CN115013477A - 一种三向等刚度惯组减振器 - Google Patents

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师祥利
王婉颖
陈西娟
李良
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Abstract

本发明涉及惯组减振器，具体涉及一种三向等刚度惯组减振器，用于解决现有惯组减振器由于采用模注成型不易实现三向等刚度设计、以及由于主要承受拉伸力且采用粘接方式连接导致减振器性能降低或功能丧失的不足之处。该三向等刚度惯组减振器，包括安装板、套筒、阻尼垫组件、第一径向凸起和第二径向凸起，其中阻尼垫组件包括第一环形阻尼垫、第二环形阻尼垫和第三环形阻尼垫材料。本发明可以通过对减振器内部结构尺寸的调整，或者分别调整第一环形阻尼垫、第二环形阻尼垫和第三环形阻尼垫材料，较快的实现减振器三向等刚度设计。

Description

一种三向等刚度惯组减振器
技术领域
本发明涉及惯组减振器，具体涉及一种三向等刚度惯组减振器。
背景技术
惯组是运载火箭、卫星等航天器的重要组成部分，航天器在飞行过程中，惯组受到外界的振动、冲击等各种力学环境条件的影响，可能会导致惯组的精度降低或功能丧失，从而影响航天器的飞行精度，导致严重的质量事故，为了给惯组创造良好的工作环境，保证惯组正常工作，通常需要在惯组上设计安装减振器。
现有惯组减振器如图1所示，其包括套筒02、安装板01，以及套筒02和安装板01之间的粘弹性阻尼橡胶03，套筒02和安装板01为金属件，用于减振器的安装固定，通常安装板01通过两个通孔安装在惯组被减振和缓冲的组件上，套筒02通过中间的螺纹孔安装在外部支撑结构件上；粘弹性阻尼橡胶03是减振器的功能性材料，用于隔离振动和冲击，为惯组创造良好的工作环境，保证惯组正常工作。
现有惯组减振器存在以下不足之处：(1)为了避免和航天器上的其它结构发生共振，减振器的自身频率被规定在一个很小的区间内，减振器三个方向的频率基本一致，工程上称为三向等刚度；在减振器外形、安装尺寸已经确定的情况下，如果试验结果为三向不等刚度，由于现有减振器采用模注成型，整体结构不易改变，通过结构调整不易实现三向等刚度设计；(2)在低频振动和大过载情况下，惯组被减振和缓冲的组件与外部支撑结构件之间会存在较大的相对位移，一方面，由于橡胶材料本身强度较低，会导致减振器粘弹性阻尼橡胶03被拉断，另一方面，受粘接工艺和胶液自身粘接性能的影响，套筒02、安装板01和粘弹性阻尼橡胶03之间粘接强度不高，会导致粘弹性阻尼橡胶03和套筒02、安装板01之间相互脱离；以上两种情况均会造成减振器性能降低或功能丧失。
发明内容
本发明的目的是解决现有惯组减振器由于采用模注成型不易实现三向等刚度设计、以及由于主要承受拉伸力且采用粘接方式连接易导致粘弹性阻尼橡胶断裂或脱胶的不足之处，而提供一种三向等刚度惯组减振器。
为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
一种三向等刚度惯组减振器，其特殊之处在于：包括安装板、套筒和阻尼垫组件；
所述安装板包括圆环和沿圆环轴线对称设置在圆环底部的连接板，连接板上设置有连接孔；
所述套筒同轴套设在圆环内，套筒顶部、底部分别设置有第一径向凸起、第二径向凸起；
所述阻尼垫组件包括与第一径向凸起下表面和圆环上表面抵接且与套筒外侧壁接触的第一环形阻尼垫、与第二径向凸起上表面和圆环下表面抵接且与套筒外侧壁接触的第三环形阻尼垫，以及与第一环形阻尼垫下表面和第三环形阻尼垫上表面抵接且与套筒外侧壁、圆环内侧壁接触的第二环形阻尼垫。
进一步地，所述第二径向凸起与套筒为一体结构，所述第一径向凸起与套筒固定连接，第一径向凸起、第二径向凸起用于对阻尼垫组件进行限位，使所述减振器成为整体结构。
进一步地，所述连接板包括设置在圆环下部的圆筒和设置在圆筒下部的法兰盘，法兰盘上设置所述连接孔。
进一步地，所述圆环外侧壁为锥面，且圆环上表面面积小于下表面面积，用于减小体积和重量。
进一步地，所述第一环形阻尼垫、第三环形阻尼垫的截面为梯形或矩形。
进一步地，所述第一环形阻尼垫、第三环形阻尼垫的截面均为梯形，所述第一环形阻尼垫上表面面积小于下表面面积，所述第三环形阻尼垫上表面面积大于下表面面积，用于方便第一径向凸起安装，以及在第二径向凸起处留出足够的减振安全空间。
进一步地，所述安装板、套筒、第一径向凸起和第二径向凸起均采用金属材料；所述第一环形阻尼垫、第二环形阻尼垫、第三环形阻尼垫采用粘弹性阻尼橡胶材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明一种三向等刚度惯组减振器，包括安装板、套筒、阻尼垫组件、第一径向凸起和第二径向凸起，其中阻尼垫组件与其余组件之间采用压紧式连接，避免了粘接力对减振器性能的影响；并且阻尼垫组件的工作受力状态，由原来工作时主要承受拉伸力，改为完全承受压力，提高了减振器的可靠性。
(2)本发明一种三向等刚度惯组减振器为组装式，阻尼垫组件包括第一环形阻尼垫、第二环形阻尼垫和第三环形阻尼垫，当减振器承受轴向力时，主要由第一环形阻尼垫、第三环形阻尼垫隔离、缓冲外界力，当减振器承受径向力时，主要由第二环形阻尼垫隔离、缓冲外界力；本发明可以通过对减振器内部结构尺寸的调整，或者分别调整第一环形阻尼垫、第二环形阻尼垫和第三环形阻尼垫材料，较快的实现减振器三向等刚度设计。
