一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍
阅读说明：本技术 一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍 (Aero-engine duplex clamp with vibration-damping temperature-resistant function ) 是由 马辉 陆鹏旭 邹泽煜 徐鹤松 闫兴华 李丹丹 张郡纹 高智江 胡晓岳 孙伟 汪博 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于机械领域,具体涉及一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍。本发明的技术方案如下：一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍,包括卡箍上半部和卡箍下半部,卡箍上半部和卡箍下半部通过螺栓连接在一起；卡箍上半部包括两个半圆形外壳及两个半圆形外壳之间的上连接部,卡箍下半部包括两个半圆形外壳及两个半圆形外壳之间的下连接部；四个半圆形外壳内设有多功能层合结构,上连接部设有上部磁流变液储液结构,下连接部设有下部磁流变液储液结构,上部磁流变液储液结构与下部磁流变液储液结构相连通。本发明提供的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍,利用磁流变液和压电复合材料,采用主被动减振方式,设有多层隔热层,取得良好的减振耐温效果。(The invention belongs to the field of machinery, and particularly relates to an aircraft engine duplex hoop with vibration reduction and temperature resistance functions. The technical scheme of the invention is as follows: an aircraft engine duplex hoop with vibration reduction and temperature resistance functions comprises an upper hoop half part and a lower hoop half part, wherein the upper hoop half part and the lower hoop half part are connected together through bolts; the upper half part of the hoop comprises two semicircular shells and an upper connecting part between the two semicircular shells, and the lower half part of the hoop comprises two semicircular shells and a lower connecting part between the two semicircular shells; the four semi-circular shells are internally provided with multifunctional laminated structures, the upper connecting parts are provided with upper magnetorheological fluid liquid storage structures, the lower connecting parts are provided with lower magnetorheological fluid liquid storage structures, and the upper magnetorheological fluid liquid storage structures are communicated with the lower magnetorheological fluid liquid storage structures. The aircraft engine duplex hoop with the vibration-damping and temperature-resistant functions utilizes magnetorheological fluid and a piezoelectric composite material, adopts an active and passive vibration-damping mode, and is provided with a plurality of heat-insulating layers, so that good vibration-damping and temperature-resistant effects are achieved.)
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍。
背景技术
