【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及弹性橡胶轴承减振，尤其涉及一种避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法。
技术介绍
1、直升机是国民经济建设的重要力量，尤其在抗震救灾、应急救援中发挥着不可替代的作用。旋翼是直升机的关键动部件，可提供直升机飞行所需的升力和操纵力，旋翼技术直接影响直升机的性能，代表直升机的先进程度，也是直升机划代的重要标志。在全铰接式旋翼构型中，由于挥舞铰、摆振铰和变距铰的存在使得桨毂中存在大量的各式各样的金属轴承，导致桨毂结构复杂、零件数目多、制造成本高，维护费用昂贵、维护工作量大、安全性比较差。
2、为简化桨毂，20世纪60年代初，世界上开始研制旋翼系统用的弹性轴承以取代挥舞铰、摆振铰和变距铰，在球柔性旋翼构型中由弹性轴承取代金属轴承实现挥舞铰、摆振铰和变距铰三铰合一的功能，采用弹性轴承的球柔性旋翼能够减重35％、减少零部件数量60％，可显著提高直升机的性能。目前弹性杆端轴承已在国内外众多直升机上得到了广泛使用，通常装于液弹阻尼器两端，分别连接中央件和挥舞支臂，为阻尼器提供多方向转动自由度，并且传递阻尼器载荷，弹性杆端轴承的各向刚度性能指标对旋翼系统的动态特性有重要影响。
3、弹性杆端轴承为满足径向、扭转、弯曲等多自由度的承载，通常选用球形金属隔片和球形橡胶体的层层粘合弹性体结构。如图1、2所示，弹性杆端轴承通常包括外接头1、芯轴2和位于外接头1与芯轴2之间的轴承本体3，轴承本体3由间隔设置的多层隔套和多层橡胶体形成，多层隔套均为中部朝向外接头1方向凸出的球面状结构。轴承本体3中最外层隔套8与外接头1之间
4、因此，如何设计一种避免多层杆端轴承的金属隔套应力集中的方法，以避免金属隔套断裂损坏，尤其避免最外层隔套断裂损坏，是当下亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，通过增加最外层隔套与最外层橡胶体的端部段接触处的厚度来减小最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度，可解决现有杆端轴承在大径向承载下最外层隔套因应力集中造成产品使用寿命偏低的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，减小最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度以提高最外层橡胶体的整体厚度均匀性；最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度通过增加最外层隔套与最外层橡胶体的端部段接触处的厚度来减小。
3、进一步地，最外层隔套包括上连接面和下连接面，上连接面与最外层橡胶体连接，下连接面与跟最外层橡胶体相邻的一层橡胶体连接且下连接面整体呈球面结构；通过改变上连接面中与最外层橡胶体的端部段接触处的型面来减小最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度。
4、进一步地，最外层隔套从中部朝向外侧依次包括中部套、连接套和端部套，中部套、连接套和端部套分别硫化黏结于最外层橡胶体的中部段、连接段和端部段上；将上连接面在中部套、连接套处的型面设为与下连接面相应位置匹配的球面结构，将上连接面在端部套处的型面设为直面结构。
5、进一步地，将上连接面在端部套处的型面定义为上直面，将上直面设置为从连接套处的上连接面外端朝向外侧并向芯轴的轴向中心线l倾斜的斜直面结构。
6、进一步地，在最外层隔套的端部设置定位段，定位段包括分别由上直面和下连接面的端部朝向外侧延伸设置的上平面和下平面，将上平面和下平面均设置成与芯轴的轴向中心线l平行；上直面与上平面之间由侧直面连接。
7、进一步地，在上平面和下平面的外端设置侧平面并由侧平面将上平面、下平面进行连接，将侧平面设置成与芯轴的轴向中心线l垂直的直面段形式；上平面、下平面和侧平面共同形成矩形段形式的定位段。
8、进一步地，将侧直面设置成与侧平面平行。
9、进一步地，上直面与侧直面之间由过渡段一连接，侧直面与上平面之间由过渡段二连接；将过渡段一和过渡段二均设置为弧面段结构，过渡段一的弧顶朝向远离下连接面的一侧凸出，过渡段二的弧顶朝向下连接面凸出。
10、进一步地，将杆端轴承中位于最外层隔套与芯轴之间的多层隔套定义为其它层隔套；将其它层隔套设置为包括分别与芯轴径向两侧的橡胶层连接的上球面和下球面，上球面位于靠近最外层隔套的一侧，下球面位于靠近芯轴的一侧，将上球面和下球面均设成球面结构；在上球面和下球面的端部设置包括上平面、下平面和侧平面的矩形段形式定位段，上平面与上球面连接，下平面与下球面连接，侧平面连接于上平面与下平面的端部之间，上平面和下平面均与芯轴的轴向中心线l平行设置，侧平面与上平面、下平面垂直设置。
11、进一步地，将上直面与芯轴的轴向中心线l之间的夹角α设置为2°-10°。
12、本专利技术的有益效果是：
13、1、本专利技术中减小了最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度，以使得最外层橡胶体的整体厚度更均匀，可避免金属隔套在承载时所受的承载力集中于橡胶厚度较薄的中部段处，可避免金属隔套断裂变形。
14、2、本专利技术通过增加最外层隔套与最外层橡胶体的端部段接触处的厚度来减小最外层橡胶体中端部段的橡胶厚度，该结构可以不改变原有的杆端轴承装模方案的前提下，解决应力集中的问题，在径向100kn时，新结构最外层隔套的最大mises应力比老结构的最大mises应力下降了45.7%，同时可以进一步提升径向刚度，提高产品的径向承载能力，并且可保证弯曲和扭转刚度无明显变化。
15、3、本专利技术中隔套的端部为矩形段形式且包括侧平面，可通过矩形段和侧平面在产品硫化时以面接触形式实现定位精准，保证每一层隔套不变形，保证每一层橡胶都比较均匀，进一步降低金属隔套尤其是最外层金属隔套应力集中的风险，提高产品的使用寿命和使用性能。
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1.一种避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，减小最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度以提高最外层橡胶体（4）的整体厚度均匀性；最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度通过增加最外层隔套（8）与最外层橡胶体（4）的端部段（7）接触处的厚度来减小。
