一种多自由度隔振器及隔振系统转让专利
申请号 : CN202010494722.2
文献号 : CN111594568B
文献日 : 2021-05-04
发明人 : 边边
申请人 : 北京航宇振控科技有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种多自由度隔振器,其特征在于:所述多自由度隔振器包括密封盖、第一轴向金属橡胶、第一径向金属橡胶、第二轴向金属橡胶、第二径向金属橡胶、外壳、底座、缓冲垫和芯轴,其中:
所述芯轴为圆柱形台阶轴结构,最大直径位置与外壳内径有径向间隙;所述密封盖内圈与芯轴顶部台阶面固定,密封盖的外圈与外壳固定;所述第一轴向金属橡胶和第二轴向金属橡胶分别填充于所述多自由度隔振器上部和下部,为并联形式,与外壳内径无径向间隙;所述第一径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器上部,其上端面与外壳有轴向间隙,第二径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器下部,其上端面与芯轴最大直径面有轴向间隙;
所述第一径向金属橡胶和第二径向金属橡胶为矮圆环柱形,所述第一径向金属橡胶和第二径向金属橡胶在轴向上的高度分别低于第一轴向金属橡胶和第二轴向金属橡胶,第一径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器上部,其外圆柱面与第一轴向金属橡胶的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴上段轴面接触,其上端面与外壳有轴向间隙,其下端面与芯轴最大直径面接触;第二径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器下部,其外圆柱面与第二轴向金属橡胶的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴下段轴面接触,其上端面与芯轴下最大直径面有轴向间隙,其下端面与底座接触;所述外壳外壁有通气孔,用于在不同工作环境中保证所述多自由度隔振器内部气压平衡;
所述外壳为圆柱壳形结构,顶部圆孔与芯轴具有径向间隙;所述底座分为螺纹连接段和安装法兰部分,底座的螺纹连接段中心有一凹槽,凹槽直径大于芯轴下段外径,安装法兰部分具有圆周均布的安装通孔;所述缓冲垫填充于底座的凹槽内,缓冲垫顶端与芯轴底端有间隙。
2.根据权利要求1所述的多自由度隔振器,其特征在于:所述芯轴顶端中心具有螺纹孔,用于连接隔振对象,直径最大的台阶面将所述多自由度隔振器内部划分为上下两部分。
3.根据权利要求1所述的多自由度隔振器,其特征在于:所述第一轴向金属橡胶两端分别与外壳和芯轴上最大直径面接触,第二轴向金属橡胶两端分别与芯轴下最大直径面和底座接触。
4.根据权利要求1所述的多自由度隔振器,其特征在于:所述第一轴向金属橡胶、第二轴向金属橡胶、第一径向金属橡胶、第二径向金属橡胶与刚度相关的参数,即材料、尺寸、缠绕方式和密度,根据各自由度隔振频率要求进行设计。
5.根据权利要求1所述的多自由度隔振器,其特征在于:外壳底端为细牙内螺纹,用于防松紧固。
6.一种多自由度隔振系统,其特征在于,包括:所述多自由度隔振系统包括若干多自由度隔振单元,所述多自由度隔振单元包括多自由度隔振器、转接支架、多角度安装支架和附加角度调整块;所述多自由度隔振器包括密封盖、第一轴向金属橡胶、第一径向金属橡胶、第二轴向金属橡胶、第二径向金属橡胶、外壳、底座、缓冲垫和芯轴;
所述第一径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器上部,其上端面与外壳有轴向间隙,第二径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器下部,其上端面与芯轴最大直径面有轴向间隙;
