CN116292748A - 一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,包括:用于安装飞机发动机的发动机吊架;固定安装在发动机吊架中部的动力吸振器支架,所述动力吸振器支架呈笛卡尔空间坐标结构;活动设置在动力吸振器支架中部的弹簧阻尼器,所述弹簧阻尼器的数量为六个,所述弹簧阻尼器包括固定设置在动力吸振器支架内部的第一万向节。本发明通过振子质量块块运动时,沿轴向方向的两个弹簧产生线性变化,其余的四个弹簧发生非线性变化,能够将线性与非线性动力吸振器结合实现小质量宽频带的被动式振动控制,并提供三个自由度的振动抑制能力,从而能够适应飞机不同飞行姿态、不同飞行方向多自由度复杂振动抑制工况。
Description
技术领域
本发明涉及动力吸振器减振装置技术领域,具体为一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器。
背景技术
现代大型客机发动机安装通过吊架结构将发动机与机翼连接,并将发动机产生的推力通过吊架结构传递到机身。由于发动机结构复杂、零件制造装配精度高、工作环境恶劣、使用负荷巨大,发动机在工作中不可避免地会产生振动。发动机产生的振动会使飞机零部件疲劳破坏、缩短寿命,严重影响乘客的乘机体验,更会严重危害飞机安全飞行。一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器具有结构简单、安装维护方便、响应速度快、可靠性高,将其安装于发动机吊架结构内部,当振子质量块运动时,沿轴向方向的两个弹簧产生线性变化,其余的四个弹簧发生非线性变化,能够将线性与非线性动力吸振器结合实现小质量宽频带的被动式振动控制,有三个自由度的振动抑制能力,有平动吸振、转动吸振与平动和转动吸振三种抑振方式;通过本发明提供的三自由度动力吸振器能够适应飞机不同飞行姿态、不同飞行方向多自由度复杂振动抑制工况,以更加高效地吸收发动机振动,耗散振动能量。在航空航天减振技术领域具有更重要的发展价值和广阔的应用前景。
但是现有技术在实际使用时,仅仅只从周向位置对发动机吊架进行减振,受发动机吊架无法多方向移动影响,这就会使得减振方向单一,无法适应飞机不同飞行姿态以及不同飞行方向的多自由度产生复杂震动的抑制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,以解决仅仅只从周向位置对发动机吊架进行减振,受发动机吊架无法多方向移动影响,这就会使得减振方向单一,无法适应飞机不同飞行姿态以及不同飞行方向的多自由度产生复杂震动的抑制问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:包括:
用于安装飞机发动机的发动机吊架;
固定安装在发动机吊架中部的动力吸振器支架,所述动力吸振器支架呈笛卡尔空间坐标结构;
活动设置在动力吸振器支架中部的弹簧阻尼器,所述弹簧阻尼器的数量为六个,所述弹簧阻尼器包括固定设置在动力吸振器支架内部的第一万向节,所述第一万向节的一端固定设置有圆形导杆,所述圆形导杆的表面活动套接有导向管,以使圆形导杆沿着导向管的方向移动,所述第一万向节和导向管相对应圆形导杆位置的一端固定设有用于抑制震动的弹簧,所述导向管远离弹簧位置的一端固定设有第二万向节;
活动设置在动力吸振器支架中部的振子质量块,所述振子质量块包括振子中心安装块,所述振子中心安装块的表面设有六个连接轴,且六个轴呈笛卡尔空间坐标结构分布,六个所述第一万向节分别固定设置在振子中心安装块表面连接轴的一端,以使飞机发动机受震动时振子中心安装块沿着连接轴的方向移动并带动圆形导杆与导向管相对移动致使弹簧发生形变,进而实现对飞机发动机多自由度产生的震动起到抑制作用。
优选的,所述动力吸振器支架包括六个方形板块,且六个方形板块中间的连线形成笛卡尔空间坐标系,所述方形板块四角位置通过螺钉固定连接在发动机吊架的中部,所述方形板块相对应坐标原点一端的四角位置均分别固定连接有方形空心导杆,相邻三个所述方形空心导杆相对应位置的一端固定连接。
优选的,所述第一万向节远离圆形导杆位置的一端螺纹连接有第一螺杆,且第一螺杆螺纹连接在振子中心安装块连接轴的一端,所述第二万向节远离导向管位置的一端螺纹连接有螺栓,所述螺栓远离第二万向节位置的一端转动连接在方形板块的中部,且螺栓远离第二万向节位置一端的直径大于螺栓相对应第二万向节位置一端的直径,以使螺栓无法从相对应第二万向节位置的方向贯穿方形板块。
