CN103727173B - 一种轴端金属减震器 - Google Patents

Abstract

一种轴端金属减震器，它包括有轴端法兰座，轴端座，压盖，技术要点是：包括轴向及径向减振结构；轴向减振结构为：在轴端法兰座上设置有一环形隔离减振体，该减振体通过压盖及外压盖限位在轴端法兰座上；径向减振结构为：在轴端座上设置有一环形减振体，该减振体通过异形盖及T形盖限位在轴端座上，轴端座与减振体边沿处还连有一挡圈；轴向及径向减振结构通过压盖、外压盖、T形盖、异形盖连接，且通过轴端座与挡圈螺纹紧固连接为一完整的减振系统。结构件之间相互运动产生摩擦阻尼，各方向刚度近似相等和近似相同的固有频率，且固有频率更低，从而减震器在各方向的理想减振效果。固有频率20Hz以下，谐振放大倍数小于2，减震效果大于80%。

Description

一种轴端金属减震器

技术领域

本发明涉及振动技术领域，具体的说是一种安装在轴或轴状结构两端上的轴端金属减震器。

背景技术

大多数振动产生的后果都是有害的，为了减少振动带来的有害后果，就需要一种载体来隔离或减少振动产生的危害，这种载体就叫做减震器。减震器自产生以来，以其独特的结构和作用，被广泛应用于航空、航天、舰船、大型机械和化工领域的防振系统。现有技术中，减震器大多为橡胶制品或金属与橡胶制品的组合，尽管减震效果良好，但它们在起到减振的同时也暴露出诸多缺点，如：受到结构和原材料的限制，安装方式单一固定，减振也是单一方向，且本身固有频率高，阻尼较小，共振时谐振放大倍数高，这样势必会影响整体的减振效果，更重要的是橡胶制品受到橡胶材料本身的制约，易老化，制品使用寿命短；使用温度在-30~+85℃，适应环境温度能力差，特别是满足不了恶劣条件下的使用要求。近年来，随着科技的发展，出现了全金属减震器，但是，还是没能解决安装方式及应用条件限制的问题，安装形式只能采用底部支撑，偶尔出现的侧挂安装方式减振效果也是大打折扣，受安装方式的限制多数系统会搞得复杂，增加制造成本，对于长轴来说就更不适应了。且现有减震器的金属件采用不锈钢或碳钢材料，抗冲击能力差，对有质量要求或强腐蚀性环境就更加不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种结构合理的轴端金属减震器。该减震器可以取代轴承，安装在轴的两端。承载方面，既可以承受轴向载荷，又可以承受径向载荷，进而完成在空间任意方向起到隔离及减少振动的作用；其组件采用金属钛合金构件，使之具有更好的抗冲击能力和适应恶劣环境能力。

本发明的目的是这样实现的：它包括有轴端法兰座，轴端座，压盖，其特征是：该减震器包括轴向减振结构及径向减振结构；所述轴向减振结构为：在轴端法兰座上设置有一环形隔离减振体，该环形隔离减振体通过压盖及外压盖限位在轴端法兰座上；径向减振结构为：在轴端座上设置有一环形减振体，该环形减振体通过异形盖及T形盖限位在轴端座上，轴端座与环形减振体边沿处还螺纹连接有一挡圈；轴向减振结构与径向减振结构通过压盖、外压盖、T形盖、异形盖连接，且通过轴端座与挡圈螺纹紧固连接为一体结构，形成一个完整的减振系统。

