Узел эластомерного амортизатора с соединительной деталью и способ установки такого узла - RU2389921C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к амортизирующему элементу для соединительной детали, такому как соединительный стержень с плоской головкой, установленный посредством шарового шарнира на штифте, образующего единое целое с охватывающей вилкой. Назначением этого элемента является гашение вибрации между головкой и вилкой. Конкретным случаем применения этого изобретения является соединительный стержень подвески для модуля, такого как кожух, охватывающий зубчатые колеса для привода в действие вспомогательных устройств на газотурбинном двигателе, используемом в авиации.

Газотурбинный двигатель, используемый для приведения в движение самолета, в частности турбореактивный двигатель, содержит вспомогательные устройства, необходимые для его работы. Примерами являются жидкостные насосы для приведения в действие управляющих, смазочных или топливных элементов и, кроме того, электрогенераторы. Эти устройства предназначены для механического приведения посредством коробки передач, которая соединена с валом двигателя соответствующей механической связью. В рассматриваемой области техники коробка передач обычно обозначается аббревиатурой КПА - «Коробка привода агрегата». Коробка передач установлена на подвеске на корпусе двигателя немного дальше от ступени крыльчатки посредством соединения стержнеобразными соединительными деталями.

Соединительный стержень на своих двух концах оканчивается головкой плоской формы с двумя параллельными поверхностями, в отверстии которой обжатием удерживается обойма с наружной цилиндрической поверхностью. Внутренняя поверхность обоймы действует как направляющая для втулки со сферической наружной поверхностью, образующей шаровой шарнир. К внутренней поверхности обоймы приклеена самосмазывающаяся ткань, которая удерживается в контакте со сферической поверхностью шарового шарнира для обеспечения относительных движений между ними. Эта ткань обеспечивает гашение вибрации устройством без люфта и с крутящим моментом.

Каждая головка 10 соединительного стержня установлена между выступами 21 и 23 охватывающей вилки 20, как это показано на фиг.1. На этом чертеже можно видеть не весь соединительный стержень, а только его головку. Головка имеет две поверхности 11 и 12, параллельные друг другу, и отверстие для размещения обоймы 13 с ее шаровым шарниром 14. Самосмазывающаяся ткань не показана. Головка удерживается между двумя выступами вилки посредством винта 30, который проходит через выступы и шаровой шарнир. Сам винт закреплен гайкой 33.

Соединительный стержень является неподвижным в осевом направлении винта 30 благодаря шаровому шарниру, который, как можно видеть на чертеже, с одной стороны прижат к внутренней поверхности выступа 23 вилки, а с другой стороны - к заплечику 35 винта. В результате такой сборки с шаровым шарниром головка соединительного стержня может свободно поворачиваться вокруг оси винта и вокруг любой оси, перпендикулярной к оси винта, в пределах остановок, определяемых окружающими условиями. Движение ограничивается, в частности, зазором, существующим с каждой стороны между головкой соединительного стержня и выступами вилки.

Во время срока службы двигателя это соединение подвергается микродвижениям вследствие сил вибрации, в частности, напряжений, ориентированных параллельно оси винта и вызванных, в частности, небольшим наклоном соединительных стержней относительно горизонтальной плоскости. Эти напряжения в течение длительного периода времени приводят к износу и разрушению самосмазывающейся ткани между шаровым шарниром и обоймой. Это приводит к контакту и повреждению металлических поверхностей, что вызывает необходимость в ремонте.

Целью настоящего изобретения является создание средства гашения вибраций между головкой соединительного стержня и выступами вилки, в которой она установлена.

В более широком смысле целью изобретения является средство гашения вибрации между соединительной деталью, установленной с шаровым шарниром, и двумя выступами вилки.

Предлагалось помещать скользкие прокладки из эластомерного материала между противолежащими поверхностями головки соединительной детали и вилки. Однако такая сборка не является легкой, так как трудно удерживать прокладки на месте до установки винта, при этом обеспечивая их центрирование. Техник имеет мало пространства вокруг двигателя, когда необходимо проводить ремонт под крылом самолета, то есть вне ремонтного помещения. Для решения этой проблемы предлагалось приклеивать прокладки к поверхностям головки соединительного стержня. Однако это техническое решение оказалось неудовлетворительным, так как проникновение самого клея между шаровым шарниром и обоймой вызывало нарушение функции вращения.

