柔性衬套及飞行器螺旋桨的制作方法

1.本发明涉及飞行器螺旋桨技术领域，尤其涉及一种柔性衬套及飞行器螺旋桨。


背景技术：

2.飞行器螺旋桨在高速旋转时，螺旋桨叶尖在垂直于叶面方向会有上下较大幅度的“挥舞”(即上下振动)，螺旋桨叶的大幅振动不仅会降低气动效率，同时流经螺旋桨叶各剖面的气流会产生较大的噪音。
3.在行业中，目前使用的衬套多数为特定刚度的衬套，只有一种刚度，不能同时兼顾在多个方向上的不同刚度应用要求。目前市场上的衬套，在螺旋桨旋转半径方向设有弹性体，提供足够的支撑同时起缓冲效果。但在垂直于螺旋桨旋转半径方向上，多采用刚性加紧或者同种刚度的法兰盘过盈加紧的方式来固定螺旋桨叶片。此两种方式都存在弊端，刚性加紧无阻尼，螺旋桨旋转时，刚性连接会使螺旋桨叶片振动叠加放大；采用与衬套主体刚度一致的法兰盘过盈加紧，可以耗散掉部分振动能量，但由于与衬套主体刚度一致，无法提供优异的耐磨、疲劳性能，使用寿命短。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种柔性衬套及飞行器螺旋桨，旨在实现柔性衬套在不同方向具有不同刚度性能，以保证低刚度性能部位具备良好的缓冲效果，高刚度性能部位具备优异的耐磨效果和疲劳性能，提高衬套的使用寿命，同时也降低飞行器螺旋桨振动及噪音。
5.为实现上述目的，本发明提出一种柔性衬套，包括：
6.芯轴，所述芯轴的材质为金属，所述芯轴具有相对的第一端和第二端；
7.第一弹性体，设于所述芯轴的第一端上；
8.第二弹性体，设于所述芯轴的第二端上；以及
9.第三弹性体，套设于所述芯轴的外周壁上，且其两端分别与所述第一弹性体、所述第二弹性体连接；
10.其中，所述第一弹性体和所述第二弹性体的材质和刚度一致，且其硬度大于所述第三弹性体的硬度。
11.可选地，所述第一弹性体和所述第二弹性体的材质为聚氨酯。
12.可选地，所述第三弹性体的材质为聚合物，所述聚合物为橡胶或聚氨酯。
13.可选地，所述芯轴与所述第三弹性体通过注射成型制造，所述芯轴与所述第一弹性体及所述芯轴与所述第二弹性体通过二次注射成型制造。
14.可选地，在注射成型前，所述芯轴经脱脂、抛丸前处理，并涂覆胶黏剂底胶和面胶，再装入成型模具中。
15.可选地，所述第一弹性体和所述第二弹性体的高度均为3.5～4.0mm。
16.可选地，所述第三弹性体的长度为13.2～1.8mm。
17.为实现上述目的，本发明还提出一种飞行器螺旋桨，包括：
18.桨叶，所述桨叶的叶根设有安装孔；
19.柔性衬套，设于所述安装孔中，所述柔性衬套为如上所述的柔性衬套；
20.压板，盖设于所述安装孔的上端，并与所述柔性衬套的第一弹性体抵接；
21.安装板，盖设于所述安装孔的下端，并与所述柔性衬套的第二弹性体抵接；以及
22.锁紧件，所述锁紧件将所述压板、所述柔性衬套和所述安装板通过锁紧件锁紧固定。
23.可选地，所述锁紧件为螺栓。
24.可选地，所述柔性衬套通过过盈压装安装于所述安装孔中。
25.在本发明的技术方案中，该柔性衬套包括芯轴、第一弹性体、第二弹性体和第三弹性体。芯轴的材质为金属，芯轴具有相对的第一端和第二端；第一弹性体设于芯轴的第一端上；第二弹性体设于芯轴的第二端上；第三弹性体套设于芯轴的外周壁上且其两端分别与第一弹性体、第二弹性体连接。其中，第一弹性体和第二弹性体的材质和刚度一致，且其硬度大于第三弹性体的硬度。
26.可以理解的是，由于第一弹性体和第二弹性体的材质和刚度一致，两者的刚度与第三弹性体的刚度不同，使得在螺旋桨旋转半径方向以及在垂直于螺旋桨旋转半径方向上具有不同刚度，能同时兼顾在多个方向上的不同刚度应用要求，柔性衬套在螺旋桨的安装孔中形成了阻尼层，当螺旋桨高速旋转时，螺旋桨的桨叶的“挥舞”振动就能很好地被第一弹性体和第三弹性体受挤压的阻尼层耗散掉，改善了飞行器螺旋桨旋转时的噪音和振动问题。同时，由于第一弹性体和第二弹性体采用的是硬度高于第三弹性体的聚合物，具有更好的耐磨性和疲劳性能。这种结构的柔性衬套的低刚度性能部位具备良好的缓冲效果，高刚度性能部位具备优异的耐磨效果和疲劳性能。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
28.图1为本发明柔性衬套一实施例中的结构示意图；
29.图2为本发明柔性衬套一实施例中的剖视图；
30.图3为本发明柔性衬套一实施例中的爆炸图；
