一种金属橡胶-波形弹簧复合缓冲装置

一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置
技术领域
1.本发明涉及减振缓冲技术领域，具体是一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置。


背景技术：

2.缓冲装置在航空航天领域、汽车工业以及高速机械等领域有着广泛的应用。现有技术常采用的液压缓冲装置、弹簧缓冲装置以及金属橡胶缓冲装置等。液压缓冲装置结构复杂、维护维修困难；弹簧缓冲装置结构简单，但缓冲性能较差；金属橡胶缓冲装置主要有两类，一类是纯金属橡胶，这种缓冲装置阻尼较大，但刚性不足；另一类是一种缓冲装置本体，在内部设置金属橡胶，这种缓冲装置结构较为复杂，同时也会受到一定空间的限制。为了弥补这些缓冲装置的缺陷，需要提出一种阻尼较大、刚度合适可调、空间限制小、结构简单、维护简便缓冲装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置，1.该装置是由金属橡胶和波形弹簧组成；所述缓冲装置以波形扁平金属带以螺旋方式等缠绕成的骨架结构为主体，在波形扁平金属带之间镶嵌阻尼缓冲元件——金属橡胶，从而形成了金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置。
6.作为本发明再进一步的方案：所述波形弹簧是由波浪形扁平金属带波峰对波谷螺旋绕制而成，弹簧的螺圈上都有一个以上的波峰和波谷，且弹簧每圈的波数越多，波形弹簧的弹性系数就越大；所述金属橡胶通过不锈钢带缠绕成螺旋卷、编织金属带网、缠绕成特定形状或者采用螺旋卷直接缠绕成中的任一中方法形成金属橡胶毛坯，最后在模具中压制成金属橡胶。
7.作为本发明再进一步的方案：所述金属橡胶呈不等密度的分布方式：金属橡胶以等厚度方式与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形；成形后的缓冲装置相邻金属带之间形成不等密度金属橡胶带，不等密度金属橡胶带由多个不等密度金属橡胶元组成；所述不等密度金属橡胶元由高度密度区、过渡密度区和低密度区三个区域组成。
8.作为本发明再进一步的方案：所述金属橡胶呈等密度的分布方式：金属橡胶先按等厚度绕制，然后依据成形后波形相邻金属带之间的间隙尺寸，缠绕成不等厚度的金属橡胶带；然后将不等厚度金属橡胶带与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形；成形后的缓冲位置相邻金属带间隙处的金属橡胶密度均相同。
9.作为本发明再进一步的方案：所述金属橡胶和扁平金属带组成的复合缓冲带。
10.作为本发明再进一步的方案：所述缓冲带通过压型、缠绕制造而成。
11.作为本发明再进一步的方案：所述通过压型、缠绕、折弯；其中，扁平金属带两边略宽于金属橡胶带，最后通过折弯形成护板；对复合缓冲带进行缠绕、压制、折弯时，把金属橡
胶均匀间隔排布在波峰与波谷的扁平金属带之间，或者装配满波形弹簧波峰与波谷的扁平金属带之间。
12.作为本发明再进一步的方案：该缓冲装置通过调整金属橡胶的密度和金属橡胶在波形弹簧簧片截面的装配位置来调节刚度。
13.作为本发明再进一步的方案：该缓冲装置通过调整波形弹簧的波峰高度、宽度、厚度或者弹簧圈数来调节刚度。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.本发明设计的金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置，综合考虑了波形弹簧和金属橡胶两种缓冲元件的功能，优化了缓冲装置的组成结构，提高缓冲装置的综合性能，扩大缓冲装置的适用范围。二者相结合，克服了金属橡胶刚性不足的缺点，也弥补了弹簧缓冲性能较差的缺陷，使得金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置能够具有阻尼较大且刚度合适可调的优点；其波形弹簧的运用，可以减少弹簧安装空间及工作高度，同时加装了护板使得金属橡胶镶嵌的更加稳定，其次由于相对尺寸较小，结构简单，使得使用材料的减少，整体成本大幅降低。此外加工时使用“金属橡胶
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扁平金属带”复合缓冲带，优化了加工工艺，提高了加工效率。
附图说明
16.图1为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的局部参数示意图。
17.图2为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的整体参数示意图。
18.图3为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中复合缓冲带截面的结构示意图。
19.图4为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中局部纵剖的结构示意图。
20.图5为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中方案一的横剖结构示意图。
21.图6为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中方案二的横剖结构示意图。
22.图7为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中不等密度分布示意图。
23.图8为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中金属橡胶等密度分布示意图。
24.图9为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中折弯工艺示意图。
25.图10为一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置中金属橡胶装配示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1～10，本发明实施例中，一种金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置，该缓冲装置以波形扁平金属带以螺旋方式等缠绕成的骨架结构为主体，在波形扁平金属带之间镶嵌阻尼缓冲元件——金属橡胶，从而形成了金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置。