航空发动机卡箍作为管路系统中大量使用的零件，其本身性能的优良与否将影响整个装备的可靠性。双联卡箍在工作过程中，会受到它所连接固定管路连续不断的振动影响以及管路中所通油液的高温影响，这就会影响航空发动机中卡箍工作的准确性和稳定性，严重时还会导致卡箍出现疲劳破坏而缩短使用寿命或导致卡箍结构出现损坏。因此，要求航空发动机双联卡箍具有良好的减振耐温功能是十分必要的。
现今，市面上存在的部分卡箍结构被工程技术人员创新性地设计出了部分减振或耐温结构或具有类似功能，但都存在一些问题。例如，专利CN101915334A，专利CN110425368A提出了两种弹性卡箍的制作方法，这两种卡箍分别利用其特制的增强型弹性垫来提高卡箍的强度和减振缓冲性能，但由于采用了附加的被动阻尼减振材料，无法根据卡箍及管路的工作环境，灵活地调整卡箍的振动抑制效果；另外，被动阻尼材料的减振效果也难以保证长时间使用后减振效果的下降问题以及材料性能的退化问题。专利CN110822208A利用金属橡胶，设计了一种适用于火箭大口径管路的减振卡箍结构，该设计方法一定程度上提高了减振效果，但其只是进一步加强了被动型减振结构的抗振性能，仍未解决该减振手段存在的根本缺点。专利CN210484919U利用设计卡箍衬板的特殊结构，减少与管路的接触面积，减少热传导，但其并未采用其它方式进行进一步的隔热处理，仍会有大量热量无法隔绝。专利CN204785165U利用金属橡胶，设计了一款耐高温的弹性卡箍，利用金属橡胶的耐热性达到耐高温的效果，但只在卡箍内部粘贴一层金属橡胶很难达到很好的耐温效果。专利CN210800250U和专利CN210510122U利用合金材料制成的弹簧、钢丝绳或金属橡胶作为内衬结构，设计了具有减振耐温功能的卡箍，只能被动方式减振，弹簧本身只能吸收低频振动能量，无法保证在宽频段范围内的减振效果。
发明内容
本发明提供一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，利用磁流变液和压电复合材料，采用主被动减振方式，设有多层隔热层，取得良好的减振耐温效果。
本发明的技术方案如下：
一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，包括卡箍上半部和卡箍下半部，卡箍上半部和卡箍下半部通过螺栓连接在一起；卡箍上半部包括两个半圆形外壳及两个半圆形外壳之间的上连接部，卡箍下半部包括两个半圆形外壳及两个半圆形外壳之间的下连接部；四个半圆形外壳内设有多功能层合结构，上连接部设有上部磁流变液储液结构，下连接部设有下部磁流变液储液结构，上部磁流变液储液结构与下部磁流变液储液结构相连通。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述多功能层合结构包括依次分布的合金橡胶混杂层、石棉阻热层、耐热型聚氨酯被动减振层、压电纤维复合材料层、缠绕铜线圈的磁流变液壳体层以及绝缘层，所述半圆形外壳为圆弧状的中空结构，所述绝缘层粘连在所述半圆形外壳内壁上，所述合金橡胶混杂层位于最外层用于与航空发动机的管路直接接触。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述合金橡胶混杂层由多个钛金属薄层和多个耐温橡胶薄层组合而成，所述合金橡胶混杂层与管路接触一侧为类齿轮结构，所述合金橡胶混杂层与所述石棉阻热层相配合一侧为波纹状结构。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述石棉阻热层由单一石棉材料构成，所述石棉阻热层的内外侧均为波纹状结构。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述耐热型聚氨酯被动减振层由单一聚氨酯材料构成，所述耐热型聚氨酯被动减振层与所述石棉阻热层接触一侧为波纹状结构，另一侧为平滑的圆弧状结构。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述压电纤维复合材料层粘贴在所述耐热型聚氨酯被动减振层上。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述缠绕铜线圈的磁流变液壳体层包括磁流变液壳体及铜线圈，所述磁流变液壳体外部设有间隔分布的凸起，所述铜线圈缠绕在所述凸起之间。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述上部磁流变液储液结构包括储液池一、封盖一和两个微型旋转叶轮排液装置，封盖一位于与下部磁流变液储液结构接触一侧，封盖一与上连接部固定连接对储液池一实施封堵，封盖一上设有两个流通嘴；两个微型旋转叶轮排液装置分别位于储液池一左右两侧对向所述磁流变液壳体的进液口。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述下部磁流变液储液结构包括储液池二、封盖二、微型抽液泵和两个微型旋转叶轮排液装置，封盖二位于与上部磁流变液储液结构接触一侧，封盖二与下连接部固定连接对储液池二实施封堵，封盖二上设有两个流通孔用于与所述流通嘴配合安装；两个微型旋转叶轮排液装置分别位于储液池二左右两侧对向所述磁流变液壳体的进液口；微型抽液泵设置于储液池二内，通过管路与四个所述磁流变液壳体相连通。
