CN113090709B - 一种带有隔振结构的惯性模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有隔振结构的惯性模块，包括壳体，壳体内嵌设有隔振器，其中隔振器包括同轴设置的内安装环和外安装环，所述外安装环与内安装环之间设置有多组阻尼块，阻尼块绕内外安装环的轴线均匀布置，且其前后两侧分别与内外安装环抵靠；所述内安装环内则固定设置有用于安装传感器的安装架；本发明将阻尼块环绕于整个内外安装环的轴线均匀布置，能够有效保证内外安装环的同轴度，保证整套***的刚度中心与质心重合，同时还能够确保整个模块的结构对称性，避免轴向与径向的振动耦合，降低设备收到的振动；且隔振器被嵌入到壳体内，各种部件连接为一个整体，并发生同步振动，其能够最大程度的削弱外界振动对内部传感器件的不良影响。

Description

一种带有隔振结构的惯性模块

技术领域

本发明涉及航空电子设备技术领域，具体涉及一种带有隔振结构的惯性模块。

背景技术

惯性模块***是飞机、导弹、火箭等航空航天器的关键设备，主要用途是用于定位、定向。导航以及载体的姿态测量等等。其性能以及可靠性直接影响到载体的飞行安全以及正常工作状态。严酷的振动环境可能会远远超过惯性模块***自身所能够承受的振动量级，使***性能降低与测量精度下降，甚至有可能导致加速度计以及陀螺组件产生零偏，加速度计以及陀螺内部的质量体发生共振乃至组件损坏。

为了保证惯性模块正常工作，减弱外界振动、冲击对模块的影响，通常是在模块的四个角或者耳片上安装四个减振垫圈，减振垫圈是一个典型的弹簧阻尼***，利用它可以对模块受到的振动激励进行衰减，但是这类减振方式有以下劣势:1、由减振垫圈组成的隔振***的三向等刚度难以保证，轴向与径向容易产生振动耦合。***的刚度中心与质心不容易重合，在振动过程中会给陀螺组件带来测量偏差；

2、四只减振垫圈需要严格保证其外形一致性以及刚度一致性，同时减振垫圈在安装时，减振垫圈与模块之间会产生界面安装误差。如果安装不合理也会带来模块的测量误差；

3、由于模块隔振的特殊要求，减振垫圈需要保证其特殊的加工工艺。在加工时需要严格控制其外形公差，同时在检验时需要测量每一只垫圈的刚度特性。垫圈的加工成本要求较高。

发明内容

针对现有技术中存在的减震效果差的缺陷，本发明公开了一种带有隔振结构的惯性模块，本发明能够有效保证整套设备刚度的一致性，从而降低设备的振动耦合，提高设备的抗震、减震能力。

一种带有隔振结构的惯性模块，包括壳体，所述壳体内嵌设有隔振器，隔振器包括同轴设置的外安装环和内安装环，外安装环与内安装环之间均匀设置有多组环绕于其轴线四周的阻尼块；所述内安装环固定设置有用于安装传感器的安装架。

优选的，每组阻尼块包括第一阻尼块和第二阻尼块，所述第一阻力块和第二阻尼块为倾斜角度相同的楔形块，且安装完成后，第一阻尼块与第二阻尼块的倾斜方向相反。

优选的，外安装环和内安装环之间的阻尼块共设置有6-10组，所述第一阻尼块和第二阻尼块的倾斜角度为10°-50°。

优选的，安装架与内安装环之间设置有相互配合的连接块，连接块上设置有紧固螺栓；所述安装架的四角还设置有与内安装环顶撑抵靠的支撑块。

优选的，安装架为立方体结构，沿内安装环的轴向方向，所述安装架的前后两侧设置有固定槽；所述连接块和支撑块固定设置于安装架与内安装环轴向平行的棱边上。

优选的，第一阻尼块和第二阻尼块通过胶水粘胶或硫化粘接的方式与外安装环和内安装环固定相连。

优选的，壳体包括相互配合的顶盖和底盖，顶盖和底盖上设置有相互配合的安装槽，所述隔振器嵌入到安装槽内，并被扣合后的顶盖和底盖夹持固定。

优选的，顶盖和底盖的四角均设置有与隔振器端面抵靠的防撞块，所述防撞块采用聚氨酯、硬质橡胶或塑料制作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明包括壳体，壳体内固定设置有隔振器，其中隔振器包括同轴设置的内安装环和外安装环，所述外安装环与内安装环之间设置有多组阻尼块，阻尼块绕内外安装环的轴线均匀布置，且其前后两侧分别与内外安装环抵靠；所述内安装环内则固定设置有用于安装传感器的安装架；

