CN105202105A - 一种全向隔振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全向隔振器，包括底板、内壳、中壳、外壳、螺柱、螺套、内球壳和外球壳，通过组成内球壳和外球壳的金属橡胶材料内部相互咬合钩连的金属丝之间的摩擦，耗散由结构输入的振动能量，从而达到阻尼减振的目的，利用不同内球壳和外球壳的刚度匹配，实现不同振动量级下有效隔振频段的调节。本发明隔振器由底板、内壳、中壳、螺柱、螺套和外壳构成一空腔，将内球壳和外球壳封闭在内部，并通过中壳对分别置于其两侧的内球壳和外球壳施加压缩载荷，从而保证其刚度和阻尼性能的稳定输出。本发明隔振器具有结构简单、安装方便、适用于极端环境条件、可实现对不同量级载荷的有效抑制等优点。

Description

一种全向隔振器
技术领域
本发明涉及飞行器、宇航飞船、其它交通工具和其它结构，属于机械振动抑制领域。
背景技术
飞行器、宇航飞船、交通车辆等结构搭载设备的精度和乘员舒适性要求越来越严苛，需要采用相应的振动抑制措施，如采用减隔振设备把振源通过结构传递至设备和乘员处的振动能量吸收或耗散掉。此外，这些运载工具在不同工作环境下，经历不同方向不同量级载荷激励，减隔振设备也需要考虑来自不同方向不同量级载荷的振动抑制需求。
现有技术中大部分减隔振设备仅能对单向扰动进行有效抑制。为了实现多向抑振目标，常见方法是采用多个单向减隔振设备组合使用，如：并联隔振平台等。显然，组合使用的方式增加了隔振设备的重量和控制复杂度，同时降低了系统可靠性。此外，基于线性特征设计的减隔振设备，为了满足发射段大载荷的振动抑制需求，采用高刚度大阻尼的设计方法。另一方面，为了对在轨微振动实现有效抑制，低刚度小阻尼则成为可行的技术手段。因此，常规线性隔振设备无法同时满足航天器发射入轨和在轨稳定工作两个阶段的振动抑制需求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种全向隔振器，同时满足航天器发射段和在轨工作阶段不同量级不同方向载荷的高效振动抑制需求。
本发明的技术解决方案是：
一种全向隔振器，包括底板、内壳、中壳、外壳、螺柱、螺套、内球壳和外球壳，内壳为半球形状，顶端开有与螺柱下段相连接的孔，并在壳体径向方向开有多个通孔，中壳为球冠状，顶端开有与螺柱上段相配合的孔使得中壳套在螺柱的肩部，内球壳设置在内壳和中壳之间，外壳为半球形，壳体上端开有安装螺套的孔，外球壳设置于中壳和外壳之间，螺柱采用实心阶梯圆柱体，螺柱上段与螺套相连接，下段与内壳相连接，螺套与螺柱相连接并将中壳压紧，外壳的下端与底板连接。
在上述的一种全向隔振器中，底板中部开有略小于内壳直径的通孔，与中壳对应位置设有凸台，与内球壳、外球壳接触位置设有凹槽。
在上述的一种全向隔振器中，内壳采用钛合金材料，通孔的数量为12。
在上述的一种全向隔振器中，内壳上的通孔由两部分组成，中部为矩形，矩形的长宽比例为7：3，上下两端为半圆形，半径为矩形宽度的1/2。
在上述的一种全向隔振器中，外壳安装螺套的位置设有凸台。
在上述的一种全向隔振器中，内球壳采用半球壳形状，由金属丝组成的内球壳Ⅰ、内球壳Ⅱ、内球壳Ⅲ依次叠加而成，内球壳Ⅰ和内球壳Ⅱ、内球壳Ⅱ和内球壳Ⅲ的金属丝之间紧密摩擦，内球壳的数量不局限于3层，每层内球壳的厚度不局限于一固定值。
在上述的一种全向隔振器中，内球壳的材料采用金属橡胶或粘弹橡胶。
在上述的一种全向隔振器中，外球壳采用半球壳形状，由金属丝组成的外球壳Ⅲ、外球壳Ⅱ、外球壳Ⅰ依次叠加而成，外球壳Ⅲ和外球壳Ⅱ、外球壳Ⅱ和外球壳Ⅰ的金属丝之间紧密摩擦，外球壳的数量不局限于3层，每层外球壳的厚度不局限于一固定值。
在上述的一种全向隔振器中，外球壳的材料采用金属橡胶或粘弹橡胶。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1、本发明隔振器由底板、内壳、中壳、螺柱、螺套和外壳构成一空腔，将内球壳和外球壳封闭在内部，并通过中壳对分别置于其两侧的内球壳和外球壳施加压缩载荷，从而保证隔振器三向等刚度和阻尼性能的稳定输出。
2、本发明通过组成内球壳和外球壳的金属橡胶材料内部相互咬合钩连的金属丝之间的摩擦，耗散由结构输入的振动能量，从而达到阻尼减振的目的，金属橡胶材料具有质量小、不挥发、耐辐照、耐冷热交变、可靠性高的特点，其刚度阻尼具有非线性的特征，不同刚度金属橡胶球壳组合叠加，可以满足不同量级载荷条件下振动抑制需求，不同内球壳和外球壳的刚度匹配，可以实现不同量级载荷条件下有效隔振频段的调节。
3、本发明外壳上端靠近螺套的位置采用凸台设计，可以提升壳体承载能力，凸台半径可根据实际承载需求调整。
4、本发明隔振器结构简单、安装方便、适用于极端环境条件。
附图说明
图1为本发明隔振器的结构示意图
图2为本发明隔振器的应用示意图
图3为本发明隔振器内壳的零件图
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述:
如图1所示，一种全向隔振器，包括底板1、内壳2、中壳3、外壳4、螺柱5、螺套6、内球壳和外球壳，内壳2为半球形状，顶端开有与螺柱5下段相连接的孔，并在壳体径向方向开有多个通孔，中壳3为球冠状，顶端开有与螺柱5上段相配合的孔使得中壳3套在螺柱5的肩部，内球壳设置在内壳2和中壳3之间，外壳4为半球形，壳体上端开有安装螺套6的孔，下端为法兰面，沿法兰面均布6个通孔，用于穿过QJ2582A-2011M5×12的螺钉与底板1连接，GB/T848-2002-5的垫圈安装在外壳4与QJ2582A-2011M5×12的螺钉连接处，外球壳设置于中壳3和外壳4之间，螺柱5采用实心阶梯圆柱体，螺柱5上段与螺套6相连接，下段与内壳2相连接，螺套6与螺柱5相连接并将中壳3压紧，外壳4的下端与底板1连接。
如图1所示，内球壳采用半球壳形状，由耐高温、耐腐蚀性好的钢丝组成的内球壳Ⅰ7、内球壳Ⅱ8、内球壳Ⅲ9依次叠加而成，内球壳Ⅰ7和内球壳Ⅱ8、内球壳Ⅱ8和内球壳Ⅲ9的钢丝之间紧密摩擦，内球壳的数量设置为3层。
如图1所示，外球壳采用半球壳形状，由耐高温、耐腐蚀性好的钢丝组成的外球壳Ⅲ10、外球壳Ⅱ11、外球壳Ⅰ12依次叠加而成，外球壳Ⅲ10和外球壳Ⅱ11、外球壳Ⅱ11和外球壳Ⅰ12的钢丝之间紧密摩擦，外球壳的数量设置为3层。
如图2所示，底板1中部开有略小于内壳2直径的通孔，与中壳3对应位置设有凸台，与内球壳、外球壳接触位置设有凹槽底板1留有与结构连接的接口，底板1采用钛合金材料。
如图2所示，外壳4安装螺套6的位置设有凸台，螺套6留有与载荷连接的接口，外壳4和采用钛合金材料。
如图3所示，内壳2采用钛合金材料，通孔的数量为12，内壳2上的通孔由两部分组成，中部为矩形，矩形的长宽比例为7：3，上下两端为半圆形，半径为矩形宽度的1/2。
本发明的工作原理是：载荷通过结构传递到隔振器，由底板1和外壳4向内球壳和外球壳传递，通过往复压缩中壳3两侧球壳产生较大变形，实现阻尼输出对传递到载荷的振动响应进行高效抑制。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (9)