进一步地，所述的具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，所述微型抽液泵和微型旋转叶轮排液装置受总控系统控制，当压电纤维复合材料层感知的振动信号大于预先设定的临界值时，所述微型旋转叶轮排液装置进行工作将储液池一、储液池二中的磁流变液排进所述磁流变液壳体中，增强磁流变效果，提升主动减振效果；当压电纤维复合材料层感知的振动信号小于预先设定的临界值时，所述微型抽液泵进行工作将所述磁流变液壳体中的磁流变液吸入到储液池二中，当储液池二填充满后，抽回来的磁流变液进入到储液池一中，减弱磁流变效果，为后续的主动减振准好准备。
本发明的有益效果为：
1、本发明的耐温橡胶薄层具备一定的弹性，钛金属薄层耐热性优良，因而整个合金橡胶混杂层可兼具减振和耐高温的功能；合金橡胶混杂层接触管路一侧设计为类齿轮结构，能够减少有管路的接触面积从而减少热传导；合金橡胶混杂层与石棉阻热层相配合一侧设计为波纹状，以防窜位现象的发生。
2、本发明的石棉阻热层由单一石棉材料构成，能够阻止热量的传递；石棉阻热层内外侧均设计为波纹状，以防窜位现象的发生。
3、本发明的耐热型聚氨酯被动减振层由单一聚氨酯材料构成，因聚氨酯具有良好的弹性，可达到很好的被动减振效果；耐热型聚氨酯被动减振层与石棉阻热层接触一侧设计为波纹形以防窜位现象的发生，另一侧为平滑的圆弧结构，便于压电纤维复合材料层的粘贴。
4、本发明的压电纤维复合材料层作为振动感知层，粘贴在耐热型聚氨酯被动减振层上；当振动发生时，压电纤维复合材料会因振动而产生形变，从而使该层的电场发生变化，电场的变化则经由线路传输至总控系统。
5、本发明的缠绕铜线圈的磁流变液壳体层为主动减振执行层，利用磁流变液壳体中流动的磁流变液体及其发挥的磁流变效应，达到主动减振的目的。铜线圈中所通电流大小根据压电纤维复合材料感知振动的大小而改变，电流大小会造成磁场的改变，进而控制内部磁流变液体的阻尼性能，实现主动减振的功能。
6、本发明的绝缘层的目的是防止磁流变液中电场对卡箍外界工作环境的影响；另一方面，能够防止双联卡箍工作时外壳导电，发生意外情况。
附图说明
图1为具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍结构图；
图2为多功能层合结构结构示意图；
图3为卡箍上半部结构图；
图4为卡箍上半部内部结构示意图；
图5为卡箍下半部结构图。
具体实施方式
如图1-5所示，一种具有减振耐温功能的航空发动机双联卡箍，包括卡箍上半部和卡箍下半部，卡箍上半部包括两个半圆形外壳3及两个半圆形外壳3之间的上连接部1，卡箍下半部包括两个半圆形外壳3及两个半圆形外壳3之间的下连接部2；四个半圆形外壳3内设有多功能层合结构5，上连接部1设有上部磁流变液储液结构，下连接部2设有下部磁流变液储液结构，上部磁流变液储液结构与下部磁流变液储液结构相连通。
所述多功能层合结构5包括依次分布的合金橡胶混杂层6、石棉阻热层7、耐热型聚氨酯被动减振层8、压电纤维复合材料层9、缠绕铜线圈的磁流变液壳体层以及绝缘层12，所述半圆形外壳3为圆弧状的中空结构，所述绝缘层12粘连在所述半圆形外壳3内壁上，所述合金橡胶混杂层6位于最外层用于与航空发动机的管路直接接触。
所述合金橡胶混杂层6由多个钛金属薄层和多个耐温橡胶薄层组合而成，所述合金橡胶混杂层6与管路接触一侧为类齿轮结构，所述合金橡胶混杂层6与所述石棉阻热层7相配合一侧为波纹状结构。
所述石棉阻热层7由单一石棉材料构成，所述石棉阻热层7的内外侧均为波纹状结构。
所述耐热型聚氨酯被动减振层8由单一聚氨酯材料构成，所述耐热型聚氨酯被动减振层8与所述石棉阻热层7接触一侧为波纹状结构，另一侧为平滑的圆弧状结构。
所述压电纤维复合材料层9粘贴在所述耐热型聚氨酯被动减振层8上。
所述缠绕铜线圈的磁流变液壳体层包括磁流变液壳体10及铜线圈11，所述磁流变液壳体10外部设有间隔分布的凸起，所述铜线圈11缠绕在所述凸起之间。
所述上部磁流变液储液结构包括储液池一、封盖一13和两个微型旋转叶轮排液装置19，封盖一13位于与下部磁流变液储液结构接触一侧，封盖一13与上连接部1固定连接对储液池一实施封堵，封盖一13上设有两个流通嘴14；两个微型旋转叶轮排液装置19分别位于储液池一左右两侧对向所述磁流变液壳体10的进液口20。
所述下部磁流变液储液结构包括储液池二、封盖二16、微型抽液泵和两个微型旋转叶轮排液装置19，封盖二16位于与上部磁流变液储液结构接触一侧，封盖二16与下连接部2固定连接对储液池二实施封堵，封盖二16上设有两个流通孔17用于与所述流通嘴14配合安装；两个微型旋转叶轮排液装置19分别位于储液池二左右两侧对向所述磁流变液壳体10的进液口20；微型抽液泵设置于储液池二内，通过管路与四个所述磁流变液壳体10相连通。
上连接部1设有螺孔一4，封盖一13设有螺孔二15，封盖二16设有螺孔三18，下连接部2设有螺孔四，螺栓拧入螺孔一4、螺孔二15、螺孔三18及螺孔四将卡箍上半部和卡箍下半部连接在一起。
所述微型抽液泵和微型旋转叶轮排液装置19受总控系统控制，当压电纤维复合材料层9感知的振动信号大于预先设定的临界值时，所述微型旋转叶轮排液装置19进行工作将储液池一、储液池二中的磁流变液排进所述磁流变液壳体10中，增强磁流变效果，提升主动减振效果；当压电纤维复合材料层9感知的振动信号小于预先设定的临界值时，所述微型抽液泵进行工作将所述磁流变液壳体10中的磁流变液吸入到储液池二中，当储液池二填充满后，抽回来的磁流变液进入到储液池一中，减弱磁流变效果，为后续的主动减振准好准备。
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