CN113719543A - 一种干摩擦变阻尼减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干摩擦变阻尼减振装置，包括：卡止盖和底座，在卡止盖和底座内部设置有固定阻尼环、活动阻尼环、法兰座和复位弹簧，固定阻尼环固定设置于卡止盖和底座内壁两侧，活动阻尼环靠近固定阻尼环设置，法兰座设置在活动阻尼环之间，复位弹簧设置在活动阻尼环与法兰座之间的卡位内，且复位弹簧两端分别与活动阻尼环和法兰座固定连接，复位弹簧的初始状态为预拉伸状态，法兰座内设置有压电作动器；在活动阻尼环以及法兰座与转动轴之间设置有一对轴承和轴套。该干摩擦变阻尼装置可实现对干摩擦阻尼的主动控制，既能适配采用刚性支承的旋转机械也能适配采用弹性支承的旋转机械。

Description

一种干摩擦变阻尼减振装置

技术领域

本发明涉及阻尼减振装置技术领域，特别涉及一种干摩擦变阻尼减振装置。

背景技术

直升机尾轴这类旋转机械在接近和超过临界转速时会诱发严重的自激振动，因此其对减振隔振装置有着迫切的需求。目前，直升机尾轴这类旋转机械主要采用干摩擦阻尼器、挤压油膜阻尼器和磁流变阻尼器。挤压油膜阻尼器在转子系统不平衡量过大的情况下会受到油膜刚度高度非线性影响引发锁死、双稳态等动力学问题，且机身尾部空间对油路的安装存在限制。磁流变阻尼器长时间工作而引发的温升现象会对其力学性能与稳定性产生影响，对横向弯曲振动的控制效果不理想。相对而言，由于结构更为简单，干摩擦阻尼器仍然是目前阻尼减振装置研究的热点，利用压电陶瓷等智能材料实现可主动控制的干摩擦阻尼减振装置受到了国内外学者的广泛关注。但是，现有的可主动控制的干摩擦阻尼减振装置均采用压电作动器单向出力设计，其可调节的摩擦阻尼较小，减振作用较为有限。

近年来，基于压电陶瓷材料的阻尼减振技术取得了一定的进展。专利“一种智能结构弹支干摩擦阻尼器”(ZL201510873150.8)设计了鼠笼式弹性支承结构，根据其应变波动情况对阻尼器进行控制，因此导致整体结构复杂、体积较大，而利用应变间接检测振动的大小不能保证控制的准确性。其次，其用于支承的构件如支承座均采用一体环形设计，不利于后期维护检修。最后，由于其动摩擦片与内鼠笼弹性支承固连，动摩擦片将随轴一起转动，因此其与静摩擦片之间还存在高速旋转运动，增加了转子系统的负载转矩。专利“一种旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器”(申请号201911015747.3)采用动、静摩擦片居中，两侧压电作动器向中间出力的设计布局，从而导致紧贴静摩擦片的力传感器需要设置于阻尼器中间，不利于接线且容易与其他动件发生缠绕。其次，由于轴向分瓣蝶形弹簧及其支架的设计，其整体结构不够紧凑、较为复杂。最后，由于碟形分瓣弹簧的每一个瓣上均需布置压电执行器，需要较高的制造成本，且需要考虑多个压电执行器的同步控制问题，因此其对于控制的要求相对较高。此外，上述两项专利均采用压电执行器单向出力设计，其可调节的摩擦阻尼较小，减振作用较为有限。

因此，发明一种结构紧凑、控制简单的干摩擦变阻尼减振装置，以满足直升机尾轴或者其他旋转机械对大阻尼减振的需求，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种干摩擦变阻尼减振装置，其结构紧凑、控制简单，可以满足直升机尾轴或者其他旋转机械对大阻尼减振的需求。为了解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明的一种干摩擦变阻尼减振装置，包括：中空且相互适配的卡止盖和底座，在所述卡止盖和所述底座内部设置有固定阻尼环、活动阻尼环、法兰座和复位弹簧，所述固定阻尼环固定设置于所述卡止盖和所述底座内壁两侧，所述活动阻尼环靠近所述固定阻尼环设置，所述法兰座设置在所述活动阻尼环之间，所述复位弹簧设置在所述活动阻尼环与所述法兰座之间的卡位内，且所述复位弹簧两端分别与所述活动阻尼环和所述法兰座固定连接，所述复位弹簧的初始状态为预拉伸状态，所述法兰座内设置有压电作动器；在所述活动阻尼环以及所述法兰座与转动轴之间设置有一对轴承和轴套。

