CN101559833A

CN101559833A - 一种直升机主减速箱被动隔振装置

Info

Publication number: CN101559833A
Application number: CNA2009100278336A
Authority: CN
Inventors: 陈修祥
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明公开了一种直升机主减速箱被动隔振装置，利用机械结构将主减速箱工作过程中遭受的各种空间激励力和激励力偶，通过大刚度约束平衡和转换后，使得主减速箱仅受重力方向平移激励力作用，避免了主减速箱的挠曲。同时对重力方向上平移激励力所产生的线振动，由弹性元件实现缓冲、隔振，各类阻尼消耗振动能量，从而有效、经济、可靠的降低直升机主减速箱振动能量向机舱结构的传递，改善了直升机机舱的动力学环境，提高了乘坐的舒适性。此外，该减振隔振平台设计合理，安全可靠、效率高、重量轻、体积小且易于组装和维护管理，制作和维护成本低。

Description

一种直升机主减速箱被动隔振装置

技术领域

本发明涉及一种直升机主减速箱的被动隔振装置，属于直升机振动控制技术研究领域。

背景技术

直升机在飞行过程中存在着大量的振动源，例如，旋翼及尾桨***、传动***、发动机、液压装置、空气动力学方面的力等，使得直升机动力学环境比较恶劣，导致乘坐舒适性差、零部件易疲劳损坏，影响部件和机载设备的功能，降低直升机部件和设备的可靠性，增加使用维护的费用。引起直升机振动的激振力很多，决定直升机振动水平的激振力主要由以上部件产生：1)旋翼和尾桨交变气动环境引起的激振力；2)旋翼和尾桨气动及质量不平衡引起的激振力；3)旋翼尾流引起的激振力；4)发动机及传动***的激振力(主要是转子的不平衡和临界转速，其次是由零件产生的激振力)。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，所以降低旋翼激振力自然是减振研究的理想目标。

为了降低直升机的振动水平，改善动力学环境，提高乘坐舒适性，针对旋翼和机身振动控制已开展了大量的研究，目前关于直升机振动控制的主要原理有最优化调谐、动力吸振和隔振，控制方式主要有结构参数优化设计、被动控制、半主动和主动控制等。(柳文林，穆志韬，段成美.直升机振动与减振特性分析[J].海军筑空工程学院学报，2004，19(5)：533-536；杨开天.直升机主动控制技术发展研究[J].航空科学技术，2006，5：21-24)上述研究显著降低了旋翼交变气动环境引起的激振力，改善了直升机振动水平，但是直升机动力传动***(包括发动机、减速传动***和旋翼)的振动水平还是比较高，使得目前直升机生产仍然达不到喷气式飞机或低于0.05g的振动水平，其主要原因为直升机动力传动***振动水平过高。

由于主减速箱与发动机和旋翼耦合联接，所以发动机振动、旋翼叶片的力振动和在叶片根部产生高谐波桨毂载荷，传递给主齿轮箱，结合主齿轮箱自身轮齿啮合，使得主减速箱遭受剧烈的高频振动。从主减速箱发出来的高频振动通过主减速箱的支承构件传递给直升机的骨架结构，引发了许多骨架结构自然振荡模式的振动反应，由这些振动反应激发了驾驶室和座舱的音响强度的自然振荡，在直升机的驾驶室和座舱内产生了巨大的噪音，严重影响乘坐舒适性。为此，为了实现直升机生产达到喷气式飞机或低于0.05g的振动水平，必须对主减速箱进行隔振。

文献“直升机减速箱支架的有源噪音控制装置(申请号：98812530.7)”主要公开了一种在减速箱与座舱构件上的连接支座之间至少设置一个致动器子***，根据传感器和控制***，致动器产生至少一个制约上述高频振动的高频反振动，以便把座舱内的不希望有的噪音减小到最小。该专利由于为主动控制，需要能量大，成本高，可靠性低，会导致***不稳定，需要复杂的控制策略和元器件，控制***出现故障时根本不能隔振减噪。

文献“风力发电机组齿轮箱减振支撑方法及装置(申请号：200810143225.7)”主要公开了风力发电机组齿轮箱减振支撑装置包括减振支撑座和减振弹性体，且减振弹性体安装在减振支撑座内，减振支撑座为框架式结构，由一个U型框和一个横梁形成一个“回”字形框架，在“回”字形框架内上下分别设有上减振弹性体和下减振弹性体，风力发电机组齿轮箱伸出臂安装于上减振弹性体和下减振弹性体之间，形成一种弹性浮动支撑。该专利由于弹性浮动支撑具有六自由度，导致主减速箱的挠曲过大，使高速的传动轴弯曲，而这可能对轴的可靠性产生有害的影响，并且不是应用于直升机主减速箱振动控制。

发明内容

本发明为了实现直升机生产达到喷气式飞机或低于0.05g的振动水平，提供一种直升机主减速箱被动隔振装置。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

