CN209485639U - 一种直升机主减速器隔振系统试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直升机主减速器隔振系统试验装置，包括：所述模拟主减速器顶部布置有激振装置、仿升系统，且模拟主减速器底部通过撑杆组件、弹簧杆组件与模拟机身相连；所述撑杆组件包括布置于模拟主减速器四周的四个撑杆，且四个撑杆下端通过隔振器与模拟机身连接；所述弹簧杆组件包括下端与模拟机身固接的弹簧杆，且弹簧杆上端通过直杆型球头向心关节轴承连接于模拟主减速器底部的直线轴承内。本实用新型具有结构简单、操作方便、成本较低等特点，能够有效地模拟真实直升机旋翼载荷及其传递规律和隔振系统的隔振效果，为减振隔振的预研探索提供真实的试验测试数据，其结果更具可靠性，而非只停留在计算机仿真模拟阶段。
Description
技术领域
本发明涉及一种直升机主减速器隔振系统试验装置，属于直升机隔振试验装置领域。
背景技术
直升机相对于固定翼飞行器，拥有垂直起降、悬停、优异低速性能等诸多优点。随着其在军用、民用领域的广泛推广，直升机技术取得了长足的进展，然而振动水平高依然是困扰其发展的难题。降低直升机的振动水平，一直是直升机研制过程中需要解决最为关键的问题之一。
在直升机减振技术上，发展出了旋翼吸振、机身吸振、隔振等措施，相比吸振方法，隔振在理论上具有更高的减振效率，需要在设计时即加以考虑。根据直升机结构特性，隔振是在直升机主减速器和机身之间安装相应隔振系统，将激振力与直升机机身隔离来降低直升机振动水平的方法。常见的直升机隔振技术有聚焦式隔振、节点梁隔振、动力反共振隔振等，本发明试验装置同时采用聚焦式隔振和动力反共振隔振两种隔振技术，并利用这两种技术原理，自主设计加工了相应试验件。
目前针对直升机减振隔振的地面试验装置中，还未有一套成系统的试验装置，只针对某个功能部件进行过单独试验，未能全面地对隔振系统的隔振性能影响参数进行试验分析。若没有相关的测试试验数据作为支撑，对直升机减振隔振的前期预研探索分析是不利的。目前只进行电脑仿真模拟得出相关数据和结论，会有较大的误差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种直升机主减速器隔振系统试验装置，能够有效地模拟真实直升机旋翼载荷及其传递规律和隔振系统的隔振效果，为减振隔振的预研探索提供真实的试验测试数据，其结果更具可靠性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种直升机主减速器隔振系统试验装置，包括激振装置、仿升系统、模拟主减速器、聚焦式隔振系统、模拟机身；
其中，所述激振装置、仿升系统布置于模拟主减速器顶部(仿升系统包括吊环、弹性绳、型材支架等悬挂组件)，且模拟主减速器底部通过聚焦式隔振系统与模拟机身相连，聚焦式隔振系统包括撑杆组件、弹簧杆组件；
所述撑杆组件包括布置于模拟主减速器四周的四个撑杆，且四个撑杆的上端通过铰接座与模拟主减速器侧壁连接，其下端通过隔振器与模拟机身连接；所述弹簧杆组件包括下端与模拟机身固接的弹簧杆，且弹簧杆上端通过直杆型球头向心关节轴承连接于模拟主减速器底部的直线轴承内。
进一步的，所述激振装置包括安装于模拟主减速器顶部的激振箱、激振箱上的激振电机及激振箱内相互啮合传动的两个激振齿轮，且两个激振齿轮上安装有激振质量块，其中一个激振齿轮通过激振电机实现驱动，另一个激振齿轮通过转轴与轴承座安装于激振箱内。
进一步的，所述两个激振齿轮上安装的激振质量块呈对称布置，通过调整激振装置的安装位置，可产生某一特定方向的激振力，能更有针对性地进行减振研究。
进一步的，所述四个撑杆呈双焦点聚焦方式或单焦点聚焦方式。双焦点聚焦方式模拟了某型真实直升机的撑杆角度布置，以验证其隔振效果；单焦点聚焦方式则为了便于调整撑杆角度，在不同试验状态下，探究各影响参数对隔振效果的影响。
进一步的，所述隔振器为机械式动力反共振隔振器或液弹隔振器。
进一步的，所述机械式动力反共振隔振器包括布置于模拟机身上的弹性件、杠杆，且杠杆通过两端铰接的连接件与模拟机身相连；所述杠杆的一侧装有集中质量块，其另一端与弹性件铰接，并通过贯穿弹性件及模拟机身的导杆与撑杆下端铰接。
当主减速器和机身之间有上下相对运动时，动力反共振隔振器内部会产生方向相反的弹性力和惯性力。惯性力的大小与杠杆一端集中质量的质量和杠杆放大比有关，选择合理的结构和物理参数，使隔振点的频率与激振力的频率相等时，弹性力和惯性力相互抵消，从而使传到机身上的振动载荷为零。
进一步的，所述杠杆上设置有滑槽，通过螺栓紧固实现集中质量块沿滑槽的滑移固定，以调节杠杆的放大比。
进一步的，所述模拟机身上布置有测试传感器，通过数据采集系统及数据分析软件测得隔振效率。