与现有技术中的减震设备相比，本发明将阻尼块环绕于整个内外安装环的轴线均匀布置，一方面，其能够有效保证内外安装环的同轴度，降低装配的难度，同时较高的同轴度能够保证整套***的刚度中心与质心重合，进而避免轴向与径向的振动耦合，降低设备收到的振动；

其次，本发明的阻尼块环绕内外安装环布置，在径向方向上，无论设备受到何种振动其均能够提供反向缓冲力，从而对外部振动形成有效缓冲，大大提高了设备的缓冲能力，避免剧烈振动对惯性模块内部传感器的不良影响；

同时由于阻尼块的结构完全相同，因此均布的环绕式设置能够有效确保装配完成后整个模块的结构对称性，避免因结构不对称而发生不同方向的振动耦合，提高设备的抗震能力；

本发明所述的隔振器被整体嵌入到壳体内，壳体将整个隔振器包裹，因此与传统的减震垫圈及螺栓固定结构相比，隔振器与壳体之间的接触面得到了大幅提高，因而单位面积的受力得到了显著降低，同时包裹式结构确保将隔振器与壳体连接为一个整体，并发生同步振动，从而避免因速度不一致而导致的剧烈碰撞，提高设备的抗震能力，最大程度削弱外界振动对内部传感器件的不良影响。

2、本发明的阻尼块包括第一阻尼块和第二阻尼块，两阻尼块均为楔形块，两楔形块的倾角相同，且安装时，两阻尼块的倾角方向相反，上述设置能够保证两阻尼块在安装完成后呈交叉设置；

在轴向方向上，上述设置能够保证在前后两个方向上的刚度相同，因此无论受到何种方向的作用力，两阻尼块中的其中一个总能够施加反向作用力，进而确保在轴向方向的减震效果；

同时在径向方向上，两阻尼块能够共同对内安装环形成支撑，且与传统的垂直支撑方式相比，两阻尼块呈交叉设置，其能够对受到的力进行分解，从而降低径向方向的直接受力，提高减震效果。

3、本发明的阻尼块共设置有6-10组，同时两阻尼块的倾角为10°-50°，在该倾斜角度下，可以保证整个隔振***的轴向与径向的刚度保持一致，减弱隔振***轴向与径向之间的耦合振动，降低振动对IMU使用精度的影响。

4、本发明在安装架和内安装环之间设置有相互配合的连接块，连接块上设置有紧固螺栓，同时在安装架的四角还设置有支撑块，一方面通过连接块和紧固螺栓保证在轴向方向上对安装架的限位，保证其连接稳定性；同时支撑块和连接块在径向方向上，将与内安装环的内表面接触，从而在径向方向上提供稳定的支撑，且连接块和支撑块分别位于安装架棱边的前后两侧，从而在安装架的前后两侧提供稳定的支撑力，与单支撑相比，其能够有效避免安装架发生径向晃动，从而避免紧固螺栓受到径向剪切力，进而在剧烈振动中发生松动或螺栓断裂，大大提高了安装架与内安装环之间的连接稳定性和可靠性。

5、本发明的第一阻尼块和第二阻尼块通过胶水粘接或硫化粘接的方式分别与内安装环和外安装环固定连接，其不但能够有效提高粘接的强度，同时操作简单，且采用上述连接方式不需要增加额外的附属固定装置，因此其能够最大程度的简化设备的结构，同时有利于整套设备的小型化。