优选的,所述弹簧相对应第一万向节位置的一端固定连接有第一弹簧卡圈,且第一弹簧卡圈紧密贴合在第一万向节的一端,所述弹簧相对应导向管位置的一端固定连接有第二弹簧卡圈,且第二弹簧卡圈紧密贴合在导向管的一端,所述圆形导杆相对应第一万向节位置的一端设有螺纹,且圆形导杆螺纹连接在第一万向节的内壁。
优选的,所述导向管的内壁活动设有直线运动阻尼器,且导向管的内壁与直线运动阻尼器的表面间隙配合,所述直线运动阻尼器活动连接在圆形导杆的表面,所述直线运动阻尼器的内壁与圆形导杆的表面过渡配合。
优选的,所述导向管远离直线运动阻尼器位置的一端内壁活动设有轴端挡圈,所述导向管相对应直线运动阻尼器和轴端挡圈位置的侧壁均分别螺纹连接有紧固螺钉,以使直线运动阻尼器和轴端挡圈轴向固定在导向管的内壁,所述轴端挡圈的内壁螺纹连接有第二螺杆,且第二螺杆螺纹连接在第二万向节的内壁。
优选的,所述圆形导杆的轴肩端位于导向管的内壁,且圆形导杆轴肩端的直径大于直线运动阻尼器和轴端挡圈的内径,所述圆形导杆的光杆端位于第一万向节的内壁。
优选的,所述振子中心安装块连接轴的表面转动连接有轴承,所述振子中心安装块连接轴的表面开设有凹槽,且凹槽的内壁卡接有轴承卡圈,所述轴承卡圈紧密贴合在轴承的一端,所述轴承位于轴承卡圈和振子中心安装块连接轴轴肩之间位置,以使轴承与振子中心安装块连接轴轴向固定,所述轴承的外圈与方形空心导杆过渡配合,以使轴承转动在方形空心导杆的表面,所述轴承的内圈与振子中心安装块连接轴的表面过渡配合,所述轴承卡圈的内壁与振子中心安装块连接轴表面的凹槽内壁间隙配合。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明通过直线运动阻尼器和弹簧组合,具有结构简单、安装维护方便、响应速度快、可靠性高,将其安装于发动机吊架结构内部,当振子质量块块运动时,沿轴向方向的两个弹簧产生线性变化,其余的四个弹簧发生非线性变化,能够将线性与非线性动力吸振器结合实现小质量宽频带的被动式振动控制,并提供了三个自由度的振动抑制能力,有平动吸振、转动吸振与平动和转动吸振三种振动抑制方式,同时本发明提供的三自由度动力吸振器能够适应飞机不同飞行姿态、不同飞行方向多自由度复杂振动抑制工况,以更加高效地吸收发动机振动,耗散振动能量,在航空航天减振技术领域具有更重要的发展价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器整体结构示意图;
图2为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器整体结构局部示意图一;
图3为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器整体结构局部示意图二;
图4为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器整体结构局部示意图三;
图5为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器动力吸振器支架结构示意图;
图6为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器弹簧阻尼器结构示意图;
图7为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器弹簧阻尼器结构剖视图;
图8为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器弹簧阻尼器结构爆炸图一;
图9为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器弹簧阻尼器结构爆炸图二;
图10为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器振子质量块结构示意图;
图11为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器振子质量块结构爆炸图;
