CN111120560A - 一种基于金属丝网的六自由度隔振结构 - Google Patents

一种基于金属丝网的六自由度隔振结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，包括环形下板，环形下板上设有六个下节点，六个下节点分别与六个连杆的下端固定连接，六个连杆的上端分别与六个上节点固定连接，六个上节点分别与载机的六个挂点固定连接，环形下板的上方设有上板，上板包括中心的负载固定座和沿径向延伸的三个连接臂，三个连接臂与环形下板之间分别设有金属丝网圈，金属丝网圈的内侧设有上压条和下压条，上压条的两端通过两个上压立柱与上压座固定连接，上压座与上板固定连接，下压条的两端通过两个下压立柱与环形下板固定连接。本发明实现对机载转塔的六自由度承载与隔振，避免机载转塔由于疲劳损伤导致的功能失效，提高隔振结构寿命及复杂应用环境的适应性。

Description

一种基于金属丝网的六自由度隔振结构
技术领域
本发明涉及被动隔振技术领域，具体涉及一种基于六杆并联结构与金属丝网的六自由度隔振结构。
背景技术
随着航空技术的不断发展，机载平台在军用和民用领域上得到了广泛应用。但载机上各种振源，如发动机、旋转翼片、传动系统，空气扰动等对机载设备的功能和性能产生较大影响，并严重影响其可靠性和使用寿命。
现有的减振方式一般是采用橡胶材料或者减振装置。但是，传统的橡胶材料难以满足高低温、大载荷冲击等复杂环境下技术要求；传统橡胶减振装置适用的工况温度范围狭窄，橡胶易与臭氧、光等发生化学反应而产生老化，在低温下会变硬变脆至局部龟裂，且耐油、耐水和耐酸碱性均较差，从而导致减振器使用性能受到影响，且使用寿命较短，维护成本高；很多应用场景实际振动工况十分复杂，现有的减振装置大部分仅考虑了单一线性方向上的减振，很难满足实际多自由度减振的复杂工况。目前隔振系统存在体积、重量大，空间结构复杂、加工装配要求高的缺点，同时在大空间安装时存在设计复杂，安装困难的问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，本发明所要解决的技术问题是提供一种可在大空间安装，六自由度隔振的金属丝网阻尼隔振结构及其工作方法，结构简单，不仅能适应复杂工况，而且具有良好的减振缓冲效果。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：
一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，包括环形下板，所述环形下板上设有六个下节点，所述六个下节点分别与六个连杆的下端固定连接，所述六个连杆的上端分别与六个上节点固定连接，所述六个上节点分别与载机的六个挂点固定连接，所述环形下板的上方设有上板，所述上板包括中心的负载固定座和沿径向延伸的三个连接臂，所述三个连接臂与所述环形下板之间分别设有金属丝网圈，所述金属丝网圈的内侧设有上压条和下压条，所述上压条的两端通过两个上压立柱与上压座固定连接，所述上压座与所述上板固定连接，所述下压条的两端通过两个下压立柱与所述环形下板固定连接。
进一步的，所述下节点等距设置在所述环形下板上。
进一步的，所述三个连接臂的末端位于等边三角形的三个顶点上。
进一步的，所述连杆的上端通过第一螺钉与所述上节点固定连接，所述连杆的下端通过第二螺钉与所述下节点固定连接。
进一步的，所述连杆、所述上板和所述环形下板均设有减重槽和加强筋。
进一步的，所述连杆、所述上板、所述环形下板、所述上节点和所述下节点均为轻质合金材料。
进一步的，所述金属丝网圈由金属丝网缠绕整体成型。
进一步的，所述金属丝网缠绕整体成型的工艺流程为：
(1)拉拔成丝，将不锈钢拉拔成边长为0.15mm的等边三角形钢丝；
(2)编织成毛坯，将等边三角形钢丝进行拉伸，并缠绕成直径为2mm的螺旋卷，将螺旋卷交叉编织成三维毛坯；
(3)冲压成型，按照负载重量确定金属丝网密度，将三维毛坯冲压成型；
(4)包束固形，对冲压成型件外形用钢丝稀疏包络固形，完成金属丝网圈的制作。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明使用金属丝网之间的组合与结构形式，实现了对机载转塔六自由度承载与隔振，迅速耗散振动源干扰能量，缓冲冲击，避免机载转塔由于疲劳损伤导致的功能失效，减少振动对侦查视频图像质量的不利影响，弥补了传统单自由度隔振器应用于机载转塔效果较差的缺点，相对其他隔振器而言,本发明隔振效率高，结构简单，重量轻，加工安装维护方便。