(3)本发明一种三向等刚度惯组减振器在套筒上端、下端分别设置有第一径向凸起和第二径向凸起；现有惯组减振器仅在套筒上端设置有一个与套筒一体的径向凸起，当粘弹性阻尼橡胶出现断裂或脱胶时，减振器解体会造成惯组被隔振和缓冲组件与外部安装支撑件出现脱离的风险；本发明中即使第一径向凸起与套筒分离，也不会出现上述风险。
附图说明
图1为现有惯组减振器的结构示意图。
附图标记说明如下：01-套筒；02-安装板；03-粘弹性阻尼橡胶。
图2为本发明一种三向等刚度惯组减振器一个实施例的结构示意图；
图3为本发明一个实施例的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例安装后的结构示意图。
附图标记说明如下：1-安装板，11-圆环，12-连接板，13-连接孔；2-套筒；3-阻尼垫组件，31-第一环形阻尼垫，32-第二环形阻尼垫，33-第三环形阻尼垫；4-第一径向凸起；5-第二径向凸起；6-惯组被隔振或缓冲组件；7-外部安装支撑件；8-外部安装螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
参照图2至图4，一种三向等刚度惯组减振器，包括安装板1、套筒2和阻尼垫组件3。
安装板1包括圆环11和沿圆环11轴线对称设置在圆环11底部的连接板12；圆环11外侧壁为锥面，且圆环11上表面面积小于下表面；连接板12包括设置在圆环11下部的圆筒和设置在圆筒下部的法兰盘，法兰盘上设置有两个连接孔13，用于与惯组被隔振或缓冲组件6相连。
套筒2同轴套设在圆环11内，套筒2顶部、底部分别设置有第一径向凸起4、第二径向凸起5，第二径向凸起5底面与两个连接板12底面平齐。第二径向凸起5与套筒2为一体结构，所述第一径向凸起4与套筒2采用螺纹连接方式固定。套筒2内侧壁、第二径向凸起5内侧壁均设置有螺纹，外部安装螺钉8穿过外部安装支撑件7与套筒2、第二径向凸起5固定。
阻尼垫组件3包括与第一径向凸起4下表面和圆环11上表面抵接且与套筒2外侧壁接触的第一环形阻尼垫31、与第二径向凸起5上表面和圆环11下表面抵接且与套筒2外侧壁接触的第三环形阻尼垫33，以及与第一环形阻尼垫31下表面和第三环形阻尼垫33上表面抵接且与套筒2外侧壁、圆环11内侧壁接触的第二环形阻尼垫32。第一环形阻尼垫31、第三环形阻尼垫33的截面均为梯形，第一环形阻尼垫31上表面面积小于下表面面积，第三环形阻尼垫33上表面面积大于下表面面积，第二环形阻尼垫32的截面为矩形。
本实施例中，安装板1、套筒2、第一径向凸起4和第二径向凸起5均采用金属材料；第一环形阻尼垫31、第二环形阻尼垫32、第三环形阻尼垫33采用粘弹性阻尼橡胶材料。
本发明工作原理如下：参照图4，外部安装支撑件7接收到震动后，传递给第一径向凸起4、套筒2、第二径向凸起5，并使三者发生位移；第一环形阻尼垫31、第三环形阻尼垫33接收轴向位移后，将动能转化为热能进行减振；第二环形阻尼垫32接收径向位移后，将动能转化为热能进行减振。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：包括安装板(1)、套筒(2)和阻尼垫组件(3)；
所述安装板(1)包括圆环(11)和沿圆环(11)轴线对称设置在圆环(11)底部的连接板(12)，连接板(12)上设置有连接孔(13)；
所述套筒(2)同轴套设在圆环(11)内，套筒(2)顶部、底部分别设置有第一径向凸起(4)、第二径向凸起(5)；
所述阻尼垫组件(3)包括与第一径向凸起(4)下表面和圆环(11)上表面抵接且与套筒(2)外侧壁接触的第一环形阻尼垫(31)、与第二径向凸起(5)上表面和圆环(11)下表面抵接且与套筒(2)外侧壁接触的第三环形阻尼垫(33)，以及与第一环形阻尼垫(31)下表面和第三环形阻尼垫(33)上表面抵接且与套筒(2)外侧壁、圆环(11)内侧壁接触的第二环形阻尼垫(32)。
2.根据权利要求1所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述第二径向凸起(5)与套筒(2)为一体结构，所述第一径向凸起(4)与套筒(2)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述连接板(12)包括设置在圆环(11)下部的圆筒和设置在圆筒下部的法兰盘，法兰盘上设置所述连接孔(13)。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述圆环(11)外侧壁为锥面，且圆环(11)上表面面积小于下表面面积。
5.根据权利要求4所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述第一环形阻尼垫(31)、第三环形阻尼垫(33)的截面为梯形或矩形。
6.根据权利要求5所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述第一环形阻尼垫(31)、第三环形阻尼垫(33)的截面均为梯形，所述第一环形阻尼垫(31)上表面面积小于下表面面积，所述第三环形阻尼垫(33)上表面面积大于下表面面积。
7.根据权利要求6所述的一种三向等刚度惯组减振器，其特征在于：所述安装板(1)、套筒(2)、第一径向凸起(4)和第二径向凸起(5)均采用金属材料；所述第一环形阻尼垫(31)、第二环形阻尼垫(32)、第三环形阻尼垫(33)采用粘弹性阻尼橡胶材料。
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