图12为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器振子质量块结构剖视图;
图13为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器平动吸振抑振控制示意图;
图14为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器转动吸振抑振控制示意图;
图15为本发明一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器平动和转动吸振抑振控制示意图。
图中:1、发动机吊架;
201、方形板块;202、方形空心导杆;
301、第一螺杆;302、第一万向节;303、第一弹簧卡圈;304、弹簧;305、第二弹簧卡圈;306、圆形导杆;307、直线运动阻尼器;308、导向管;309、轴端挡圈;310、第二螺杆;311、第二万向节;312、螺栓;
401、振子中心安装块;402、轴承;403、轴承卡圈。
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做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。
请参阅图1-15,本发明提供一种技术方案:包括:
用于安装飞机发动机的发动机吊架1;
固定安装在发动机吊架1中部的动力吸振器支架,动力吸振器支架呈笛卡尔空间坐标结构;
活动设置在动力吸振器支架中部的弹簧阻尼器,弹簧阻尼器的数量为六个,弹簧阻尼器包括固定设置在动力吸振器支架内部的第一万向节302,第一万向节302的一端固定设置有圆形导杆306,圆形导杆306的表面活动套接有导向管308,以使圆形导杆306沿着导向管308的方向移动,第一万向节302和导向管308相对应圆形导杆306位置的一端固定设有用于抑制震动的弹簧304,导向管308远离弹簧304位置的一端固定设有第二万向节311;
活动设置在动力吸振器支架中部的振子质量块,振子质量块包括振子中心安装块401,振子中心安装块401的表面设有六个连接轴,且六个轴呈笛卡尔空间坐标结构分布,六个第一万向节302分别固定设置在振子中心安装块401表面连接轴的一端,以使飞机发动机受震动时振子中心安装块401沿着连接轴的方向移动并带动圆形导杆306与导向管308相对移动致使弹簧304发生形变,进而实现对飞机发动机多自由度产生的震动起到抑制作用。
动力吸振器支架包括六个方形板块201,且六个方形板块201中间的连线形成笛卡尔空间坐标系,方形板块201四角位置通过螺钉固定安装在发动机吊架1的中部,方形板块201相对应坐标原点一端的四角位置均分别固定安装有方形空心导杆202,相邻三个方形空心导杆202相对应位置的一端固定安装。
第一万向节302远离圆形导杆306位置的一端螺纹连接有第一螺杆301,且第一螺杆301螺纹连接在振子中心安装块401连接轴的一端,第二万向节311远离导向管308位置的一端螺纹连接有螺栓312,螺栓312远离第二万向节311位置的一端转动连接在方形板块201的中部,且螺栓312远离第二万向节311位置一端的直径大于螺栓312相对应第二万向节311位置一端的直径,以使螺栓312无法从相对应第二万向节311位置的方向贯穿方形板块201。
弹簧304相对应第一万向节302位置的一端固定安装有第一弹簧卡圈303,且第一弹簧卡圈303紧密贴合在第一万向节302的一端,弹簧304相对应导向管308位置的一端固定安装有第二弹簧卡圈305,且第二弹簧卡圈305紧密贴合在导向管308的一端,圆形导杆306相对应第一万向节302位置的一端设有螺纹,且圆形导杆306螺纹连接在第一万向节302的内壁。
导向管308的内壁活动设有直线运动阻尼器307,且导向管308的内壁与直线运动阻尼器307的表面间隙配合,直线运动阻尼器307活动连接在圆形导杆306的表面,直线运动阻尼器307的内壁与圆形导杆306的表面过渡配合。
导向管308远离直线运动阻尼器307位置的一端内壁活动设有轴端挡圈309,导向管308相对应直线运动阻尼器307和轴端挡圈309位置的侧壁均分别螺纹连接有紧固螺钉,以使直线运动阻尼器307和轴端挡圈309轴向固定在导向管308的内壁,轴端挡圈309的内壁螺纹连接有第二螺杆310,且第二螺杆310螺纹连接在第二万向节311的内壁。