2、本发明所用六杆并联结构及节点配合，提高了隔振结构对复杂大空间应用环境的适应性，提高了隔振结构安装效率，降低了隔振结构重量，刚度质量比大，结构稳定，承载能力强。
3、本发明所用金属丝网件具有高阻尼、高弹性、耐高低温、耐腐蚀、抗辐射、抗冲击等优点，弥补了传统隔振材料的不足，提高隔振结构寿命。
以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明与载机、负载光电转塔的安装示意图。
具体实施方式
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参见图1至图3，本发明的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，包括环形下板14，所述环形下板14上设有六个下节点13，所述六个下节点13分别与六个连杆3的下端固定连接，所述六个连杆3的上端分别与六个上节点1固定连接，所述六个上节点1分别与载机的六个挂点16固定连接，所述环形下板14的上方设有上板5，所述上板5包括中心的负载固定座和沿径向延伸的三个连接臂，所述三个连接臂与所述环形下板14之间分别设有金属丝网圈9，所述金属丝网圈9的内侧设有上压条8和下压条11，所述上压条8的两端通过两个上压立柱7与上压座6固定连接，所述上压座6与所述上板5固定连接，所述下压条11的两端通过两个下压立柱12与所述环形下板14固定连接。
在本实施例中，所述连杆3的上端通过第一螺钉2与所述上节点1固定连接，所述连杆3的下端通过第二螺钉10与所述下节点13固定连接。上节点1、第一螺钉2、连杆3、第二螺钉10、下节点13、下板14、第三螺钉15用于连接载机挂点16与本发明的隔振结构，起到提高隔振结构对复杂大空间应用环境的适应性，提高隔振结构安装效率，降低隔振结构重量的作用。第一螺钉2是上节点与连杆连接螺钉，第二螺钉10是下节点与连杆连接螺钉，第三螺钉15是下节点与下板连接螺钉。
上压座6、上压立柱7、上压条8、金属丝网圈9、下压条11、下压立柱12用于将金属丝网成型件紧固，实现对机载光电转塔17六自由度承载与隔振，迅速耗散振动源干扰能量，缓冲冲击，避免机载转塔17由于疲劳损伤导致的功能失效，减少振动对侦查视频图像质量的不利影响。第四螺钉4、上板5起到连接定位光电转塔负载的作用。第四螺钉4是上压座与上板连接螺钉。
优选的，所述下节点13等距设置在所述环形下板14上。所述三个连接臂的末端位于等边三角形的三个顶点上。上节点1通过第五螺钉与载机的挂点固定连接，下节点13通过第三螺钉15与环形下板14固定连接，调整环形下板保持水平位置后再紧固第一螺钉2和第二螺钉10，将连杆两端与上节点和下节点固定。
在本实施例中，所述连杆3、所述上板5和所述环形下板14均设有减重槽和加强筋。所述连杆3、所述上板5、所述环形下板14、所述上节点1和所述下节点13均为轻质合金材料。
所述金属丝网圈9由金属丝网缠绕整体成型。所述金属丝网缠绕整体成型的工艺流程为：
(1)拉拔成丝，将不锈钢拉拔成边长为0.15mm的等边三角形钢丝；根据机载转塔的严酷使用环境条件及承载情况选用06Cr17Ni 12Mo2不锈钢；
(2)编织成毛坯，将等边三角形钢丝进行拉伸，并缠绕成直径为2mm的螺旋卷，将螺旋卷交叉编织成三维毛坯；
(3)冲压成型，按照使用形状尺寸，制作模具，根据负载重量设计金属丝网密度，将三维毛坯冲压成型；
(4)包束固形，对冲压成型件外形用钢丝稀疏包络固形，完成金属丝网的制作。
本发明在实际使用时，参见图1和图3，六个上节点分别通过六个M6螺钉固接在国内某型号无人直升机机架挂载点上，六只所述连杆一端各通过所述上节点与连杆连接螺钉、弹垫、平垫分别与所述上节点固接，另一端分别与六个所述下节点固联，六个所述下节点通过所述下节点与下板连接螺钉与所述环形下板固联，所述下压条与所述下压立柱配合，将所述金属丝网压紧在所述环形下板上，然后在压紧的所述金属丝网上侧，用上压立柱与上压条配合，将所述上压座固定住，再将所述上板通过所述上压座与上板连接螺钉固接到所述上压座上，负载光电转塔通过螺钉紧固到所述上板上。无人机发动机、传动机构及旋翼等振动源的干扰，在通过机架、隔振机构传递到光电转塔的过程中，利用在光电转塔负载作用下结构整体刚度和钢丝间相对滑移产生的干摩擦阻尼，大量吸收和耗散干扰源能量，达到减振和缓冲的目的，有效地抑制共振峰，能够实现六自由度隔振和承载，且可以迅速耗散激励能量，避免机载转塔由于疲劳损伤导致的功能失效，减少振动对侦查视频图像质量的不利影响。