31.图4为本发明飞行器螺旋桨一实施例中的爆炸图；
32.图5为本发明飞行器螺旋桨一实施例中的剖视图。
33.附图标号说明：
34.100、柔性衬套；10、芯轴；20、第一弹性体；30、第二弹性体；40、第三弹性体；200、桨叶；300、压板；400、安装板；500、锁紧件；510、螺栓；520、螺母。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.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的一部分实施例，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作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。
37.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.本发明提出一种柔性衬套，适用于螺旋桨，特别是飞行器螺旋桨，此处不限。
40.参考图1至图3，在本发明一实施例中，该柔性衬套100包括芯轴10、第一弹性体20、第二弹性体30和第三弹性体40。芯轴10的材质为金属，芯轴10具有相对的第一端和第二端；第一弹性体20套设于芯轴10的第一端上；第二弹性体30套设于芯轴10的第二端上；第三弹性体40套设于芯轴10的外周壁上且其两端分别与第一弹性体20、第二弹性体30连接。其中，第一弹性体20和第二弹性体30的材质和刚度一致，且其硬度大于第三弹性体40的硬度。
41.本实施例中，芯轴10具有中心孔，在组装螺旋桨时，芯轴10的中心孔与螺旋桨的桨叶200安装孔同心设置。该芯轴10的材质可为具有一定耐磨性能和疲劳性能的金属材质，此处不做具体限定。
42.第一弹性体20与第二弹性体30均可采用高硬度的聚氨酯等材质，形状均可为圆圈状，第一弹性体20与第二弹性体30的形状和大小可为相同，以使螺旋桨的桨叶200在垂直于螺旋桨旋转半径方向上的受力更加均匀，从而提升螺旋桨旋转的稳定性，并有助于减少上下振动及噪音。
43.第三弹性体40可采用硬度相对较低的聚合物，例如橡胶或者聚氨酯等，第三弹性体40的形状可为圆套管状，第三弹性体40可与芯轴10一体硫化或浇注成型，此处不限。
44.其中，第一弹性体20与第二弹性体30主要起到螺栓紧固时，柔性衬套100轴向的支撑、缓冲和耐磨性能。而中间与金属芯轴10一体成型的第三弹性体40，主要起到螺旋桨叶片旋转时，因离心力的存在，在径向方向起到缓冲的作用。
45.可以理解的是，由于第一弹性体20和第二弹性体30的材质和刚度一致，两者的刚度与第三弹性体40的刚度不同，使得在螺旋桨旋转半径方向以及在垂直于螺旋桨旋转半径方向上具有不同刚度，能同时兼顾在多个方向上的不同刚度应用要求，柔性衬套100在螺旋桨的安装孔中形成了阻尼层，当螺旋桨高速旋转时，螺旋桨的桨叶200的“挥舞”振动就能很好地被第一弹性体20和第三弹性体40受挤压的阻尼层耗散掉，改善了飞行器螺旋桨旋转时的噪音和振动问题。同时，由于第一弹性体20和第二弹性体30采用的是硬度高于第三弹性
体40的聚合物，具有更好的耐磨性和疲劳性能。这种结构的柔性衬套100的低刚度性能部位具备良好的缓冲效果，高刚度性能部位具备优异的耐磨效果和疲劳性能。
46.在生产制造过程中，芯轴10与第三弹性体40可通过注射成型制造，芯轴10与第一弹性体20及芯轴10与第二弹性体30可通过二次注射成型制造。需要注意的是，在注射成型前，芯轴10需经脱脂、抛丸前处理，并涂覆胶黏剂底胶和面胶，再装入成型模具中，以提升弹性体与芯轴10连接的可靠性。
47.主要参考图2，在一些实施例中，第一弹性体20和第二弹性体30的高度均可为3.5～4.0mm，第三弹性体40的长度可为13.2～1.8mm，第一弹性体20可向外显露于芯轴10的上端面设置，第二弹性体30可向外显露于芯轴10的下端面设置，以将芯轴10完全包裹于第一弹性体20、第二弹性体30与第三弹性体40共同组成的弹性体组件之中。如此，可以满足一些规格的飞行器螺旋桨的安装要求，同时能够改善飞行器螺旋桨旋转时的噪音和振动问题，并进一步地提升该柔性衬套100的使用寿命。
48.本发明还提出一种飞行器螺旋桨，该飞行器螺旋桨包括柔性衬套100，该柔性衬套100的具体结构参照上述实施例，由于本发明提出的飞行器螺旋桨包括上述柔性衬套100的所有实施例的所有方案，因此，至少具有与所述柔性衬套100相同的技术效果，此处不一一阐述。