直升机主减速箱被动隔振装置包括主减速箱、连接支架、橡胶轴承、碟簧支撑装置、销轴、支架联接螺钉、金属膜片、膜片联接螺钉和机舱连接支座。其中连接支架、橡胶轴承、碟簧支撑装置和销轴构成四条结构完全相同的支链机械结构。工作过程中，当主减速箱遭受各种空间激励力和激励力偶作用后，在四条支链机械结构和金属膜片的大刚度约束作用下，将除重力方向上平移激励力以外其余空间激励力和激励力偶经过平衡和转换后，使得主减速箱仅受重力方向平移激励力作用，避免了主减速箱的挠曲。同时对重力方向上平移激励力所产生的线振动，由橡胶轴承、碟簧支撑装置的碟簧、金属膜片共同实现缓冲、隔振；由橡胶轴承、碟簧支撑装置、金属膜片的各类阻尼消耗振动能量，从而有效、经济、可靠的降低直升机主减速箱振动能量向机舱结构的传递。

本发明的有益效果是：

该直升机主减速箱被动隔振装置利用机械结构和弹性阻尼元件解决了直升机主减速箱隔振问题，改善了直升机机舱的动力学环境，提高了乘坐的舒适性。该减振隔振平台设计合理，安全可靠、效率高、重量轻、体积小且易于组装和维护管理，制作和维护成本低。

附图说明

本发明附图说明如下：

图1为主减速箱被动振动控制装置结构示意主视图；

图2为主减速箱被动振动控制装置结构示意俯视图；

图3为碟簧支撑装置结构示意主视图；

图4为碟簧支撑装置结构示意局部视图；

图中1、主减速箱 2、连接支架 3、橡胶轴承 4、碟簧支撑装置 5、销轴 6、支架联接螺钉 7、金属膜片 8、膜片联接螺钉 9、机舱连接支座 10、碟簧支座 11、螺母12、螺杆 13、碟簧 14、撑杆 15、碟簧压板 16、直线轴承 17、撑杆接头

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1、图2、图3、和图4所示，直升机主减速箱被动隔振装置主要由四条结构完全相同支链机械结构、支架联接螺钉6、金属膜片7和机舱连接支座9构成，支链机械结构在主减速箱1侧面上对称布置，如图1、图2所示；金属膜片7布置于主减速箱1底面，通过膜片联接螺钉8与主减速箱1和机舱连接支座9固联，金属膜片7仅具有重力方向移动和绕垂直于重力方向轴线的转动。每条支链机械结构由连接支架2、橡胶轴承3、碟簧支撑装置4和销轴5组成，橡胶轴承3安放于连接支架2轴承座孔内，销轴5联接碟簧支撑装置4并由橡胶轴承3支撑，连接支架2通过支架联接螺钉6连接于主减速箱1和机舱连接支座9上，采用橡胶轴承3主要考虑大静负载下允许碟簧支撑装置4具有微小的线位移或角位移。

碟簧支撑装置4由碟簧支座10、螺母11、螺杆12、碟簧13、撑杆14、碟簧压板15、直线轴承16和撑杆接头17组成。碟簧13套装与撑杆14上，直线轴承16分别安放于碟簧支座10和碟簧压板15轴承座孔内，撑杆14由直线轴承16支撑，螺母11、螺杆12用于联接碟簧支座10和碟簧压板15，实现碟簧预紧、双向作用和撑杆14支撑高度调节，撑杆14与撑杆接头17采用螺纹联接，碟簧支座10和撑杆接头17通过销轴5、橡胶轴承3、连接支架2和支架联接螺钉6分别与主减速箱1和机舱连接支座9联接。

直升机主减速箱被动隔振装置弹性元件为碟簧、橡胶和金属膜片，阻尼为弹性元件结构阻尼、碟簧层间接触面上的摩擦阻尼和各运动副摩擦阻尼。

Claims

1.一种直升机主减速箱被动隔振装置，其特征在于，由四条结构完全相同支链机械结构、支架联接螺钉6、金属膜片7和机舱连接支座9构成；所述支链机械结构在主减速箱1侧面上对称布置，每条支链机械结构由连接支架2、橡胶轴承3、碟簧支撑装置4和销轴5组成，橡胶轴承3安放于连接支架2轴承座孔内，销轴5联接碟簧支撑装置4并由橡胶轴承3支撑，连接支架2通过支架联接螺钉6连接于主减速箱1和机舱连接支座9上；金属膜片7布置于主减速箱1底面，通过膜片联接螺钉8与主减速箱1和机舱连接支座9固联。

2.根据权利要求1所述的一种直升机主减速箱被动隔振装置，其特征在于，所述碟簧支撑装置4由碟簧支座10、螺母11、螺杆12、碟簧13、撑杆14、碟簧压板15、直线轴承16和撑杆接头17组成；碟簧13套装与撑杆14上，直线轴承16分别安放于碟簧支座10和碟簧压板15轴承座孔内，撑杆14由直线轴承16支撑，螺母11、螺杆12用于联接碟簧支座10和碟簧压板15，撑杆14与撑杆接头17采用螺纹联接，碟簧支座10和撑杆接头17通过销轴5、橡胶轴承3、连接支架2和支架联接螺钉6分别与主减速箱1和机舱连接支座9联接。

3.根据权利要求1或2所述的一种直升机主减速箱被动隔振装置，其特征在于，所述的金属膜片7仅具有重力方向移动和绕垂直于重力方向轴线的转动。