专利名称：惯性质量蓄能式直升机机身反共振隔振装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直升机振动控制技术领域，具体的讲一种直升机主减速器与机身 之间的隔振装置。
背景技术：
在航空工程领域内直升机的振动问题是非常突出的。这些振动问题使得直升机动 力学环境比较恶劣，导致了乘员和驾驶员乘坐舒适性差、零部件易疲劳损坏，影响机载设备 的功能，降低直升机部件和设备的可靠性，增加使用维护费用。其中旋翼交变气动环境引起 的激振力是决定直升机振动水平的最主要因素，降低旋翼动载荷向机身的传递也是直升机 隔振的主要目标。旋翼的扰力大，激振频率低，激振力与力矩同时存在，由弹簧和阻尼器组 成的传统隔振装置难以减小直升机飞行当中的振动水平。为了解决直升机旋翼系统中激振频率低与隔振系统静变形不能大这一主要矛 盾，美国专利US3322379公开了一种动力反共振隔振器(DAVI，Dynamic Anti-vibration Isolator)，这种隔振器包括弹簧、阻尼器和杠杆质量系，弹簧和阻尼器的两端分别铰接于 主减速器和机身，杠杆质量系中杠杆的一端通过铰链水平铰接于主减速器，另一端与质量 块刚性相联，机身通过铰链铰接于杠杆中间远离质量块的一端，通过调节杠杆力臂长度和 质量块的大小，使杠杆质量系产生特定频率下的反共振峰，这个特定频率就是反共振频率， 在反共振频率附近隔振器具有很高的隔振效率，能有效地削减周期性旋翼激振力，从而达 到隔除机身低频振动的目的。然而，这种隔振器使用了杠杆质量系，在振动过程中质量块会 随杠杆大幅摆动占用大量空间，布置困难；此外，在隔振机身垂直振动的同时，却带来机身 水平振动问题。美国专利US5052510公开了一种主动隔振器，这种隔振器用制动器代替了上述专 利中的杠杆质量系，解决了布置困难与带来的水平振动的问题，但该专利为主动控制，需要 输入的能量大，成本高，可靠性低，会导致系统不稳定，需要复杂的控制策略和元器件，控制 系统出现故障时根本不能隔除振动。
发明内容本实用新型的目的是解决直升机旋翼系统中周期性激励频率低与隔振系统静 变形不能太大这一主要矛盾，降低旋翼动载荷向机身的传递，同时解决动力反共振隔振器 (DAVI)中杠杆质量系所带来的水平振动和布置困难的技术问题。本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是将弹簧、阻尼器和惯性质量蓄 能器并联竖直安装于主减速器与机身之间，旋翼产生的周期性低频激振力由弹簧来缓冲， 由阻尼来消耗其振动能量，由惯性质量蓄能器以反共振方式来吸收其振动能量，结合缓冲 隔振、阻尼减振和动力吸振三种方式来降低旋翼载荷向机身的传递；所述的惯性质量蓄能 器采用滚珠丝杠惯性质量蓄能器，以解决动力反共振隔振器(DAVI)中杠杆质量系所带来的 水平振动和布置困难的技术问题。
3[0007]本实用新型的具体方案为，包括弹簧、阻尼器和惯性质量蓄能器。弹簧为螺旋压缩弹簧，阻尼器为筒式液压阻尼器，弹簧套在阻尼器的外筒外，弹簧 与阻尼器同轴固定连接，弹簧的一端与阻尼器的活塞杆固定连接，另一端与阻尼器的外筒 固定连接，阻尼器活塞杆通过铰链铰接于主减速器，阻尼器外筒通过铰链铰接于机身。惯性质量蓄能器为滚珠丝杠惯性质量蓄能器，包括吊耳A、行程室、螺母、丝杠、橡 胶防尘罩、丝杠支撑座、飞轮、飞轮室和吊耳B。丝杠包括光杆部分和螺纹滚道部分；飞轮 与丝杆同轴固定于丝杠的光杆部分；丝杠支撑座内安装有轴承，轴承外圈与丝杠支撑座的 内孔配合，轴承内圈与丝杠靠近滚道一侧的光杆部分配合，以保证丝杠相对于丝杠支撑座 旋转时，丝杠支撑座对丝杠在轴向和径向上的位置保持不变；螺母同丝杠上的螺纹滚道相 啮合；行程室为一端开口一端封闭的长筒状，开口端固定套装在螺母的外圆上，以保证行程 室与螺母同轴，封闭端与吊耳A的螺杆部分相连；飞轮室也为一端开口一端封闭的长筒状， 开口端固定套装在丝杠支撑座的外圆上，以保证飞轮室与丝杠支撑座同轴，封闭端与吊耳B 的螺杆部分相连；橡胶防尘罩为风琴式防尘罩，一端套装于行程室外筒，另一端套装于飞轮 室外筒；吊耳A和吊耳B的螺杆部分，分别与行程室和飞轮室封闭端中心孔上的螺纹相旋 合，以保证两吊耳中心点在丝杠轴线上。