所述第一径向金属橡胶和第二径向金属橡胶为矮圆环柱形,所述第一径向金属橡胶和第二径向金属橡胶在轴向上的高度分别低于第一轴向金属橡胶和第二轴向金属橡胶,第一径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器上部,其外圆柱面与第一轴向金属橡胶的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴上段轴面接触,其上端面与外壳有轴向间隙,其下端面与芯轴最大直径面接触;第二径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器下部,其外圆柱面与第二轴向金属橡胶的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴下段轴面接触,其上端面与芯轴下最大直径面有轴向间隙,其下端面与底座接触;
所述外壳外壁有通气孔,用于在不同工作环境中保证所述多自由度隔振器内部气压平衡;
所述转接支架为弧形或矩形结构,包括两类机械接口,一类用于与隔振对象进行机械连接,一类用于与所述多自由度隔振器进行机械连接;
所述附加角度调整块为多边形结构,用于根据所述多自由度隔振器在系统中的构型调整多自由度隔振器相对多角度安装支架的倾角;
所述多角度安装支架为楔形分体式或一体式结构,具有两类机械接口,一类用于与所述多自由度隔振器或附加角度调整块进行机械连接,一类用于与航天器平台进行机械连接;
所述多角度安装支架具有三角形减轻孔。
7.根据权利要求6所述的多自由度隔振系统,其特征在于:所述多自由度隔振器在隔振系统中的数目根据系统要求进行调整。
8.根据权利要求6所述的多自由度隔振系统,其特征在于:所述多自由度隔振系统由多个多自由度隔振单元组成,形成一体式或分布式隔振系统进行隔振。
9.根据权利要求6所述的多自由度隔振系统,其特征在于:所述多角度安装支架和附加角度调整块根据具体隔振需求选择性使用。
说明书 :
一种多自由度隔振器及隔振系统
技术领域
背景技术
小、频率较高、振动频带宽,能够激起航天器多阶模态振动。由于空间中无空气阻力,且航天
器结构具有刚度低、阻尼弱等特点,航天器结构的振动很难自行衰减,一定程度上延长了微
振动的作用时间。
接部件,隔振器及系统需要在发射段提供大刚度和阻尼、保证连接可靠性,保护所连接设备
不发生破坏,并且在在轨段实现多自由度高频抖动的隔离并提供阻尼,抑制固有频率处的
峰值放大。此外,隔振系统质量和体积在航天器结构中的占比应尽量小,现有隔振器和隔振
装置难以同时满足上述要求。
发明内容
向金属橡胶、外壳、底座、缓冲垫和芯轴,其中:
轴向金属橡胶分别填充于所述多自由度隔振器上部和下部,为并联形式,与外壳内径无径
向间隙;所述第一径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器上部,其上端面与外壳有轴向间
隙,第二径向金属橡胶位于所述多自由度隔振器下部,其上端面与芯轴最大直径面有轴向
间隙;所述外壳为圆柱壳形结构,顶部圆孔与芯轴具有径向间隙;所述底座分为螺纹连接段
和安装法兰部分,底座的螺纹连接段中心有一凹槽,凹槽直径大于芯轴下段外径,安装法兰
具有圆周均布的安装通孔;所述缓冲垫填充于底座的凹槽内,缓冲垫顶端与芯轴底端有间
隙。
触。
连接;
附图说明
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其
他实施例,都属于本发明的保护范围。
柱形台阶轴,顶端中心具有螺纹孔,用于连接隔振对象。芯轴9直径最大的台阶面将所述多
自由度隔振器内部划分为上下两部分,最大直径位置与外壳6内径有径向间隙。所述密封盖
1内圈与芯轴9顶部台阶面固定,外圈与外壳6固定。所述第一轴向金属橡胶2和第二轴向金
属橡胶4为圆环柱形,分别填充于所述多自由度隔振器上部和下部,为并联形式,与外壳6内
径无径向间隙。第一轴向金属橡胶2两端分别与外壳6和芯轴9最大直径面接触,第二轴向金