进一步地，在所述卡止盖和所述底座内部对称地设置有一对所述固定阻尼环和一对所述活动阻尼环，所述固定阻尼环与所述活动阻尼环通过端面接触产生摩擦阻尼。

进一步地，所述固定阻尼环通过卡槽嵌固于所述卡止盖和所述底座内壁两侧；或者，所述固定阻尼环通过销钉或铆钉固定于所述卡止盖和所述底座内壁两侧。

进一步地，所述法兰座周向均匀设置有多个用于沿轴向安装所述压电作动器的通孔，所述通孔的数量为偶数。

进一步地，所述压电作动器用于向两端产生作用力，推动所述活动阻尼环压紧所述固定阻尼环；所述复位弹簧用于在所述压电作动器卸载后将所述活动阻尼环拉离所述固定阻尼环。

本发明提供的干摩擦变阻尼减振装置的有益效果是：

一、该干摩擦变阻尼装置可实现对干摩擦阻尼的主动控制，既能适配采用刚性支承的旋转机械也能适配采用弹性支承的旋转机械。

二、该干摩擦变阻尼装置通过压电作动器中置实现双侧干摩擦阻尼并联，可进一步放大电压对阻尼的控制作用，可提供更大的干摩擦阻尼。

三、该干摩擦变阻尼装置通过活动阻尼环与法兰座与轴之间安装轴承，使活动阻尼环不跟随轴一起转动、仅传递轴的振动，因此在减振过程中不会增加转子系统的负载转矩。

四、该干摩擦变阻尼装置具有体积紧凑、结构对称、控制简单的特点，且用于支承和定位的卡止盖和底座为上下分离式设计，易于安装调整和后期维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明干摩擦变阻尼减振装置的整体外观示意图；

图2是本发明干摩擦变阻尼减振装置的卡止盖结构示意图；

图3是本发明干摩擦变阻尼减振装置的底座结构示意图；

图4是本发明干摩擦变阻尼减振装置的法兰座结构示意图；

图5是本发明干摩擦变阻尼减振装置纵截面的内部结构示意图，图中只显示上半部分，即卡止盖内部的结构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例的一种干摩擦变阻尼减振装置，请参考图1至图5，该装置包括：中空且相互适配的卡止盖1和底座2，在卡止盖1和底座2内部设置有固定阻尼环3、活动阻尼环4、法兰座5和复位弹簧6，固定阻尼环3固定设置于卡止盖1和底座2内壁两侧，活动阻尼环4靠近固定阻尼环3设置，法兰座5设置在活动阻尼环4之间，复位弹簧6设置在活动阻尼环4与法兰座5之间的卡位内，且复位弹簧6两端分别与活动阻尼环4和法兰座5固定连接，复位弹簧6的初始状态为预拉伸状态，法兰座5内设置有压电作动器7；在活动阻尼环4以及法兰座5与转动轴8之间设置有一对轴承9和轴套10。其中，卡止盖1外轮廓呈Ω形，通过螺栓与底座2上下连接，卡止盖1与底座2连接配合后形成环形的中空结构，该干摩擦变阻尼减振装置的其他构件安装在卡止盖1与底座2之间的中空结构内。活动阻尼环4通过复位弹簧6与法兰座5连接，在受预拉伸的复位弹簧作用下活动阻尼环4内侧端面与法兰座5外侧端面压紧，活动阻尼环4内圈通过与轴承9外圈接触实现径向定位。法兰座5跨轴承9安装，夹在两对固定阻尼环3和活动阻尼环4中间，法兰座5外圆周设计有凸缘用于安装与活动阻尼环4连接的复位弹簧6，内圈通过与轴承9外圈接触实现径向定位，径向设计有通孔，用于安装空心定位销以及引出控制线。