圆形导杆306的轴肩端位于导向管308的内壁,且圆形导杆306轴肩端的直径大于直线运动阻尼器307和轴端挡圈309的内径,圆形导杆306的光杆端位于第一万向节302的内壁。
振子中心安装块401连接轴的表面转动连接有轴承402,振子中心安装块401连接轴的表面开设有凹槽,且凹槽的内壁卡接有轴承卡圈403,轴承卡圈403紧密贴合在轴承402的一端,轴承402位于轴承卡圈403和振子中心安装块401连接轴轴肩之间位置,以使轴承402与振子中心安装块401连接轴轴向固定,轴承402的外圈与方形空心导杆202过渡配合,以使轴承402转动在方形空心导杆202的表面,轴承402的内圈与振子中心安装块401连接轴的表面过渡配合,轴承卡圈403的内壁与振子中心安装块401连接轴表面的凹槽内壁间隙配合。
直线运动阻尼器307和弹簧304组合,具有结构简单、拆装方便的优点,可以根据实际需求替换不同规格的零件,即直线运动阻尼器307的阻尼可调,弹簧304的刚度可调。
其中振子质量块中的振子中心安装块401的几何结构形状可变,即振子质量块的质量可调,有单一振子中心六轴结构、实心和空心球体振子中心六轴结构、实心和空心圆柱体振子中心六轴结构与实心和空心正方体振子中心六轴结构,共7种结构,振子质量块中的振子中心安装块401,其内部空心部分可填充不同密度的材料改变振子质量块的质量。
其中动力吸振器支架与振子中心安装块401材质均为具有高强度的轻质合金,如钛合金或铝合金,弹簧阻尼器均可做伸缩运动与旋转运动,轴承402均可在方形空心导杆202上滚动。
工作原理:在使用时,该发明振子质量块处于动力吸振器支架空间中心位置,此时六个弹簧阻尼器的弹簧304均处于原长状态,则振子质量块处于静止状态。当被减振系统发动机吊架1有初速度,开始运动(也就是发动机吊架1开始有一定的能量),必带动减振系统动力吸振器进行运动,即本技术方案中的振子质量块在弹簧阻尼器的牵引下进行运动。当振子质量块沿某个方形空心导杆202的方向平动运动时,如图13所示,产生沿轴向方向的作用力F,能抑制发动机吊架1沿该轴向方向上的平动振动,此时,振子质量块具有平动吸振抑振方式;当振子质量块绕某个连接轴轴周向转动运动时,如图14所示,产生绕某个连接轴的周向作用力矩T,能抑制发动机吊架1绕该连接轴的周向转动振动,此时,振子质量块具有转动吸振抑振方式;当振子质量块既沿某个连接轴的轴向方向平动运动又绕某个连接轴的轴周向转动运动时,如图15所示,产生沿轴向方向的作用力F和绕某个连接轴的周向作用力矩T,能抑制发动机吊架1沿某个连接轴的轴向方向上的平动振动和某个连接轴的周向转动振动,此时,振子质量块具有平动吸振和转动吸振抑振方式,这是一个动力吸振系统,当飞机发动机作用于发动机吊架1一个能量,本技术方案具有较好的吸振效果,即吸振系统能够吸收较多能量,以此来达到减少发动机吊架1多余的能量以减少发动机吊架1振动的作用,因此达到减振吸振抑振效果。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:包括:
用于安装飞机发动机的发动机吊架(1);
固定安装在发动机吊架(1)中部的动力吸振器支架,所述动力吸振器支架呈笛卡尔空间坐标结构;
活动设置在动力吸振器支架中部的弹簧阻尼器,所述弹簧阻尼器的数量为六个,所述弹簧阻尼器包括固定设置在动力吸振器支架内部的第一万向节(302),所述第一万向节(302)的一端固定设置有圆形导杆(306),所述圆形导杆(306)的表面活动套接有导向管(308),以使圆形导杆(306)沿着导向管(308)的方向移动,所述第一万向节(302)和导向管(308)相对应圆形导杆(306)位置的一端固定设有用于抑制震动的弹簧(304),所述导向管(308)远离弹簧(304)位置的一端固定设有第二万向节(311);
活动设置在动力吸振器支架中部的振子质量块,所述振子质量块包括振子中心安装块(401),所述振子中心安装块(401)的表面设有六个连接轴,且六个轴呈笛卡尔空间坐标结构分布,六个所述第一万向节(302)分别固定设置在振子中心安装块(401)表面连接轴的一端,以使飞机发动机受震动时振子中心安装块(401)沿着连接轴的方向移动并带动圆形导杆(306)与导向管(308)相对移动致使弹簧(304)发生形变,进而实现对飞机发动机多自由度产生的震动起到抑制作用。