惯性质量蓄能器竖直安装于机身与主减速器之间， 吊耳A与机身铰接，吊耳B与主减速器铰接。与动力反共振隔振器(DAVI)相比，本实用新型具有以下优点1、消除了由于质量 杠杆系的存在而带的水平振动问题；2、惯性质量蓄能器工作时占用的空间小，易于布置； 3、安全可靠、重量轻、体积小、成本低、拆装方便、易于维护。
图1为惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置结构示意图。图2为滚珠丝杠惯性质量蓄能器结构示意图。图3为滚珠丝杠惯性质量蓄能器外形图。图4为滚珠丝杠惯性质量蓄能器结构分解图。图中，1-主减速器 2-弹簧 3-阻尼器 4-惯性质量蓄能器 5-机身 6-吊耳A 7-行程室 8-螺母 9-丝杠 10-橡胶防尘罩 11-丝杠支撑座 12-飞轮 13-飞轮室 14-吊耳B。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型包括弹簧2、阻尼器3和惯性质量蓄能器4，弹簧2为螺旋压缩弹簧，阻 尼器3为筒式液压阻尼器，惯性质量蓄能器4为滚珠丝杠惯性质量蓄能器，三者竖直并联安 装于主减速器1与机身5之间。弹簧2套在阻尼器3的外筒外，弹簧2与阻尼器3同轴固定连接，弹簧2的一端与 阻尼器3的活塞杆固定连接，另一端与阻尼器3的外筒固定连接，阻尼器3活塞杆通过铰链 铰接于主减速器1，阻尼器3外筒通过铰链铰接于机身5。惯性质量蓄能器4为滚珠丝杠惯性质量蓄能器，包括吊耳A6、行程室7、螺母8、丝 杠9、橡胶防尘罩10、丝杠支撑座11、飞轮12、飞轮室13和吊耳B14。丝杠9包括光杆部分
4和螺纹滚道部分；飞轮12与丝杆9同轴固定于丝杠9的光杆部分；丝杠支撑座11内安装有 轴承，轴承外圈与丝杠支撑座11的内孔配合，轴承内圈与丝杠9靠近滚道一侧的光杆部分 配合，以保证丝杠9相对于丝杠支撑座11旋转时，丝杠支撑座11对丝杠9在轴向和径向上 的位置保持不变；螺母8同丝杠9上的螺纹滚道相啮合；行程室7为一端开口一端封闭的长 筒状，开口端固定套装在螺母8的外圆上，以保证行程室7与螺母8同轴，封闭端与吊耳A6 的螺杆部分相连；飞轮室13也为一端开口一端封闭的长筒状，开口端固定套装在丝杠支撑 座11的外圆上，以保证飞轮室13与丝杠支撑座11同轴，封闭端与吊耳B14的螺杆部分相 连；橡胶防尘罩10为风琴式防尘罩，一端套装于行程室7外筒，另一端套装于飞轮室13外 筒；吊耳A6和吊耳B14的螺杆部分，分别与行程室7和飞轮室13封闭端中心孔上的螺纹相 旋合，以保证两吊耳中心点在丝杠9轴线上。惯性质量蓄能器4竖直安装于机身5与主减 速器1之间，吊耳A6与机身5铰接，吊耳B14与主减速器1铰接。
以下结合附图对本实用新型具体实施过程作进一步说明。如图1所示，在工作过程中，旋翼产生的周期性低频激振力由弹簧2来缓冲，由阻 尼器3来消耗其振动能量，由惯性质量蓄能器4以反共振方式来吸收其振动能量，结合缓冲 隔振、阻尼减振和动力吸振三种方式来降低旋翼载荷向机身的传递。如图2和4所示，惯性质量蓄能器4，在工作过程中以吊耳A6和吊耳B14为输入端 点，当等大反向的力/施加在两个端点上时，吊耳A6相对于吊耳B14做直线运动，由螺母8 和丝杠9将直线运动转化丝杠9的旋转运动，进而驱动飞轮12做旋转运动，从而使惯性质 量蓄能器4表现出质量元件的属性。惯性质量蓄能器的动力学方程为f:b *a，其中f.a和b分别表示施加在两端点上 的力、两端点的相对加速度和惯性质量系数，惯性质量系数可由丝杠9的螺距以及飞轮12 的转动惯量计算出。设丝杠9的螺距Λ飞轮12的转动惯量/。由牛顿第二定律可导出下 面的关系式