6、本发明的客体包括相互配合的顶盖和底盖，顶盖和底盖的四角均设置有防撞块，同时在顶盖和底盖上设置有相互配合的安装槽，隔振器设置于安装槽内，扣合后外安装环的外表面与安装槽的内表面完全贴合，通过安装槽将外安装环包裹，因此在径向方向上通过安装槽的内壁将隔振器卡死，同时限位槽的两侧面则分别与外安装环的两侧面抵靠，同时防撞块也与隔振器的端面抵靠，因此从轴向前后两个方向将外安装环和内安装环卡死，从而通过安装槽和防撞块在轴向和径向方向实现对隔振器进行限位，保证整个隔振器被牢牢的限定在安装槽内，提高与壳体连接的稳定性和可靠性；

且与传统的螺栓连接等方式相比，本发明通过安装槽包裹外安装环的方式实现固定，其实质是将外安装环整体嵌入到安装槽内，不存在受力较大的结构薄弱点，同时嵌入式的安装方式能够保证两个分体部件之间具有良好的一致性，确保外安装环将随壳体的振动而同步振动，避免传统的螺栓连接方式存在的反复拉扯，进而松动失效的缺陷，有效保证抗震、减震能力的持久性。

本发明通过安装槽这一简单结构即可实现上述功能，避免设置大量的附属固定装置，其最大程度的简化了整个壳体的内部结构；同时通过顶盖和底盖上的防撞块对外部振动进行初次缓冲，降低了隔振器受到的振动，有效保护安装架内部的传感器元件。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明***结构示意图；

图3为本发明装配图；

图4为本发明实施方式2隔振器结构示意图；

图5为本发明安装架结构示意图；

图6为本发明阻尼块结构示意图；

附图标记：1、壳体，2、隔振器，3、外安装环，4、内安装环，5、阻尼块，6、安装架，7、连接块，8、支撑块，9、固定槽，10、顶盖，11、底盖，12、安装槽，13、防撞块，51、第一阻尼块，52、第二阻尼块。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明做进一步说明：

实施方式1

本实施方式作为本发明的基本实施方式，其公开了一种带有隔振结构的惯性模块，具体如图1到图3和图5到图6所示，包括壳体1和隔振器2，所述壳体1包括相互配合的顶盖10和底盖11，顶盖10和底盖11扣合后通过连接螺栓固定相连，同时在顶盖10和底盖11上均固定设置有采用聚氨酯、硬质橡胶或塑料制作防撞块13；所述顶盖10和底盖11之间设置有相互配合的凹槽，两凹槽在扣合后拼合形成安装槽12；

所述隔振器2包括外安装环3和内安装环4，装配时，外安装环3的两侧分别***到顶盖10和底盖11的凹槽内，从而在装配完成后通过安装槽12将外安装环3包裹，实现对外安装环3的固定,；所述外安装环3内部设置有内安装环4，外安装环3与内安装环4同轴设置，外安装环3与内安装环4之间为用于放置阻尼块的空腔，同时位于顶盖10和底盖11内的防撞块13的一端端面分别与内安装环4的端面抵靠，从而在轴向方向上实现对内安装环的限位；

根据实际需要，阻尼块5共设置有6-10个，绕外安装环3和内安装环4的轴线，阻尼块5均匀布置于整个空腔内；同时阻尼块5通过胶水粘胶或硫化粘接的方式与外安装环3和内安装环4固定相连

所述内安装环4内设置有安装架6，安装架6与内安装环4的四角设置有一组相互对应的连接块7，连接块7上设置有对应的连接孔，所述连接孔内设置有紧固螺栓，通过紧固螺栓实现安装架6与内安装环4的固定连接；所述安装架6为立方体结构，其与内安装环4轴线平行的各个棱边上还设置有支撑块8，支撑块8与连接块7分别设置于棱边的两侧，且支撑块8与内安装环4的内表面相互贴合，从而通过支撑块8对安装架6形成支撑；

沿内安装环4的轴线方向，安装架6的前后两侧面均设置有固定槽9，传感器嵌入到固定槽9内，并通过螺钉紧固；同时安装架6的剩余各面均可通过粘接或螺钉连接的方式连接各种传感器。