2.根据权利要求1所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述动力吸振器支架包括六个方形板块(201),且六个方形板块(201)中间的连线形成笛卡尔空间坐标系,所述方形板块(201)四角位置通过螺钉固定连接在发动机吊架(1)的中部,所述方形板块(201)相对应坐标原点一端的四角位置均分别固定连接有方形空心导杆(202),相邻三个所述方形空心导杆(202)相对应位置的一端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述第一万向节(302)远离圆形导杆(306)位置的一端螺纹连接有第一螺杆(301),且第一螺杆(301)螺纹连接在振子中心安装块(401)连接轴的一端,所述第二万向节(311)远离导向管(308)位置的一端螺纹连接有螺栓(312),所述螺栓(312)远离第二万向节(311)位置的一端转动连接在方形板块(201)的中部,且螺栓(312)远离第二万向节(311)位置一端的直径大于螺栓(312)相对应第二万向节(311)位置一端的直径,以使螺栓(312)无法从相对应第二万向节(311)位置的方向贯穿方形板块(201)。
4.根据权利要求3所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述弹簧(304)相对应第一万向节(302)位置的一端固定连接有第一弹簧卡圈(303),且第一弹簧卡圈(303)紧密贴合在第一万向节(302)的一端,所述弹簧(304)相对应导向管(308)位置的一端固定连接有第二弹簧卡圈(305),且第二弹簧卡圈(305)紧密贴合在导向管(308)的一端,所述圆形导杆(306)相对应第一万向节(302)位置的一端设有螺纹,且圆形导杆(306)螺纹连接在第一万向节(302)的内壁。
5.根据权利要求4所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述导向管(308)的内壁活动设有直线运动阻尼器(307),且导向管(308)的内壁与直线运动阻尼器(307)的表面间隙配合,所述直线运动阻尼器(307)活动连接在圆形导杆(306)的表面,所述直线运动阻尼器(307)的内壁与圆形导杆(306)的表面过渡配合。
6.根据权利要求5所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述导向管(308)远离直线运动阻尼器(307)位置的一端内壁活动设有轴端挡圈(309),所述导向管(308)相对应直线运动阻尼器(307)和轴端挡圈(309)位置的侧壁均分别螺纹连接有紧固螺钉,以使直线运动阻尼器(307)和轴端挡圈(309)轴向固定在导向管(308)的内壁,所述轴端挡圈(309)的内壁螺纹连接有第二螺杆(310),且第二螺杆(310)螺纹连接在第二万向节(311)的内壁。
7.根据权利要求6所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述圆形导杆(306)的轴肩端位于导向管(308)的内壁,且圆形导杆(306)轴肩端的直径大于直线运动阻尼器(307)和轴端挡圈(309)的内径,所述圆形导杆(306)的光杆端位于第一万向节(302)的内壁。
8.根据权利要求7所述的一种飞机发动机吊架的三自由度可调动力吸振器,其特征在于:所述振子中心安装块(401)连接轴的表面转动连接有轴承(402),所述振子中心安装块(401)连接轴的表面开设有凹槽,且凹槽的内壁卡接有轴承卡圈(403),所述轴承卡圈(403)紧密贴合在轴承(402)的一端,所述轴承(402)位于轴承卡圈(403)和振子中心安装块(401)连接轴轴肩之间位置,以使轴承(402)与振子中心安装块(401)连接轴轴向固定,所述轴承(402)的外圈与方形空心导杆(202)过渡配合,以使轴承(402)转动在方形空心导杆(202)的表面,所述轴承(402)的内圈与振子中心安装块(401)连接轴的表面过渡配合,所述轴承卡圈(403)的内壁与振子中心安装块(401)连接轴表面的凹槽内壁间隙配合。
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