本发明所述的环形隔离减振体的结构为：在金属钛合金构件的结构腔内充填有不锈钢弹性丝缠绕的蜂窝网状结构。

本发明所述的环形减振体的结构为：在金属钛合金构件的结构腔内充填有不锈钢弹性丝缠绕的蜂窝网状结构。

本发明所述的不锈钢弹性丝的直径为0.1～0.2mm，将其绕制成外径为3～5mm的弹簧丝。

本发明还包括：在轴端座与环形减振体之间还设有垫圈。

本发明的整体结构件组件采用金属钛合金Tc4（Ti-6Al-4V）材料，材料本身具有熔点高、密度小；非磁性，热、电传导率低；线膨胀系数约为不锈钢的一半，铝合金的1/3，这样对温度变化而引起的尺寸及形状变化很小，使减震器能适应飞行器在发射到飞行过程中温度由+200~300℃至-50~80℃的瞬时变化；各零件采用高端的加工手段加工成1～1.5mm薄壁件，使之质量更轻；很好适应有质量要求的减振系统，钛合金的另一特性耐高低温、不锈、耐腐蚀，使得减震器能更好点的适应恶劣环境，使之具有更高的强度和更好的抗冲击能力。

本发明还具有如下优点：

1.安装方式更合理。可以根据轴的要求来设计减震器的安装接口。

2.良好的减震性能。结构件之间相互运动产生摩擦阻尼，使得各方向刚度近似相等和近似相同的固有频率，且固有频率更低，从而减震器在各方向具有相同的理想减振效果。固有频率20Hz以下，谐振放大倍数小于2，减震效果大于80%。

3.采用高性能、高强度金属钛合金材料，减震器具有更好的抗冲击性。可承受三个方向50g,8~12ms的冲击。

4.全金属钛合金结构，质量更轻，更好的抗腐蚀能力，减震器满足各种环境，而且还具有结构合理、安全可靠、应用范围宽，使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明的视剖视结构示意简图；

图2是本发明的安装示意图。

附图主要部分的符号说明

1为轴端法兰座，2为轴端座，3为异形盖，4为环形减振体，5为环形隔离减振体，6为T形盖，7为挡圈，8为压盖，9为轴端盖，10为垫圈，11为外压盖，12，13固定安装孔，14为减振轴样件，15为安装座。

下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，图中的1为轴端法兰座，2为轴端座，8为压盖，9为轴端盖，11为外压盖，该减震器包括轴向减振结构及径向减振结构；所述轴端金属减震器的轴向减振结构由压盖8和外压盖11将环形隔离减振体5固定于轴端法兰座1上，轴端盖9通过螺纹与轴端法兰座1紧固连接形成整体；径向减振结构由异形盖3和T形盖6将环形隔振体4通过垫圈10过渡与轴端座2连在一起，挡圈7通过螺纹与轴端座2紧固在一起形成一整体；轴向系统与径向系统通过压盖8、外压盖11、T形盖6、异形盖3连接，被轴端座2与挡圈7通过螺纹紧固连接在一起，形成一个完整的减振系统。

主体减振元件为金属阻尼网丝，其材质为直径是0.1～0.2mm不锈钢弹性丝，将其绕制成外径3～5mm弹簧丝，然后根据设计的空间结构的需要来秤取相应的质量并按设计要求由模具制作成所需的形状。将其置于金属钛合金构件的结构腔内，减振元件内部结构为由不锈钢弹性丝缠绕的蜂窝网状结构，这样在受到振动力的作用时蜂窝网形状可以做任意的改变，形状改变过程中网丝间相互摩擦，形成阻尼作用，从而吸收和消耗大部分振动力所产生的能量，起到减振的作用；外部组件全部采用金属钛合金材料制成，将其按设计要求组装在一起，使之与主体减震元件形成一个整体，在受到外载荷作用时，组件间即做相对运动又相互制约，通过它们之间相互作用产生相对位移得到摩擦阻尼，从而使得减震器空间六自由度方向刚度近似相等，获得每个方向有相同的固有频率，同时由于摩擦运动产生的阻尼效应，大大降低了谐振时的放大倍数，从而使减震器获得在整个振动周期内，在各个反方向都能起到良好的减振效果。