2.根据权利要求1所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，最外层隔套（8）包括上连接面（12）和下连接面（13），上连接面（12）与最外层橡胶体（4）连接，下连接面（13）与跟最外层橡胶体（4）相邻的一层橡胶体连接且下连接面（13）整体呈球面结构；通过改变上连接面（12）中与最外层橡胶体（4）的端部段（7）接触处的型面来减小最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度。
3.根据权利要求2所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，最外层隔套（8）从中部朝向外侧依次包括中部套（9）、连接套（10）和端部套（11），中部套（9）、连接套（10）和端部套（11）分别硫化黏结于最外层橡胶体（4）的中部段（5）、连接段（6）和端部段（7）上；将上连接面（12）在中
4.根据权利要求3所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，将上连接面（12）在端部套（11）处的型面定义为上直面（14），将上直面（14）设置为从连接套（10）处的上连接面（12）外端朝向外侧并向芯轴（2）的轴向中心线L倾斜的斜直面结构。
5.根据权利要求4所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，在最外层隔套（8）的端部设置定位段（19），定位段（19）包括分别由上直面（14）和下连接面（13）的端部朝向外侧延伸设置的上平面（16）和下平面（17），将上平面（16）和下平面（17）均设置成与芯轴（2）的轴向中心线L平行；上直面（14）与上平面（16）之间由侧直面（15）连接。
6.根据权利要求5所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，在上平面（16）和下平面（17）的外端设置侧平面（18）并由侧平面（18）将上平面（16）、下平面（17）进行连接，将侧平面（18）设置成与芯轴（2）的轴向中心线L垂直的直面段形式；上平面（16）、下平面（17）和侧平面（18）共同形成矩形段形式的定位段（19）。
7.根据权利要求6所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，将侧直面（15）设置成与侧平面（18）平行。
8.根据权利要求7所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，上直面（14）与侧直面（15）之间由过渡段一（20）连接，侧直面（15）与上平面（16）之间由过渡段二（21）连接；将过渡段一（20）和过渡段二（21）均设置为弧面段结构，过渡段一（20）的弧顶朝向远离下连接面（13）的一侧凸出，过渡段二（21）的弧顶朝向下连接面（13）凸出。
9.根据权利要求8所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，将杆端轴承中位于最外层隔套（8）与芯轴（2）之间的多层隔套定义为其它层隔套；将其它层隔套设置为包括分别与芯轴（2）径向两侧的橡胶层连接的上球面（22）和下球面（23），上球面（22）位于靠近最外层隔套（8）的一侧，下球面（23）位于靠近芯轴（2）的一侧，将上球面（22）和下球面（23）均设成球面结构；在上球面（22）和下球面（23）的端部设置包括上平面（16）、下平面（17）和侧平面（18）的矩形段形式定位段（19），上平面（16）与上球面（22）连接，下平面（17）与下球面（23）连接，侧平面（18）连接于上平面（16）与下平面（17）的端部之间，上平面（16）和下平面（17）均与芯轴（2）的轴向中心线L平行设置，侧平面（18）与上平面（16）、下平面（17）垂直设置。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，将上直面（14）与芯轴（2）的轴向中心线L之间的夹角α设置为2°-10°。
...【技术特征摘要】
1.一种避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，减小最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度以提高最外层橡胶体（4）的整体厚度均匀性；最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度通过增加最外层隔套（8）与最外层橡胶体（4）的端部段（7）接触处的厚度来减小。
2.根据权利要求1所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，最外层隔套（8）包括上连接面（12）和下连接面（13），上连接面（12）与最外层橡胶体（4）连接，下连接面（13）与跟最外层橡胶体（4）相邻的一层橡胶体连接且下连接面（13）整体呈球面结构；通过改变上连接面（12）中与最外层橡胶体（4）的端部段（7）接触处的型面来减小最外层橡胶体（4）中端部段（7）的橡胶厚度。
3.根据权利要求2所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，最外层隔套（8）从中部朝向外侧依次包括中部套（9）、连接套（10）和端部套（11），中部套（9）、连接套（10）和端部套（11）分别硫化黏结于最外层橡胶体（4）的中部段（5）、连接段（6）和端部段（7）上；将上连接面（12）在中部套（9）、连接套（10）处的型面设为与下连接面（13）相应位置匹配的球面结构，将上连接面（12）在端部套（11）处的型面设为直面结构。
4.根据权利要求3所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，将上连接面（12）在端部套（11）处的型面定义为上直面（14），将上直面（14）设置为从连接套（10）处的上连接面（12）外端朝向外侧并向芯轴（2）的轴向中心线l倾斜的斜直面结构。
5.根据权利要求4所述的避免多层杆端轴承中金属隔套应力集中的方法，其特征在于，在最外层隔套（8）的端部设置定位段（19），定位段（19）包括分别由上直面（14）和下连接面（13）的端部朝向外侧延伸设置的上平面（16）和下平面（17），将上平面（16）和下平面（17）均设置成与芯轴（2）的轴向中心线l平行；上直面（14）与上平面（16）之间由侧直面（15）连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄自华，傅超，曹政，李远，李平，何剑，罗雨萱，黄江彪，夏彰阳，易星，周丹，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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