Следовательно, целью изобретения является создание средства амортизации для соединительной детали, которое является простым в применении и которое приводит к значительному увеличению срока службы шарнирного узла.

Согласно изобретению предлагается амортизатор из эластомерного материала для соединительной детали, такой как соединительный стержень, при этом упомянутая деталь имеет головку с двумя поверхностями, параллельными друг другу, и отверстием, образующим гнездо для шарового шарнира с его обоймой, характеризующийся тем, что он имеет два элемента в форме дисков, параллельных друг другу, имеющих каждый центральное отверстие, достаточно широкое для того, чтобы не закрывать части шарового шарнира, которые выступают относительно головки, и соединенных по своей периферии средствами соединения.

Согласно другому отличительному признаку изобретения диски имеют толщину, по меньшей мере, равную части шарового шарнира, которая выступает относительно одной поверхности головки. Это выполнение обеспечивает сжимание диска при затягивании винта в вилке. Во время работы другой диск, по меньшей мере, также соприкасается с примыкающей к нему поверхностью и сжимается, когда соединительная деталь начинает наклоняться. Этот принцип действия обеспечивает эффективное гашение вибрации и предотвращает любой контакт между головкой соединительной детали и выступами вилки.

Согласно одному варианту осуществления изобретения два диска имеют одинаковую толщину.

Согласно другому варианту осуществления изобретения два диска имеют разную толщину.

Упомянутые средства соединения предпочтительно образованы множеством перемычек. В частности, для головок соединительных стержней они обеспечивают одному и тому же амортизатору служить для головок с несколькими вариантами конфигураций и диаметров. При необходимости количество и размер перемычек приспосабливали бы к конфигурации и к диаметру используемой соединительной детали. Это позволяет легко устанавливать амортизатор, так как два диска могут быть легко и без усилия отодвинуты друг от друга.

Кроме того, целью изобретения является создание способа установки амортизатора на соединительной детали, как например соединительном стержне, поддерживаемом штифтом между выступами охватывающей вилки. Согласно этому способу при свободной головке соединительной детали надевают амортизатор на головку таким образом, чтобы каждый из двух элементов в форме дисков соприкасался с одной поверхностью упомянутой головки, вставляют головку с амортизатором между выступами вилки и фиксируют соединительную деталь в вилке упомянутым штифтом.

Согласно одному конкретному варианту осуществления изобретения при наличии разных зазоров между каждой поверхностью головки и примыкающим выступом вилки используют амортизатор, один элемент которого толще другого элемента и помещают более толстый элемент между поверхностью головки и выступом вилки там, где имеется наибольший зазор.

Кроме того, целью изобретения является создание амортизирующей системы для соединительной детали, установленной в вилке с двумя выступами, которая имеет амортизатор, как, например, представленный выше, между каждой поверхностью головки и выступом, который обращен к ней.

Теперь будет подробнее описан амортизатор согласно изобретению со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 показывает установку соединительной детали в вилке согласно предшествующему уровню техники;

фиг.2 показывает в перспективе амортизатор согласно изобретению;

фиг.3 показывает амортизатор, установленный на головке соединительного стержня; и

фиг.4 показывает в осевом разрезе установку амортизатора согласно изобретению.

На фиг.2 показан амортизатор согласно изобретению до его установки на головке соединительной детали. Амортизатор 100 состоит из первого элемента 101 и второго элемента 103 в форме дисков. Эти два элемента 101 и 103 имеют центральные круглые отверстия соответственно 101' и 103'. По своей периферии они соединены друг с другом расположенными по направлению оси средствами соединения, в данном случае шестью перемычками 110, 111, 112, 113, 114 и 115, которые удерживают их на определенном расстоянии друг от друга. Перемычки расположены таким образом, чтобы можно было устанавливать амортизатор на головке соединительной детали. Элементы и средства их соединения предпочтительно отформованы из одного и того же материала. Последний является эластомером, который по химическому составу подходит для гашения вибрации, а также для окружающей среды, в которую он помещен. Например, может потребоваться обеспечение стойкости к химическому воздействию, к маслам и керосину и к различным температурным условиям, которым подвергается амортизатор во время работы и вне ее. Для применения в подвеске коробок передач КПА турбореактивного двигателя подходил бы эластомер на основе фторсиликона.