1.一种全向隔振器，其特征在于：包括底板(1)、内壳(2)、中壳(3)、外壳(4)、螺柱(5)、螺套(6)、内球壳和外球壳，内壳(2)为半球形状，顶端开有与螺柱(5)下段相连接的孔，并在壳体径向方向开有多个通孔，中壳(3)为球冠状，顶端开有与螺柱(5)上段相配合的孔使得中壳(3)套在螺柱(5)的肩部，内球壳设置在内壳(2)和中壳(3)之间，外壳(4)为半球形，壳体上端开有安装螺套(6)的孔，外球壳设置于中壳(3)和外壳(4)之间，螺柱(5)采用实心阶梯圆柱体，螺柱(5)上段与螺套(6)相连接，下段与内壳(2)相连接，螺套(6)与螺柱(5)相连接并将中壳(3)压紧，外壳(4)的下端与底板(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述底板(1)中部开有略小于内壳(2)直径的通孔，与中壳(3)对应位置设有凸台，与内球壳、外球壳接触位置设有凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述内壳(2)采用钛合金材料，通孔的数量为12。
4.根据权利要求1或3所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述内壳(2)上的通孔由两部分组成，中部为矩形，矩形的长宽比例为7：3，上下两端为半圆形，半径为矩形宽度的1/2。
5.根据权利要求1所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述外壳(4)安装螺套(6)的位置设有凸台。
6.根据权利要求1所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述内球壳采用半球壳形状，由金属丝组成的内球壳Ⅰ(7)、内球壳Ⅱ(8)、内球壳Ⅲ(9)依次叠加而成，内球壳Ⅰ(7)和内球壳Ⅱ(8)、内球壳Ⅱ(8)和内球壳Ⅲ(9)的金属丝之间紧密摩擦，内球壳的数量不局限于3层。
7.根据权利要求1或6所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述内球壳的材料采用金属橡胶或粘弹橡胶。
8.根据权利要求1所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述外球壳采用半球壳形状，由金属丝组成的外球壳Ⅲ(10)、外球壳Ⅱ(11)、外球壳Ⅰ(12)依次叠加而成，外球壳Ⅲ(10)和外球壳Ⅱ(11)、外球壳Ⅱ(11)和外球壳Ⅰ(12)的金属丝之间紧密摩擦，外球壳的数量不局限于3层。
9.根据权利要求1或8所述的一种全向隔振器，其特征在于：所述外球壳的材料采用金属橡胶或粘弹橡胶。
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