有益效果：本发明提供的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，相对于现有技术，具有结构简单、操作方便、成本较低等特点，能够有效地模拟真实直升机旋翼载荷及其传递规律和隔振系统的隔振效果，为减振隔振的预研探索提供真实的试验测试数据，其结果更具可靠性，而非只停留在计算机仿真模拟阶段。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的主视图；
图3为本发明实施例中激振装置的外部结构示意图；
图4为本发明实施例中激振装置的内部结构示意图；
图5(a)-(f)为本发明实施例中激振质量块在各相位时产生相应的激振力方向原理示意图；
图6(a)-(c)为本发明实施例中激振装置的三种安装结构示意图；
图7(a)-(b)为本发明实施例中单焦点聚焦方式和双焦点聚焦方式的结构示意图；
图8为本发明实施例中模拟主减速器底部隔振系统的结构示意图；
图中包括：1、仿升系统，2、激振装置，3、模拟主减速器，4、撑杆组件，5、弹簧杆组件，6、模拟机身，7、机械式动力反共振隔振器，8、测试传感器，
201、激振箱，202、激振电机，203、激振齿轮，204、激振质量块，205、转轴，206、轴承座，401、撑杆，402、铰接座，501、弹簧杆，502、直杆型球头向心关节轴承，503、直线轴承，701、弹性件，702、杠杆，703、连接件，704、集中质量块，705、导杆，706、滑槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示为一种直升机主减速器隔振系统试验装置，包括激振装置2、仿升系统1、模拟主减速器3、聚焦式隔振系统、模拟机身6及模拟机身6上的测试传感器8；
其中，所述激振装置2、仿升系统1布置于模拟主减速器3顶部，且模拟主减速器3底部通过聚焦式隔振系统与模拟机身6相连，聚焦式隔振系统包括撑杆组件4、弹簧杆组件5；
如图3-4所示，所述激振装置2包括安装于模拟主减速器3顶部的激振箱201、激振箱201上的激振电机202及激振箱201内相互啮合传动的两个激振齿轮203，且两个激振齿轮203上安装有激振质量块204，其中一个激振齿轮203通过激振电机202实现驱动，另一个激振齿轮203通过转轴205与轴承座206安装于激振箱201内。
如图8所示，所述撑杆组件4包括布置于模拟主减速器3四周的四个撑杆401，且四个撑杆401的上端通过铰接座402与模拟主减速器3侧壁连接，其下端通过隔振器与模拟机身6连接；
所述弹簧杆组件5包括下端与模拟机身6固接的弹簧杆501，且弹簧杆501上端通过直杆型球头向心关节轴承502连接于模拟主减速器3底部的直线轴承503内(关节轴承的杆端可在直线轴承内滑动，该运动作为主减速器左右偏转时的位移补偿)，此时的弹簧杆组件相当于悬臂梁。当模拟主减速器3受到激振力而绕虚焦点摆动时，弹簧杆501一端受压变形，从而将模拟主减速器3上的激振力与模拟机身6相隔离，减小了激振力向模拟机身6的传递。
所述隔振器为机械式动力反共振隔振器7，所述机械式动力反共振隔振器7包括布置于模拟机身6上的弹性件701、杠杆702，且杠杆702通过两端铰接的连接件703与模拟机身6相连；所述杠杆702的一侧装有集中质量块704，其另一端与弹性件701铰接，并通过贯穿弹性件701及模拟机身6的导杆705与撑杆401下端铰接；所述杠杆702上设置有滑槽706，通过螺栓紧固实现集中质量块704沿滑槽706的滑移固定。
如图5(a)-(f)所示，所述两个激振齿轮203上安装的激振质量块204呈对称布置，质量块在各相位时产生相应的激振力方向，除(c)、(f)中两个齿轮上的激振力相互抵消外，(a)、(b)、(d)、(e)均可产生Y方向上的激振力。
如图6(a)-(c)所示，通过调整激振装置2的安装位置，可产生某一特定方向的激振力(6a产生Y方向激振力，6b产生X方向激振力，6c产生Z方向激振力)，能更有针对性地进行减振研究；另外通过改变偏心质量块204的质量或调节激振电机202转速，可改变激振力的大小和频率，以适应不同的试验状态要求。
如图7(a)-(b)所示，所述四个撑杆401呈双焦点聚焦方式或单焦点聚焦方式。双焦点聚焦方式模拟了某型真实直升机的撑杆角度布置，以验证其隔振效果；单焦点聚焦方式则为了便于调整撑杆角度，在不同试验状态下，探究各影响参数对隔振效果的影响。
本发明的具体实施方式如下：
旋翼振动载荷的模拟：主要通过激振装置2来实现。首先通过调整激振模块的安装位置(如附图6a-c)，可以有效地模拟不同方向的振动载荷；然后按所需隔振频率点，通过调节直流无刷电机驱动器给予电机一个所需转速；在这个转速点上，按所需力幅的大小，选取合适的偏心质量块质量。通过上述步骤，即可模拟相应的旋翼振动载荷。
旋翼旋转平面内振动载荷的隔离：主要通过聚焦隔振系统来实现。聚焦隔振系统由撑杆组件和主减底部的弹性部件构成，其中撑杆组件由四根撑杆以一定角度聚焦在主减上某一点或两点。通过调整主减速器上的撑杆安装底座，可以改变虚焦点的位置和撑杆安装角这两个参数，以及通过改变弹簧杆有效长度来改变其刚度值，以此来验证多个参数对隔振效果的影响，寻求隔振效果最佳时的相应参数值。
垂直方向(旋翼轴向)振动载荷的隔离：主要通过机械式动力反共振隔振器来实现。机械式动力反共振隔振器运用了动力反共振原理，沿垂向的影响参数主要是主弹簧刚度K、惯性物体质量mt、杠杆放大比R、隔振器安装角α等。通过调整惯性物体质量mt(可换装不同质量的惯性质量块)或杠杆的放大比R(可在杠杠预留的槽内移动惯性质量块来改变放大比R)这两个参数来寻求最佳的隔振效果。
由于机械式动力反共振隔振器有占用空间大、易磨损等缺点，后期考虑换装液弹隔振器，为此也预留了相应的安装和改造空间。初步改造方案如下：为换装液弹隔振器，可将附图8中模拟机身以下部分机械式动力反共振隔振器部件全部拆除，并在模拟机身上表面，各撑杆延长线上安装相应的四个支座，用于串接液弹隔振器的一个端部。然后需将四根撑杆换成较短的撑杆，并与液弹隔振器的另一端固接，并保证撑杆角度不变，相当于将液弹隔振器串接在原撑杆轴线内。
本装置是基于真实直升机的旋翼振动载荷及其传递特性而设计开发的一款直升机主减速器隔振系统试验装置，目的在于模拟旋翼旋转平面内和垂直面内(旋翼轴向)的旋翼振动载荷，并探索各参数对直升机主减速器隔振性能的影响，并得出相应的减振隔振手段
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，包括激振装置(2)、仿升系统(1)、模拟主减速器(3)、聚焦式隔振系统、模拟机身(6)；
其中，所述激振装置(2)、仿升系统(1)布置于模拟主减速器(3)顶部，且模拟主减速器(3)底部通过聚焦式隔振系统与模拟机身(6)相连，聚焦式隔振系统包括撑杆组件(4)、弹簧杆组件(5)；
所述撑杆组件(4)包括布置于模拟主减速器(3)四周的四个撑杆(401)，且四个撑杆(401)的上端通过铰接座(402)与模拟主减速器(3)侧壁连接，其下端通过隔振器与模拟机身(6)连接；所述弹簧杆组件(5)包括下端与模拟机身(6)固接的弹簧杆(501)，且弹簧杆(501)上端通过直杆型球头向心关节轴承(502)连接于模拟主减速器(3)底部的直线轴承(503)内。
2.根据权利要求1所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述激振装置(2)包括安装于模拟主减速器(3)顶部的激振箱(201)、激振箱(201)上的激振电机(202)及激振箱(201)内相互啮合传动的两个激振齿轮(203)，且两个激振齿轮(203)上安装有激振质量块(204)，其中一个激振齿轮(203)通过激振电机(202)实现驱动，另一个激振齿轮(203)通过转轴(205)与轴承座(206)安装于激振箱(201)内。
3.根据权利要求2所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述两个激振齿轮(203)上安装的激振质量块(204)呈对称布置。
4.根据权利要求1所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述四个撑杆(401)呈双焦点聚焦方式或单焦点聚焦方式。
5.根据权利要求1所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述隔振器为机械式动力反共振隔振器(7)或液弹隔振器。
6.根据权利要求5所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述机械式动力反共振隔振器(7)包括布置于模拟机身(6)上的弹性件(701)、杠杆(702)，且杠杆(702)通过两端铰接的连接件(703)与模拟机身(6)相连；所述杠杆(702)的一侧装有集中质量块(704)，其另一端与弹性件(701)铰接，并通过贯穿弹性件(701)及模拟机身(6)的导杆(705)与撑杆(401)下端铰接。
7.根据权利要求6所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述杠杆(702)上设置有滑槽(706)，通过螺栓紧固实现集中质量块(704)沿滑槽(706)的滑移固定。
8.根据权利要求1所述的一种直升机主减速器隔振系统试验装置，其特征在于，所述模拟机身(6)上布置有测试传感器(8)。
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