属橡胶4两端分别与芯轴9上最大直径面和底座7接触。所述第一径向金属橡胶3和第二径向
金属橡胶5为矮圆环柱形,所述矮圆环柱分别在轴向上的高度低于第一轴向金属橡胶2和第
二轴向金属橡胶4,第一径向金属橡胶3位于所述多自由度隔振器上部,其外圆柱面与第一
轴向金属橡胶2的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴9上段轴面接触,其上端面与外壳6有轴
向间隙,其下端面与芯轴9最大直径面接触;第二径向金属橡胶5位于所述多自由度隔振器
下部,其外圆柱面与第二轴向金属橡胶4的内圆柱面接触,其内圆柱面与芯轴9下段轴面接
触,其上端面与芯轴9下最大直径面有轴向间隙,其下端面与底座7接触。所述轴向和径向金
属橡胶与刚度相关的参数,即材料、尺寸、缠绕方式和密度,根据各自由度隔振频率要求进
行设计。所述外壳6为圆柱壳形结构,顶部有圆孔,圆孔与芯轴9具有径向间隙,芯轴9顶部高
出于外壳6,外壳6外壁有通气孔,用于在不同工作环境中保证所述多自由度隔振器内部气
压平衡,外壳6底端为细牙内螺纹,用于防松紧固。所述底座7分为螺纹连接段和安装法兰部
分,底座7的螺纹连接段中心有一凹槽,凹槽直径大于芯轴9下段外径,安装法兰具有圆周均
布的安装通孔,用于安装固定所述多自由度隔振器于航天器平台。所述缓冲垫8填充于底座
7的凹槽内,缓冲垫8顶端与芯轴9底端有间隙,用于在大振动量级或大冲击情况下进行缓冲
减振,保护所述多自由度隔振器结构和隔振对象。
类机械接口,一类用于与隔振对象进行机械连接,一类用于与所述多自由度隔振器12进行
机械连接,具体机械接口形式根据隔振对象机械接口位置和多自由度隔振器布局进行设
计。所述多角度安装支架11为楔形结构,具有三角形减轻孔;多角度安装支架11具有两类机
械接口,一类用于与所述多自由度隔振器12进行机械连接,一类用于与航天器平台进行机
械连接,具体机械接口形式根据航天器平台机械接口和多自由度隔振器布局进行设计。所
述附加角度调整块13为多边形结构,用于根据所述多自由度隔振器12在系统中的构型调整
多自由度隔振器12相对多角度安装支架11的倾角。图2所示为一种多自由度隔振单元组成
形式,多角度安装支架11和附加角度调整块13可根据具体隔振需求选择性使用。在实际应
用中,可由多个多自由度隔振单元构成分布式隔振系统进行隔振。
的需求。系统中所述附加角度调整块13不完全相同,根据隔振系统构型要求和不同位置的
多自由度隔振器进行设计。图3所示为两种多自由度隔振系统组成形式,多角度安装支架11
分别为一体式和分体式,多角度安装支架11和附加角度调整块13可根据具体隔振需求和安
装角度需求选择性使用。在实际应用中,隔振系统中所述多自由度隔振器的数目根据系统
要求进行调整,转接支架根据隔振对象机械接口位置可设计为分体式或一体式。
金属橡胶2和第二轴向金属橡胶4进行挤压,第一轴向金属橡胶2和第二轴向金属橡胶4发生
变形对振动向航天器平台的传递进行衰减;当振源产生水平方向的振动时,芯轴9沿其径向
运动,其台阶轴面对第一轴向金属橡胶2、第一径向金属橡胶3、第二轴向金属橡胶4和第二
径向金属橡胶5进行挤压,所述金属橡胶发生变形对振动向航天器平台的传递进行衰减;当
振源产生倾转方向的振动时,第一轴向金属橡胶2和第二轴向金属橡胶4同时受到挤压,对
振动向航天器平台的传递进行衰减;在发射段大振动量级的情况下,第一轴向金属橡胶2、
第二轴向金属橡胶4、第一径向金属橡胶3、第二径向金属橡胶5和缓冲垫8共同作用,提供大
刚度和阻尼对振动进行衰减;
围。当振源产生振动时,振动通过转接支架10传递给芯轴9,所述多自由度隔振器内部金属
橡胶对振动进行衰减。
接支架10。当振源产生振动时,振动通过转接支架10传递给芯轴9,所述多自由度隔振器内
部金属橡胶对振动进行衰减。
干变化和改进,例如所述多自由度隔振器在隔振系统中的个数和空间位置变化、隔振器外
形变化、多角度安装支架和附加角度调整块的角度和减轻孔形式、机械接口变化等,这些都
属于本发明的保护范围。