权利要求1.一种惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置，其特征在于，包括弹簧(2)、阻尼器(3)和惯性质量蓄能器(4)，所述弹簧(2)为螺旋压缩弹簧，所述阻尼器(3)为筒式液压阻尼 器，所述惯性质量蓄能器(4)为滚珠丝杠惯性质量蓄能器，弹簧(2)、阻尼器(3)和惯性质量 蓄能器(4)三者竖直并联安装于主减速器(1)与机身(5)之间。
2.根据权利要求1所述的惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置，其特征在于，所述 弹簧(2 )套在阻尼器(3 )的外筒外，所述弹簧(2 )与阻尼器(3 )同轴固定连接，所述弹簧(2 ) 的一端与阻尼器(3)的活塞杆固定连接，所述弹簧(2)的另一端与阻尼器(3)的外筒固定连 接，所述阻尼器(3)的活塞杆通过铰链铰接于主减速器(1)，阻尼器(3)的外筒通过铰链铰 接于机身(5)。
3.根据权利要求1所述的惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置，其特征在于，所述 惯性质量蓄能器(4 )竖直安装于机身(5 )与主减速器(1)之间，机身(5 )与惯性质量蓄能器(4)的吊耳A(6)铰接，主减速器(1)与惯性质量蓄能器(4)的吊耳B (14)铰接。
4.根据权利要求1、2或3所述的惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置，其特征在 于，所述惯性质量蓄能器(4)，包括吊耳A (6)、行程室(7)、螺母(8)、丝杠(9)、橡胶防尘罩 (10)、丝杠支撑座(11)、飞轮(12)、飞轮室(13)和吊耳B (14);所述丝杠(9)包括光杆部分 和螺纹滚道部分；所述飞轮(12)与丝杆(9)同轴固定于丝杠(9)的光杆部分；所述丝杠支撑 座(11)内安装有轴承，轴承外圈与丝杠支撑座(11)的内孔配合，轴承内圈与丝杠(9)靠近 滚道一侧的光杆部分配合；所述螺母(8)同丝杠(9)上的螺纹滚道相啮合；所述行程室(7) 为一端开口一端封闭的长筒状，所述行程室(7)的开口端固定套装在螺母(8)的外圆上，所 述行程室(7)的封闭端与吊耳A (6)的螺杆部分相连；所述飞轮室(13)为一端开口一端封 闭的长筒状，所述飞轮室(13)的开口端固定套装在丝杠支撑座(11)的外圆上，所述飞轮室 (13)的封闭端与吊耳B (14)的螺杆部分相连；所述橡胶防尘罩(10)为风琴式防尘罩，所述 橡胶防尘罩(10 )的一端套装于行程室(7 )外筒，所述橡胶防尘罩(10 )的另一端套装于飞轮 室(13)外筒；所述吊耳A (6)和吊耳B (14)的螺杆部分，分别与行程室(7)和飞轮室(13) 封闭端中心孔上的螺纹相旋合。
专利摘要本实用新型涉及一种惯性质量蓄能式直升机反共振隔振装置，涉及直升机振动控制技术领域，包括弹簧、阻尼器和惯性质量蓄能器，三者竖直并联安装于主减速器与机身之间，旋翼产生的周期性低频激振力由弹簧来缓冲，由阻尼来消耗其振动能量，由惯性质量蓄能器以反共振方式来吸收其振动能量，结合缓冲隔振、阻尼减振和动力吸振三种方式来降低旋翼载荷向机身的传递。本实用新型安全可靠、重量轻、体积小、成本低、拆装方便、易于维护，不产生附加的水平振动问题。
文档编号F16F7/10GK201891793SQ20102056533
公开日2011年7月6日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者张孝良, 江浩斌, 汪若尘, 聂佳梅, 陈龙 申请人:江苏大学