На фиг.3 амортизатор показан на месте на головке соединительной детали до установки последней в вилке. Амортизатор натянут на головку как «носок» в соответствии с указанным направлением установки. Элементы 101 и 103 приложены каждый к поверхности 11 или 12 головки 10. Перемычки 110-115 удерживают два элемента на месте на головке. Как видно, отверстия 101' и 103' являются достаточно широкими для того, чтобы не закрывать части шарового шарнира, выступающие с каждой стороны головки 10. Кроме того, толщина элементов 101 и 103 достаточна для того, чтобы шаровой шарнир 14 не выступал за плоскости элементов 101 и 103.

На фиг.4 головка соединительного стержня показана установленной в вилке так, как на фиг.1, но в этом случае она снабжена амортизатором. По сравнению с фиг.3 два элемента слегка сжаты, с одной стороны, между поверхностью 11 головки 10 и выступом 21 вилки, а, с другой стороны, между поверхностью 12 головки 10 и выступом 23 вилки. Толщину каждого из элементов выбирают в зависимости от этих двух зазоров.

Например, для соединительного стержня, установленного в вилке с зазором 1,7 мм на одной стороне и с большим зазором, чем толщина диска, на другой стороне, выбраны два элемента с одинаковой толщиной в 2 мм.

Проводили испытания на выносливость с соединительными стержнями задней подвески коробки передач КПА. Не обнаружено никакого изменения в механическом и динамическом поведении подвески и, следовательно, в ее виброустойчивости. Введение амортизаторов не изменяет технические характеристики деталей, которые обеспечивают конструктивную прочность подвески. Следовательно, остаются неизменными показатели вибрации двигателя.

С другой стороны, вибрационное состояние соединительных стержней подвески развивается постепенно и значительно, что преобразуется в вытекающем из этого увеличении срока службы шарнирного узла.

Чтобы показать эффективность амортизации, были проведены частичные сравнительные испытания на вибрационную выносливость соединительного стержня А без амортизатора и соединительного стержня В с амортизатором.

Условия испытания были следующими.

Крепление соединительных стержней было характерным для крепления на двигателе: вилка, штифты, гайки.

Проводили два испытания на выносливость:

- одно испытание на выносливость в течение 5×10⁷ циклов с частотой 2000 Гц с ускорением 25 g, приложенном в осевом направлении шарового шарнира,

- одно испытание на выносливость в течение 7,2×10⁷ циклов при собственной частоте соединительного стержня 1 F (1200 Гц) с ускорением 25 g, приложенном в осевом направлении шарового шарнира.

Результаты испытаний следующие: для А обнаруживаются начало износа шарового шарнира, преобразующегося в потерю крутящего момента вследствие разрушения самосмазывающейся ткани под действием микродвижений, и начало люфта, происходящего между шаровым шарниром и его обоймой. Для В обнаруживается отсутствие какого-либо изменения механического поведения шарового шарнира на протяжении всего проводимого испытания. Эти результаты показывают, что виброустойчивость соединительных стержней подвески не ухудшается, а значительно улучшается.

Реферат

Изобретение относится к средствам амортизации. Узел включает в себя соединительную деталь и амортизатор из эластомерного материала. Соединительная деталь представляет собой соединительный стержень, содержащий головку с двумя поверхностями, параллельными друг другу и пересекаемыми отверстием. Отверстие образует гнездо для шарового шарнира с обоймой. Амортизатор включает в себя два элемента разной толщины на обеих поверхностях соединительной детали, соединенных по своей периферии средствами соединения. Указанные два элемента имеют форму дисков, параллельных друг другу, каждый из которых имеет центральное отверстие, чтобы не закрывать части шарового шарнира, которые выступают относительно головки. Установку узла выполняют в следующей последовательности. Сначала на головку детали надевают амортизатор. Затем вставляют головку с амортизатором между выступами охватывающей вилки. После чего фиксируют соединительную деталь в вилке, используя штифт. Достигается упрощение конструкции амортизатора и увеличение срока службы шарнирного узла. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула