CN109372933A - 一种串联于主减撑杆的液弹隔振器 - Google Patents

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邓景辉
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
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Abstract

本申请提供了一种串联于直升机主减撑杆上的液弹隔振器，属于直升机振动控制技术领域。本申请将直升机主减系统的主减撑杆拆分为两部分，并通过液弹隔振器将该两部分进行连接。所述液弹隔振器包括上液体腔壳、下液体腔壳、外筒、内筒、弹性橡胶和填充液体，既能有效传递静载荷，不改变直升机的操纵稳定性，又能在直升机特定频率下大幅隔离动态载荷，降低振动传递率，同时维护更换非常方便。

Description

一种串联于主减撑杆的液弹隔振器
技术领域
本申请属于直升机振动控制技术领域，具体涉及一种串联于主减撑杆的液弹隔振器。
背景技术
直升机振动问题是其发展和应用中一个非常突出的问题，过高的振动不仅会导致直升机飞行性能下降、结构部件寿命降低、电子设备精度降低、维护成本与费用增加等，而且还会引起人体脑中枢机能下降，容易产生眩晕、疲劳等身体不适，影响飞行员正常工作。
旋翼振动载荷通过主减系统传递到机身，因此对直升机振动控制来说，通过主减隔振措施，降低振动载荷向机体传递是一种非常有效的方法。国外先进直升机均对主传递通道系统精心设计了不同的主动及被动控制装置并有效降低了机体振动。先后发展并得到应用的主减被动隔振技术主要有节点粱隔振、聚焦式隔振、动力反共振隔振几种，传统的主减隔振系统都是机械式的，由杠杆摆臂产生放大作用，由于杠杆摆臂需要运动空间，受到主减安装结构强度和刚度的限制。另一方面，现有的减震或隔振设备通常安装在主减速器系统的端部，例如主减速器的撑杆端部，采用这种方式占用空间较大。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明提供了一种串联于主减撑杆的液弹隔振器，该隔振器通过液体流动的惯性力来抵消弹性力，可串联于主减撑杆上，既可提供直升机主减撑杆所需的高静刚度，又能达到直升机传递路径隔振的目的，同时该隔振器具有结构简单，隔振效率高，隔振频带宽等优点。
本发明串联于主减撑杆的液弹隔振器，将直升机主减系统的主减撑杆拆分为两部分，并通过液弹隔振器将该两部分进行连接。
优选的是，所述液弹隔振器包括多个，多个液弹隔振器依次串联，两端的液弹隔振器分别连接主减撑杆的两部分。
优选的是，所述液弹隔振器包括：
第一部分，一端连接主减撑杆的第一部分，另一端设置成具有敞口的外筒；
第二部分，设置成通过橡胶硫化固定在所述外筒内壁的内筒，所述内筒在伸入所述外筒的一端与所述外筒限定出第一腔室，所述内筒在另一端限定出第二腔室，所述内筒还包括连通所述第一腔室与所述第二腔室的通道，所述第一腔室、通道以及第二腔室内填充满流体；
第三部分，一端连接主减撑杆的第二部分，另一端设置成具有敞口的凹槽，并对接至所述第二部分的第二腔室，所述凹槽与所述第二腔室之间设置有橡胶薄膜。
优选的是，所述第一腔室与所述第二腔室在靠近所述通道处的截面面积均大于所述通道的截面面积。
优选的是，所述第一部分包括上接头以及外筒，所述上接头及外筒对接处设置均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
优选的是，所述上接头的台阶面及外筒的台阶面之间设置有密封垫。
优选的是，所述第三部分包括下接头以及具有所述凹槽的碗体，所述碗体与所述内筒对接处均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
优选的是，所述橡胶薄膜由所述碗体的台阶面与所述内筒的台阶面夹持。
本发明提供的液弹隔振器，可直接串联于主减撑杆上，既能有效传递静载荷，不改变直升机的操纵稳定性，又能在直升机特定频率下大幅隔离动态载荷，降低振动传递率，同时维护更换非常方便。
附图说明
图1为按照本发明串联于主减撑杆的液弹隔振器的一优选实施例的隔振器结构示意图。
图2为按照本发明图1所示实施例的剖视图。
图3为按照本发明图1所示实施例的减振模型分析示意图。
其中，1-上接头，2-筒体，3-内筒，4-第一腔室，5-第二腔室，6-通道，7-凹槽，8-橡胶薄膜，9-下接头。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种串联于主减撑杆的液弹隔振器，将直升机主减系统的主减撑杆拆分为两部分，并通过液弹隔振器将该两部分进行连接。
在一些可选实施方式中，所述液弹隔振器包括多个，多个液弹隔振器依次串联，两端的液弹隔振器分别连接主减撑杆的两部分。
在一些可选实施方式中，如图1及图2所示，所述液弹隔振器包括：
第一部分，一端连接主减撑杆的第一部分，另一端设置成具有敞口的外筒2；
第二部分，设置成通过橡胶硫化固定在所述外筒内壁的内筒3，所述内筒在伸入所述外筒的一端与所述外筒限定出第一腔室4，所述内筒在另一端限定出第二腔室5，所述内筒还包括连通所述第一腔室与所述第二腔室的通道6，所述第一腔室4、通道5以及第二腔室6内填充满流体；