49.参考图4及图5，在本发明一实施例中，该飞行器螺旋桨包括柔性衬套100、桨叶200、压板300、安装板400和锁紧件500；桨叶200的叶根设有安装孔；柔性衬套100安装于安装孔中，柔性衬套100为上的柔性衬套100；压板300盖设于安装孔的上端，并与柔性衬套100的第一弹性体20抵接；安装板400盖设于安装孔的下端，并与柔性衬套100的第二弹性体30抵接；锁紧件500将压板300、柔性衬套100和安装板400通过锁紧件500锁紧固定。
50.本实施例中，柔性衬套100通过过盈压装安装于安装孔中，以提升连接稳定性，进一步地避免上下振动及噪音的产生。
51.本实施例中，锁紧件500可为螺栓510，螺栓510依次穿设压板300、柔性衬套100和安装板400并通过螺母520锁紧固定。
52.在安装时，柔性衬套100通过过盈压装装入桨叶200的叶根安装孔内，再由螺栓510进行紧固。在螺栓510紧固时，压板300和安装板400在螺栓510预紧力下会对第一弹性体20和第二弹性体30形成挤压，柔性衬套100在压板300、桨叶200、安装板400之间便形成了阻尼层，当螺旋桨高速旋转时，螺旋桨的桨叶200的“挥舞”振动就能很好地被第一弹性体20和第二弹性体30受挤压的阻尼层耗散掉，改善了飞行器螺旋桨旋转时的噪音和振动问题。
53.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种柔性衬套，其特征在于，包括：芯轴，所述芯轴的材质为金属，所述芯轴具有相对的第一端和第二端；第一弹性体，设于所述芯轴的第一端上；第二弹性体，设于所述芯轴的第二端上；以及第三弹性体，套设于所述芯轴的外周壁上，且其两端分别与所述第一弹性体、所述第二弹性体连接；其中，所述第一弹性体和所述第二弹性体的材质和刚度一致，且其硬度大于所述第三弹性体的硬度。2.如权利要求1所述的柔性衬套，其特征在于，所述第一弹性体和所述第二弹性体的材质为聚氨酯。3.如权利要求1所述的柔性衬套，其特征在于，所述第三弹性体的材质为聚合物，所述聚合物为橡胶或聚氨酯。4.如权利要求1所述的柔性衬套，其特征在于，所述芯轴与所述第三弹性体通过注射成型制造，所述芯轴与所述第一弹性体及所述芯轴与所述第二弹性体通过二次注射成型制造。5.如权利要求4所述的柔性衬套，其特征在于，在注射成型前，所述芯轴经脱脂、抛丸前处理，并涂覆胶黏剂底胶和面胶，再装入成型模具中。6.如权利要求1所述的柔性衬套，其特征在于，所述第一弹性体和所述第二弹性体的高度均为3.5～4.0mm。7.如权利要求1所述的柔性衬套，其特征在于，所述第三弹性体的长度为13.2～1.8mm。8.一种飞行器螺旋桨，其特征在于，包括：桨叶，所述桨叶的叶根设有安装孔；柔性衬套，设于所述安装孔中，所述柔性衬套为如权利要求1～7任一项所述的柔性衬套；压板，盖设于所述安装孔的上端，并与所述柔性衬套的第一弹性体抵接；安装板，盖设于所述安装孔的下端，并与所述柔性衬套的第二弹性体抵接；以及锁紧件，所述锁紧件将所述压板、所述柔性衬套和所述安装板通过锁紧件锁紧固定。9.如权利要求8所述的飞行器螺旋桨，其特征在于，所述锁紧件为螺栓。10.如权利要求8所述的飞行器螺旋桨，其特征在于，所述柔性衬套通过过盈压装安装于所述安装孔中。

技术总结
本发明公开了一种柔性衬套及飞行器螺旋桨，柔性衬套包括芯轴、第一弹性体、第二弹性体和第三弹性体。芯轴的材质为金属，芯轴具有相对的第一端和第二端；第一弹性体设于芯轴的第一端上；第二弹性体设于芯轴的第二端上；第三弹性体套设于芯轴的外周壁上且其两端分别与第一弹性体、第二弹性体连接。其中，第一弹性体和第二弹性体的材质和刚度一致，且其硬度大于第三弹性体的硬度。本发明提供了一种在不同方向具有不同刚度性能的柔性衬套，可以保证低刚度性能部位具备良好的缓冲效果，高刚度性能部位具备优异的耐磨效果和疲劳性能，提高了衬套的使用寿命，降低了飞行器螺旋桨振动及噪音。降低了飞行器螺旋桨振动及噪音。降低了飞行器螺旋桨振动及噪音。


技术研发人员：陈红 廖永龙 杨芳 陈婷 刘亿军
受保护的技术使用者：广州诺森新材料科技有限公司
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/5/6