实施方式2

本实施方式作为本发明的一较佳实施方式，其公开了一种带有隔振结构的惯性模块，具体结构如图4到图6所示，包括壳体1，所述壳体1包括相互配合的顶盖10和底盖11，顶盖10和底盖11之间设置有相互配合的凹槽，两凹槽在扣合后拼合成安装槽12，所述安装槽12内嵌设有外安装环3，外安装环3内同轴设置有内安装环4；所述外安装环3和内安装环4之间为填充阻尼块5的空腔，根据需要，阻尼块5共设置有6-10组，每组阻尼块5均包括第一阻尼块51和第二阻尼块52，第一阻尼块51和第二阻尼块52均为楔形结构，且其倾斜角度相同，均为10°-50°，安装时，第一阻尼块51和第二阻尼块52的倾角方向相反，从而使第一阻尼块51和第二阻尼块52交叉设置，并形成对内安装环4的支撑；安装时，第一阻尼块51和第二阻尼块52均通过胶水粘接或硫化粘接的方式与外安装环3和内安装环4固定相连。

本发明装配完成后，各型传感器被整体集成安装于安装架上，同时通过对安装架各个侧面空间的充分利用能够有效缩小安装架的体积；安装架连同各种传感器被整体固定于内安装环，与传统的减震设备相比，本发明均布于外安装环和内安装环之间的多组阻尼块能够确保在径向方向上，无论受到何种振动，均能够提供相反的缓冲力，从而确保缓冲效果；

同时由于阻尼块的结构完全相同，因此均布的环绕式设置能够有效确保装配完成后整个模块的结构对称性，避免因结构不对称而发生不同方向的振动耦合，提高设备的抗震能力；

本发明所述的隔振器被整体嵌入到壳体内，壳体将整个隔振器包裹，因此与传统的减震垫圈及螺栓固定结构相比，隔振器与壳体之间的接触面得到了大幅提高，因而单位面积的受力得到了显著降低，同时包裹式结构确保将隔振器与壳体连接为一个整体，并发生同步振动，从而避免因速度不一致而导致的剧烈碰撞，提高设备的抗震能力，最大程度削弱外界振动对内部传感器件的不良影响。

Claims (3)

1.一种带有隔振结构的惯性模块，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）内嵌设有隔振器（2），隔振器（2）包括同轴设置的外安装环（3）和内安装环（4），外安装环（3）与内安装环（4）之间均匀设置有多组环绕于其轴线四周的阻尼块（5）；所述内安装环（4）内固定设置有用于安装传感器的安装架（6）；

所述外安装环（3）和内安装环（4）之间的阻尼块（5）共设置有6-10组，每组所述阻尼块（5）包括第一阻尼块（51）和第二阻尼块（52），所述第一阻尼块（51）和第二阻尼块（52）为倾斜角度相同的楔形块，且安装完成后，第一阻尼块（51）与第二阻尼块（52）的倾斜方向相反；其中，所述第一阻尼块（51）和第二阻尼块（52）的倾斜角度为10°-50°；

所述安装架（6）与内安装环（4）之间设置有相互配合的连接块（7），连接块（7）上设置有紧固螺栓；所述安装架（6）的四角还设置有与内安装环（4）顶撑抵靠的支撑块（8）；

所述壳体（1）包括相互配合的顶盖（10）和底盖（11），顶盖（10）和底盖（11）上设置有相互配合的安装槽（12），所述隔振器（2）嵌入到安装槽（12）内，并被扣合后的顶盖（10）和底盖（11）夹持固定；

所述顶盖（10）和底盖（11）的四角均设置有与隔振器（2）端面抵靠的防撞块（13），所述防撞块（13）采用聚氨酯、硬质橡胶或塑料制作。

2.根据权利要求1所述的一种带有隔振结构的惯性模块，其特征在于：所述安装架（6）为立方体结构，沿内安装环（4）的轴向方向，所述安装架（6）的前后两侧设置有固定槽（9）；所述连接块（7）和支撑块（8）固定设置于安装架（6）与内安装环（4）轴向平行的棱边上。

3.根据权利要求1所述的一种带有隔振结构的惯性模块，其特征在于：所述第一阻尼块（51）和第二阻尼块（52）通过胶水粘胶或硫化粘接的方式与外安装环（3）和内安装环（4）固定相连。