第三部分，一端连接主减撑杆的第二部分，另一端设置成具有敞口的凹槽7，并对接至所述第二部分的第二腔室5，所述凹槽7与所述第二腔室5之间设置有橡胶薄膜8。
本实施例中，如图1及图2所示，第一部分为上液体腔壳，其根据长度要求与主减撑杆或者上连接接头焊接，或作为上接头1的一部分，上液体腔盖上布置进液嘴，上液体腔壳与外筒相连，采用法兰结构连接，利用橡胶垫进行密封，内筒通过橡胶与外筒相连，内筒的下液腔设计橡胶薄膜进行体积补偿，液体填充在上液体腔壳，内筒，下液体腔壳和橡胶薄膜形成的空腔内。
液体通道布置在了隔振器的内筒中，内筒直接与主减撑杆的第二部分相连，或者直接连接机身，不需要传力的连接块。内筒的下液腔设计了薄膜橡胶作为液弹隔振器变形时的体积补偿。内筒与外筒通过橡胶硫化在一起，由橡胶提供弹簧刚度。
在一些可选实施方式中，所述第一腔室与所述第二腔室在靠近所述通道处的截面面积均大于所述通道的截面面积。
在一些可选实施方式中，所述第一部分包括上接头1以及外筒2，所述上接头1及外筒2对接处设置均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
在一些可选实施方式中，所述上接头1的台阶面及外筒2的台阶面之间设置有密封垫。
在一些可选实施方式中，所述第三部分包括下接头9以及具有所述凹槽7的碗体，所述碗体与所述内筒3对接处均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
在一些可选实施方式中，所述橡胶薄膜8由所述碗体的台阶面与所述内筒3的台阶面夹持。
分析模型如图3所示，上腔的顶部面积为AU，下腔的底部面积为Ad，惯性通道的面积为A0，橡胶弹簧的动态刚度为K1，液室底部的弹簧刚度为K2，惯性通道中的液体质量为m，内筒的质量为M2，机身的质量为M1。
通过推导得到整个系统的力学方程，可得到液弹隔振系统的无阻尼隔振频率：
其中：f为隔振频率，K1、K2分别为橡胶弹簧和橡胶薄膜的刚度，R1，R2分别为上、下液腔与惯性通道的面积比，ρ为液体密度，L为惯性通道长度，ru隔振器上腔半径，m为惯性通道内流动的液体质量。
隔振频率主要与液体密度ρ，惯性通道长度L，放大比R1，隔振器上腔半径ru，以及隔振器静刚度有关，这些也是隔振器的主要设计参数。
出于装机安全考虑，设计的隔振器静态刚度要足够大，同时由于装机空间限制，设计的隔振器尺寸ru不能过大，而液体的密度和通道长度也都有一定的限制，隔振频率随橡胶刚度K1的增大而增大，随着面积比R1和惯性通道液体质量的增大而减小。因此隔振频率一定时，为了获得高静态刚度，就需要增大上液腔和惯性通道面积的比值，同时增加惯性通道的长度，并选用高密度的液体作为工作介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，将直升机主减系统的主减撑杆拆分为两部分，并通过液弹隔振器将该两部分进行连接。
2.如权利要求1所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述液弹隔振器包括多个，多个液弹隔振器依次串联，两端的液弹隔振器分别连接主减撑杆的两部分。
3.如权利要求1所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述液弹隔振器包括：
第一部分，一端连接主减撑杆的第一部分，另一端设置成具有敞口的外筒(2)；
第二部分，设置成通过橡胶硫化固定在所述外筒内壁的内筒(3)，所述内筒在伸入所述外筒的一端与所述外筒限定出第一腔室(4)，所述内筒在另一端限定出第二腔室(5)，所述内筒还包括连通所述第一腔室与所述第二腔室的通道(6)，所述第一腔室(4)、通道(5)以及第二腔室(6)内填充满流体；
第三部分，一端连接主减撑杆的第二部分，另一端设置成具有敞口的凹槽(7)，并对接至所述第二部分的第二腔室(5)，所述凹槽(7)与所述第二腔室(5)之间设置有橡胶薄膜(8)。
4.如权利要求3所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述第一腔室与所述第二腔室在靠近所述通道处的截面面积均大于所述通道的截面面积。
5.如权利要求3所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述第一部分包括上接头(1)以及外筒(2)，所述上接头(1)及外筒(2)对接处设置均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
6.如权利要求5所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述上接头(1)的台阶面及外筒(2)的台阶面之间设置有密封垫。
7.如权利要求3所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述第三部分包括下接头(9)以及具有所述凹槽(7)的碗体，所述碗体与所述内筒(3)对接处均设置有台阶面，并通过螺栓连接。
8.如权利要求7所述的串联于主减撑杆的液弹隔振器，其特征在于，所述橡胶薄膜(8)由所述碗体的台阶面与所述内筒(3)的台阶面夹持。
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