优选地，在卡止盖1和底座2内部对称地设置有一对固定阻尼环3和一对活动阻尼环4，固定阻尼环3与活动阻尼环4通过端面接触产生摩擦阻尼。这样，固定阻尼环3和活动阻尼环4相接触的侧面形成工作面，在相互挤压时产生摩擦阻尼，二者构成干摩擦组件。

优选地，固定阻尼环3通过卡槽嵌固于卡止盖1和底座2内壁两侧；或者，固定阻尼环3通过销钉或铆钉固定于卡止盖1和底座2内壁两侧。

优选地，法兰座5周向均匀设置有多个用于沿轴向安装压电作动器7的通孔51，通孔51的数量为偶数。压电作动器7用于向两端产生作用力，推动活动阻尼环4压紧固定阻尼环3；复位弹簧6用于在压电作动器7卸载后将活动阻尼环4拉离固定阻尼环3。

为了不限制转动轴8的径向振动位移，卡止盖1、底座2以及固定阻尼环3的内径要大于转动轴8的直径，活动阻尼环4和法兰座5的外径要小于卡止盖1和底座2中间段的内径。

本发明干摩擦变阻尼减振装置的工作原理是：

工作时，给压电作动器7施加驱动电压，压电作动器7两端向外侧伸长出力，将两侧活动阻尼环4推向固定阻尼环3进入接触状态，产生干摩擦阻尼。通过控制驱动电压可以改变活动阻尼环4与固定阻尼环3的压紧程度，使接触力发生变化进而起到调节阻尼的作用。由于压电作动器7中置，在其两侧均可设置一套固定阻尼环3和活动阻尼环4，使压电作动器7由原来的单向出力变为双向出力，可进一步放大电压对阻尼的控制作用。当通电取消后，在复位弹簧6的作用下活动阻尼环4与固定阻尼环3端面快速恢复未接触状态。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种干摩擦变阻尼减振装置，其特征在于，包括：中空且相互适配的卡止盖(1)和底座(2)，在所述卡止盖(1)和所述底座(2)内部设置有固定阻尼环(3)、活动阻尼环(4)、法兰座(5)和复位弹簧(6)，所述固定阻尼环(3)固定设置于所述卡止盖(1)和所述底座(2)内壁两侧，所述活动阻尼环(4)靠近所述固定阻尼环(3)设置，所述法兰座(5)设置在所述活动阻尼环(4)之间，所述复位弹簧(6)设置在所述活动阻尼环(4)与所述法兰座(5)之间的卡位内，且所述复位弹簧(6)两端分别与所述活动阻尼环(4)和所述法兰座(5)固定连接，所述复位弹簧(6)的初始状态为预拉伸状态，所述法兰座(5)内设置有压电作动器(7)；

在所述活动阻尼环(4)以及所述法兰座(5)与转动轴(8)之间设置有一对轴承(9)和轴套(10)。

2.根据权利要求1所述的干摩擦变阻尼减振装置，其特征在于，在所述卡止盖(1)和所述底座(2)内部对称地设置有一对所述固定阻尼环(3)和一对所述活动阻尼环(4)，所述固定阻尼环(3)与所述活动阻尼环(4)通过端面接触产生摩擦阻尼。

3.根据权利要求2所述的干摩擦变阻尼减振装置，其特征在于，所述固定阻尼环(3)通过卡槽嵌固于所述卡止盖(1)和所述底座(2)内壁两侧；或者，所述固定阻尼环(3)通过销钉或铆钉固定于所述卡止盖(1)和所述底座(2)内壁两侧。

4.根据权利要求2所述的干摩擦变阻尼减振装置，其特征在于，所述法兰座(5)周向均匀设置有多个用于沿轴向安装所述压电作动器(7)的通孔(51)，所述通孔(51)的数量为偶数。

5.根据权利要求2所述的干摩擦变阻尼减振装置，其特征在于，所述压电作动器(7)用于向两端产生作用力，推动所述活动阻尼环(4)压紧所述固定阻尼环(3)；所述复位弹簧(6)用于在所述压电作动器(7)卸载后将所述活动阻尼环(4)拉离所述固定阻尼环(3)。

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