本发明的整体结构件采用金属钛合金TC4材料，各结构件经表面处理后，表面硬度可达HRC60，这样使得所有结构件既有强度，又有韧性，具备了抗强冲击能力；钛合金本身密度很小，仅为碳钢的一半，这样使减震器质量更轻，很好适应有质量要求的减振系统，钛合金的另一特性耐高低温、不锈、耐腐蚀，使得减震器能更好点的适应恶劣环境。

本发明轴端金属减震器的安装方式：如图2所示，螺栓通过螺纹安装孔12与减振轴样件14相连；固定安装孔13通过螺栓与基础结构的安装座15连接，使本发明的减震器与减振轴样件14刚性连接在一起，形成一体结构。

当轴端金属减震器受到轴向载荷作用时，由轴带动法兰座1和轴端盖9，从而带动压盖8与外压盖11沿轴向运动，使环形隔离减振体5压缩变形，起到减振作用。同时压盖8、外压盖11分别于T形盖6、异形盖3做相对摩擦运动，产生摩擦阻尼，环形隔离减振体5压缩变形的同时同样产生阻尼，两种阻尼共同作用，抑制受外载荷作用振动时在轴向产生的力的放大，增加减震效果。

当轴端金属减震器受到径向载荷作用时，由轴及轴向减震系统一起推动T形盖6与异形盖3沿径向方向运动，使环形减振体4产生压缩变形，起到减震作用。同时T形盖6,异形盖3与垫圈10形成整体分别与挡圈7、轴端座2做相对摩擦运动，产生摩擦阻尼，环形减振体 4受压变形时同样产生阻尼，两种阻尼共同作用，抑制外载荷作用振动时在径向产生的力的放大，减震器达到理想的减振效果，从而实现了本发明的目的。

下述为本发明实施例中的相关实验数据：

1.   正弦实验：加载10~50Hz，幅值0.7mm；50~400Hz，力值7g。

轴向：                  1#          2#         3#          4#

固有频率     20.13       20.89       20.67       20.52

          放大倍数     2.03        1.93        2.17        2.07

经向：                  1#          2#         3#          4#

固有频率     20.54       19.82       20.85       20.91

          放大倍数     1.54        1.48        1.52        1.53

2.  随机实验：加载RMS=4.43g

轴向：                  1#          2#         3#          4#

加载        4.43 g        4.43g       4.43g        4.43g

          响应        0.908 g       0.709g      0.709g       0.829g

经向：                  1#          2#         3#          4#

加载        4.43g        4.43g       4.43g        4.43g

          响应        1.058g       0.956g      0.998g       0.975g

以上实验数据表明隔振器的固有频率20~21Hz，放大倍数基本小于2，减震效率大于80%。

Claims (5)

1.一种轴端金属减震器，它包括有轴端法兰座，轴端座，压盖，其特征是：该减震器包括轴向减振结构及径向减振结构；所述轴向减振结构为：在轴端法兰座上设置有一环形隔离减振体，该环形隔离减振体通过压盖及外压盖限位在轴端法兰座上；径向减振结构为：在轴端座上设置有一环形减振体，该环形减振体通过异形盖及T形盖限位在轴端座上，轴端座与环形减振体边沿处还螺纹连接有一挡圈；轴向减振结构与径向减振结构通过压盖、外压盖、T形盖、异形盖连接，且通过轴端座与挡圈螺纹紧固连接为一体结构，形成一个完整的减振系统。

2.根据权利要求1所述的轴端金属减震器，其特征是：所述环形隔离减振体的结构为：在金属钛合金构件的结构腔内充填有不锈钢弹性丝缠绕的蜂窝网状结构。

3.根据权利要求1所述的轴端金属减震器，其特征是：所述环形减振体的结构为：在金属钛合金构件的结构腔内充填有不锈钢弹性丝缠绕的蜂窝网状结构。

4.根据权利要求2或3所述的轴端金属减震器，其特征是：不锈钢弹性丝的直径为0.1～0.2mm，将其绕制成外径为3～5mm的弹簧丝。

5.根据权利要求1所述的轴端金属减震器，其特征是：在轴端座与环形减振体之间还设有垫圈。