本发明按照国军标《GJB150》机载设备环境条件及试验方法进行产品的动特性、功能、耐久性及冲击等各项试验考核。同时，还要做静刚度和静强度试验。各项试验，最终考核达到用户提出的功能、性能技术指标。
该产品能在高温低温、湿热、霉菌、盐雾、雨雪天以及雾天等恶劣环境条件下正常存放和使用。
该产品在海洋性气候下满足使用性能和功能的条件且重量轻；并且使用的材料耐腐蚀性能高，能够适应海上多变的气象条件。
产品具有优良的抗冲击及过载能力。
最后需要说明的是，上面实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制，虽然参照实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的精神和相关范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：包括环形下板(14)，所述环形下板(14)上设有六个下节点(13)，所述六个下节点(13)分别与六个连杆(3)的下端固定连接，所述六个连杆(3)的上端分别与六个上节点(1)固定连接，所述六个上节点(1)分别与载机的六个挂点固定连接，所述环形下板(14)的上方设有上板(5)，所述上板(5)包括中心的负载固定座和沿径向延伸的三个连接臂，所述三个连接臂与所述环形下板(14)之间分别设有金属丝网圈(9)，所述金属丝网圈(9)的内侧设有上压条(8)和下压条(11)，所述上压条(8)的两端通过两个上压立柱(7)与上压座(6)固定连接，所述上压座(6)与所述上板(5)固定连接，所述下压条(11)的两端通过两个下压立柱(12)与所述环形下板(14)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述下节点(13)等距设置在所述环形下板(14)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述三个连接臂的末端位于等边三角形的三个顶点上。
4.根据权利要求3所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述连杆(3)的上端通过第一螺钉(2)与所述上节点(1)固定连接，所述连杆(3)的下端通过第二螺钉(10)与所述下节点(13)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述连杆(3)、所述上板(5)和所述环形下板(14)均设有减重槽和加强筋。
6.根据权利要求5所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述连杆(3)、所述上板(5)、所述环形下板(14)、所述上节点(1)和所述下节点(13)均为轻质合金材料。
7.根据权利要求6所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述金属丝网圈(9)由金属丝网缠绕整体成型。
8.根据权利要求7所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述金属丝网缠绕整体成型的工艺流程为：
(1)拉拔成丝，将不锈钢拉拔成边长为0.15mm的等边三角形钢丝；
(2)编织成毛坯，将等边三角形钢丝进行拉伸，并缠绕成直径为2mm的螺旋卷，将螺旋卷交叉编织成三维毛坯；
(3)冲压成型，按照负载重量确定金属丝网密度，将三维毛坯冲压成型；
(4)包束固形，对冲压成型件外形用钢丝稀疏包络固形，完成金属丝网圈的制作。
9.根据权利要求1所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述金属丝网圈(9)由金属丝网缠绕整体成型。
10.根据权利要求9所述的一种基于金属丝网的六自由度隔振结构，其特征在于：所述金属丝网缠绕整体成型的工艺流程为：
(1)拉拔成丝，将不锈钢拉拔成边长为0.15mm的等边三角形钢丝；
(2)编织成毛坯，将等边三角形钢丝进行拉伸，并缠绕成直径为2mm的螺旋卷，将螺旋卷交叉编织成三维毛坯；
(3)冲压成型，按照负载重量确定金属丝网密度，将三维毛坯冲压成型；
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