CN114017458A - 一种液压调频式半主动液弹隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于振动控制技术领域，公开了一种液压调频式半主动液弹隔振装置，包括：上接口、液弹隔振器、下接口、气罐、连接管和液压机构；所述液弹隔振器通过上接口和下接口与待隔振两物体连接；所述气罐通过连接管与液弹隔振器的气腔连接；所述液压机构用于调节气缸内的压力从而调节液弹隔振器气腔压力，以调节液弹隔振器振动频率。液压调频式半主动液弹隔振器能在不同的频率点或频率范围内，液体在弹性橡胶的作用下，在惯性通道内高速来回流动，类似于一个动力反共振吸振器，从而实现不同频率下大幅降低振动的目的。

Description

一种液压调频式半主动液弹隔振装置
技术领域
本发明属于振动控制技术领域，特别涉及一种液压调频式半主动液弹隔振装置。
背景技术
机械设备均存在振动问题，过高的振动会降低结构和电子设备的使用寿命，降低设备的操控和使用精度，影响操纵、乘坐人员的乘坐舒适性等，液压调频式半主动液弹隔振器在组合式被动液弹隔振器的基础上，利用液压机构调节气腔刚度从而适应不同的隔振频率，在能够有效抑制旋翼与主减振动、噪声向机体的传递的同时有效的拓宽了隔振器的频率范围，适应不同频率下隔振。
半主动式液弹隔振器基于组合式被动液弹隔振器，利用液压机构调整气腔刚度实现适应不同的隔振频率，对变转速直升机有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是：采用液压作动作为半主动液弹隔振器刚度的调节结构，在保证安全可靠的同时，根据旋翼的转速利用液压作动调整气腔压强实现气腔刚度的变化，适应不同转速状态的隔振频率，拓宽液弹隔振器的应用场景。
一种液压调频式半主动液弹隔振装置,包括:上接口、液弹隔振器、下接口、气罐、连接管和液压机构；
所述液弹隔振器通过上接口和下接口与待隔振两物体连接；
所述气罐通过连接管与液弹隔振器的气腔连接；
所述液压机构用于调节气缸内的压力从而调节液弹隔振器气腔压力，以调节液弹隔振器振动频率。
进一步，所述液弹隔振器包括：上液腔、外筒、内筒、下液腔、气腔；
所述上液腔设置在外筒上端面；
所述外筒套接在内筒外且外筒内侧壁通过弹性隔振材料与内筒外侧壁连接；所述内筒可相对外筒沿轴线运动；
所述内筒下端面设置下液腔，且上液腔通过惯性通道连接下液腔；所述惯性通道贯穿内筒；
所述下液腔下端面通过弹性薄膜与气腔连接。
进一步，气腔直径与下液腔直径相等。
进一步，所述内筒开有第一通孔作为惯性通道，所述第一通孔为与内筒同轴的直孔。
进一步，所述内筒开有第二通孔作为惯性通道，所述第二通孔为螺旋式通孔。
进一步，所述内筒和外筒通过橡胶硫化在一起。
进一步，所述液弹隔振装置隔振频率为：
Figure BDA0003295155550000021
其中，R1＝A/B，R2＝C/B；K为橡胶刚度系数，A为上液腔截面积，B为惯性通道截面积，C为下液腔截面积，K2为等效下腔弹簧刚度；m2为通道内液体质量；
进一步，等效下腔弹簧刚度K2计算公式如下：
Figure BDA0003295155550000022
其中，P0为气腔内初始压强，P1为经过调节后的气腔压强；x1为经过调节后的液弹隔振器总压缩或拉伸位移；Ax1为下液腔体积变化量；x3为下液腔位移；V0气腔初始体积。
有益效果
液压调频式半主动液弹隔振器能在不同的频率点或频率范围内，液体在弹性橡胶的作用下，在惯性通道内高速来回流动，类似于一个动力反共振吸振器，从而实现不同频率下大幅降低振动的目的。
附图说明
图1为液压调频式半主动液弹隔振装置示意图；
图中，1-上接口，2-液弹隔振器，3-液压作动器，4-气罐，5-连接管；
图2为液弹隔振器结构示意图；
201-上液腔，202-外筒，203-橡胶，204-内筒，205-惯性通道，206下液腔，207-气腔。
具体实施方式
本发明是一种串联于主减撑杆的的液压调频半主动液弹隔振装置，如图1，包括：1、上接口；2、组合式液弹隔振器；3、下接口；4、液压机构；5、气罐；6、连接管。
组合式液弹隔振器2通过上接口1和下接口3串联与主减撑杆，气罐5通过连接管6与组合式液弹隔振器2的气腔相连，当需要改变隔振频率时，可通过液压机构4调节气缸内的压力，从而实现气腔等效刚度的变化。
液弹隔振器包括：上液腔201、外筒202、橡胶203、内筒204、惯性通道205、下液腔206、气腔207；上液腔设置在外筒上端面；外筒套接在内筒外且外筒内侧壁通过弹性隔振材料与内筒外侧壁连接；所述内筒可相对外筒沿轴线运动；内筒下端面设置下液腔，且上液腔通过惯性通道连接下液腔；所述惯性通道贯穿内筒；下液腔下端面通过弹性薄膜与气腔连接。
液体密封在上液腔、惯性通道和下液腔内。
本发明的特征原理：
本发明是一种液压式半主动液弹隔振装置，其特征原理如下：
