CN109578481A - 一种串联多周期结构的减振降噪弹簧 - Google Patents

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高飞
胡陈映
付刚
顾金桃
王美燕
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Abstract

本发明属于飞机振动与噪声控制领域，具体涉及一种串联多周期结构的减振降噪弹簧。该结构包括第一弹簧、第二弹簧、连接环，第一弹簧与第二弹簧通过连接环连接形成一个连接单元，多个连接单元串列布置形成周期性排列。利用周期性结构的固有频率存在着带隙特性进行减振降噪，有效隔离了激励源的振动传递，提高了减振性能。利用弹簧装置具有承载特性，可以实现飞机结构的减重。由于没有橡胶类材料，不存在材料老化问题，提高结构寿命，降低维护成本。

Description

一种串联多周期结构的减振降噪弹簧
技术领域
本发明属于飞机振动与噪声控制领域，具体涉及一种串联多周期结构的减振降噪弹簧。
背景技术
在飞机振动与噪声控制领域，减振器是一种常见振动与噪声控制装置。这些减振器常见结构形式是弹簧-阻尼的结构形式。减振原理是减振器具有一定的刚度，在振动时会产生与振动位移成正比的恢复力；而且减振器具有阻尼，振动时也会产生与振动速度成正比的阻尼力，通过刚度和阻尼设计使两个力的矢量和为最小，而达到减振目的。
目前飞机上常见的安装形式，如发动机的安装采用多杆连接形式(即安装杆系)，多数机载设备的安装也采用安装杆系构成的支架形式等。针对这种连接方式，常见的减振形式是在支撑杆接头处安装减振器/隔振器。这类减振器/隔振器在单一方向减振功能明显，但是在接头部位，传递到该部位的振动方向与减振器/隔振器的减振方向很难保持一致，因此减振效果较差。
由于目前减振器仅具有减振功能，难以承受外力作用，因此作为飞机的附加重量装机使用。特别是在对重量要求严格的情况下，该附加重量可能难以接受，导致减振器无法装机，从而影响飞机减振降噪的效果。
常用减振器/隔振器多是橡胶类材料，受温度影响较大，在高温环境中存在老化现象，必须经常更换，增加维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既具有承载功能，也具有减振降噪功能的飞机机载系统/设备安装方式。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种串联多周期结构的减振降噪弹簧，用于飞机发动机减振安装和机载设备的减振安装。包括：第一弹簧、第二弹簧、连接环，其特征在于：第一弹簧与第二弹簧通过连接环连接形成一个连接单元，多个连接单元串列布置形成周期性排列
上述方案中：串联多周期结构的减振降噪弹簧主要由连接环和两组尺寸的弹簧组成，每组中的弹簧尺寸完全相同。
上述任一方案中优选的是：连接环与连接环串列布置形成周期性排列；两组弹簧中的各一个弹簧通过连接环交叉串列连接。
上述任一方案中优选的是，(单个)改变串联多周期结构的减振降噪弹簧的带隙频率范围，使外部噪声/振动的激励频率在带隙频率范围中，可以抑制外部噪声和振动的传递。
上述任一方案中优选的是，串联多周期结构的减振降噪弹簧排列周期至少为3；周期越多，减振效果越好。
上述任一方案中优选的是，第一弹簧(1)和第二弹簧(2)尺寸不同。
上述任一方案中优选的是，改变连接环(3)的质量，可以改变带隙频率。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧(1)或第二弹簧(2)的刚度，可以改变带隙频率。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧或第二弹簧的材料，可以改变弹簧刚度。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧或第二弹簧的有效圈数，可以改变弹簧刚度。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧或第二弹簧的簧丝直径，可以改变弹簧刚度。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧或第二弹簧的中径，可以改变弹簧刚度。
上述任一方案中优选的是，改变第一弹簧或第二弹簧的长度，可以改变弹簧刚度。
本发明所提供的串联多周期结构减振降噪弹簧的有益效果在于，利用周期性结构的固有频率存在着带隙特性进行减振降噪，有效隔离了激励源的振动传递，提高了减振性能。利用弹簧装置具有承载特性，可以实现飞机结构的减重。由于没有橡胶类材料，不存在材料老化问题，提高结构寿命，降低维护成本。
附图说明
图1是串联多周期结构的减振降噪弹簧结构示意图，
图2是串联多周期结构的减振降噪弹簧振动频率效果图，
其中，1是第一弹簧，2是第二弹簧，3是连接环。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。随之，本说明书所记载的实施例和附图中表示的结构只是本发明最佳实施例之一，并不能完全代表本发明的技术思想，因此应该理解到对于本发明而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。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。
本发明提出了一种串联多周期结构的减振降噪弹簧，涉及对现有减振降噪技术的改进。
如图1所示，串联多周期结构的减振降噪弹簧包括第一弹簧(1)，第二弹簧(2)，连接环(3)。
改变第一弹簧(1)或第二弹簧(2)的刚度，包括改变弹簧材料、簧丝直径、弹簧中径、弹簧长度或弹簧圈数等，或者改变连接环(3)的质量，可以改变使带隙频率范围；当外界激励频率在带隙范围内，可以实现减振效果。
如图2所示，在具体使用过程中，由于串联多周期结构的固有特性使得减振降噪弹簧存在频率带隙，当外界振动或者噪声的激励频率在减振降噪弹簧的带隙频率范围内时，能量传递显著降低，可以使减振降噪弹簧具有高的减振降噪性能。
本发明依据的原理是利用弹性波在周期性结构中传播时，会产生弹性波带隙，在带隙频率范围内的弹性波不能在结构中传播。因此在一维周期性弹簧-质量形式构成的结构中，弹性波传播以纵波为主，通过对周期性结构进行设计，改变带隙频率范围，使外部激励振源和声源的主要频率落于带隙范围内，达到振动与噪声控制的目的。
本发明采用串联多周期结构具有承载特性，可以实现承载、减振、降噪功能一体化设计，有效降低结构重量。
本发明使用的材料为金属，没有橡胶类材料，不存在材料老化问题，可以有效提高连接装置的寿命，降低维护成本。

Claims (5)

1.一种串联多周期结构的减振降噪弹簧，包括第一弹簧、第二弹簧、连接环，其特征在于：第一弹簧与第二弹簧通过连接环连接形成一个连接单元，多个连接单元串列布置形成周期性排列。
2.根据权利要求1所述的串联多周期结构的减振降噪弹簧，其特征在于：第一弹簧、第二弹簧尺寸完全相同。
3.根据权利要求1所述的串联多周期结构的减振降噪弹簧，其特征在于：周期性排列的排列周期至少为3。
4.根据权利要求1所述的双螺旋周期结构的减振降噪弹簧，其特征在于：连接环的质量、弹簧刚度均可根据实际情况更改，从而改变带隙频率。
5.根据权利要求1所述的双螺旋周期结构的减振降噪弹簧，其特征在于：弹簧的材料、弹簧的有效圈数、弹簧的簧丝直径、弹簧的中径、弹簧的长度均可根据实际情况更改，从而改变弹簧刚度。
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