28.波形弹簧是由波浪形扁平金属带波峰对波谷螺旋绕制而成，弹簧的螺圈上都有一个以上的波峰和波谷，且弹簧每圈的波数越多，波形弹簧的弹性系数(即刚度)就越大，再经过热处理和表面处理，其弹性和韧性优良；且作为缓冲装置的波形弹簧可发挥其负载功能，
并补偿装配上尺寸的变化，当波簧受压到渐变或瞬间预设工作高时，可积累负荷，产生不受限的力值范围，且使得负荷与变形成比例的关系，使其拥有精确的弹性系数。金属橡胶通过不锈钢带缠绕成螺旋卷、编织金属带网、缠绕成特定形状或者采用螺旋卷直接缠绕成特定形状等方法形成金属橡胶毛坯，最后在特定模具中压制成金属橡胶，改变缓冲装置的刚度和能量耗散比的方法之一是改变金属橡胶阻尼元件的相对密度(金属橡胶元件的密度与金属带的密度之比)。
29.该缓冲装置能够实现不同工况的缓冲系统对缓冲装置刚度和能量耗散性能的不同要求，它不仅可以通过调整金属橡胶的密度和金属橡胶在波形弹簧簧片截面的装配位置来调节刚度，也可以通过调整波形弹簧的波峰高度、宽度、厚度或者弹簧圈数来调节刚度。
30.金属橡胶
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波形弹簧缓冲装置的设计实施过程：首先依据缓冲条件的应用条件，确定金属橡胶
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波形弹簧缓冲装置所需耗散的能量。然后依据缓冲装置的安装空间，设计波形弹簧的缠绕方式，以形成缓冲装置的骨架结构。在此基础上，设计所需波形弹簧的基本参数(即配合孔径、配合轴径、工作高、自由高、截面厚度、宽度、波数、圈数等)和金属橡胶的基本参数(带径、密度、缠绕方式等)。现提供两种方案，其中方案一为不带护板波形弹簧；方案二为带护板波形弹簧。带护板波形弹簧方案的有益效果在于，当金属橡胶
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波形弹簧缓冲装置受载过大时，金属橡胶块受到波形弹簧平金属带间的挤压，易使金属橡胶块沿缓冲装置径向方向挤出，增加护板有助于保持了金属橡胶镶嵌稳定性，从而提高了缓冲装置的工作性能。波形弹簧基本的基本参数如图1和2所示。
31.金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的核心元件是金属橡胶和扁平金属带组成的复合缓冲带，如图3所示。方案一中该缓冲带通过压型、缠绕。方案二该缓冲带通过压型、缠绕、折弯；其中，扁平金属带两边略宽于金属橡胶带，最后通过折弯形成护板。
32.金属橡胶的分布方式可以有不等密度和等密度两种形式。不等密度的分布方式：金属橡胶以等厚度方式与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形，成形后的缓冲装置相邻金属带窄间隙处，金属橡胶密度大；相邻金属带宽间隙处，金属橡胶密度小。等密度的分布方式：金属橡胶先按等厚度绕制，然后依据成形后波形相邻金属带之间的间隙尺寸，缠绕成不等厚度的金属橡胶带。然后将不等厚度金属橡胶带与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形。成形后的缓冲位置相邻金属带间隙处的金属橡胶密度均相同。
33.设计金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的核心元件——复合缓冲带，方案一中该缓冲带通过压型、缠绕。方案二该缓冲带通过压型、缠绕折弯；其扁平金属带两边略宽于金属橡胶带，最后通过折弯形成护板。其金属橡胶的分布方式可以有不等密度(如图7)和等密度(如图8)两种形式。如图7(a)所示，不等密度的分布方式：金属橡胶以等厚度方式与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形。成形后的缓冲装置相邻金属带之间形成不等密度金属橡胶带，如图7(b)所示，该不等密度金属橡胶带由多个不等密度金属橡胶元组成。所述不等密度金属橡胶元由高度密度区、过渡密度区和低密度区三个区域组成。
34.设计金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的核心元件——复合缓冲带，方案一中该缓冲带通过压型、缠绕。方案二该缓冲带通过压型、缠绕折弯；其扁平金属带两边略宽于金属橡胶带，最后通过折弯形成护板。其金属橡胶的分布方式可以有不等密度(如图7)和等密度(如图8)两种形式。如图7(a)所示，不等密度的分布方式：金属橡胶以等厚度方式与扁平金属带组合后，经压型、缠绕、折弯工艺成形。成形后的缓冲装置相邻金属带之间形成不等
密度金属橡胶带，如图7(b)所示，该不等密度金属橡胶带由多个不等密度金属橡胶元组成。所述不等密度金属橡胶元由高度密度区、过渡密度区和低密度区三个区域组成。
35.等密度的分布方式：如图8(a)所示，金属橡胶先按等厚度进行基准带绕制，然后依据成形后波形相邻金属带之间的间隙尺寸，如图8(b)所示，金属橡胶进行纺锤带绕制。然后将不等厚度金属橡胶带与扁平金属带组合后，如图8(c)所示，最后通过波浪带压制、折弯成形。成形后的缓冲装置相邻金属带间隙处的金属橡胶密度均相同。
36.对于方案二，金属橡胶
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波形弹簧复合缓冲装置的核心元件——复合缓冲带，在生产加工中，根据缓冲装置的缓冲要求，折弯成形可以分为90度折弯和非90度折弯两种。如图9所示，以90度折弯为例，制作时使扁平金属带两边略宽于金属橡胶带，再将其通过压型、缠绕后，通过折弯机进行加工，最后形成90度护板。
37.对复合缓冲带进行缠绕、压制、折弯时，如图10所示，可以把金属橡胶均匀间隔排布在波峰与波谷的扁平金属带之间，也可以装配满波形弹簧波峰与波谷的扁平金属带之间，具体装配分布方式与设计要求有关。
38.所述波形弹簧中，刚度范围大，缓冲吸振能力较强，单位体积材料变形能大，且相对于传统圆线压缩弹簧，在提供相同的力值时，仅需二分之一的空间或更少的轴向空间。
39.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
40.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。