令隔振器A为上液腔截面积，B为惯性通道截面积，C为下液腔截面积；橡胶刚度系数为K，阻尼系数为c；通道内液体质量为m2，液体流动阻尼系数为c2；假设在大头端施加一个幅值为x1的正弦激励(向上为正)，大头端附加质量为M1，激振力为F；小头端及内筒的质量为M3，小头端的位移为x3(向上为正)，通道内液体的位移为x2(向上为正)。
在隔振器变形过程中，下腔薄膜变形会导致下腔压强变化，可将该压强变化等效为一个弹簧作用。假设下腔体积变化过程中不产生热能，则下腔压强与体积的乘积为常数。
假设气腔内初始压强为P0，变化后压强为P1，隔振器总压缩(或拉伸)位移为x1，即上腔位移为x1，则下腔体积减小(或增大)Ax1，由此可得：
Figure BDA0003295155550000041
Figure BDA0003295155550000042
由压强变化量所导致的压力变化量，除以下液腔的等效位移x3，即为等效下腔弹簧刚度K2，其表达式如下。
Figure BDA0003295155550000043
令上腔液体压强为PA，下腔液体压强为PC，由压力与压强的关系可知：
Figure BDA0003295155550000044
由液体体积不变和牛顿运动定律可得液弹隔振器的运动方程为：
A(x1-x3)＝Bx2 (4)
Figure BDA0003295155550000045
Figure BDA0003295155550000046
Figure BDA0003295155550000047
由式(3)～(5)可得
Figure BDA0003295155550000048
将上式带入(6)后可得
Figure BDA0003295155550000049
令R1＝A/B，R2＝C/B，可得隔振器的位移传递率为：
Figure BDA0003295155550000051
无阻尼情况下，令M3位移等于0的频率即为系统的隔振频率，隔振频率为：
Figure BDA0003295155550000052
从上式中可知，隔振频率与K2相关，根据式(2)可知，K2与P0、C、V0、A、x1等相关，其中C、V0、A等与结构构型相关，当构型一定时，K2仅与P0和外部激励x1相关，所以可以通过调整P0实现K2的调节，从而实现隔振频率的改变。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种液压调频式半主动液弹隔振装置，其特征在于，所述装置包括:上接口、液弹隔振器、下接口、气罐、连接管和液压机构；
所述液弹隔振器通过上接口和下接口与待隔振两物体连接；
所述气罐通过连接管与液弹隔振器的气腔连接；
所述液压机构用于调节气缸内的压力从而调节液弹隔振器气腔压力，以调节液弹隔振器振动频率。
2.根据权利要求1所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：所述液弹隔振器包括：上液腔、外筒、内筒、下液腔、气腔；
所述上液腔设置在外筒上端面；
所述外筒套接在内筒外且外筒内侧壁通过弹性隔振材料与内筒外侧壁连接；所述内筒可相对外筒沿轴线运动；
所述内筒下端面设置下液腔，且上液腔通过惯性通道连接下液腔；所述惯性通道贯穿内筒；
所述下液腔下端面通过弹性薄膜与气腔连接。
3.根据权利要求2所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：气腔直径与下液腔直径相等。
4.根据权利要求2所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：所述内筒开有第一通孔作为惯性通道，所述第一通孔为与内筒同轴的直孔。
5.根据权利要求2所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：所述内筒开有第二通孔作为惯性通道，所述第二通孔为螺旋式通孔。
6.根据权利要求2所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：所述内筒和外筒通过橡胶硫化在一起。
7.根据权利要求3所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：所述液弹隔振装置隔振频率为：
Figure FDA0003295155540000021
其中，R1＝A/B，R2＝C/B；K为橡胶刚度系数，A为上液腔截面积，B为惯性通道截面积，C为下液腔截面积，K2为等效下腔弹簧刚度；m2为通道内液体质量。
8.根据权利要求7所述的一种液压调频式半主动液弹隔振装置,其特征在于：等效下腔弹簧刚度K2计算公式如下：
Figure FDA0003295155540000022
其中，P0为气腔内初始压强，P1为经过调节后的气腔压强；x1为经过调节后的液弹隔振器总压缩或拉伸位移；Ax1为下液腔体积变化量；x3为下液腔位移；V0气腔初始体积。
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