一种减振器的动刚度控制方法与流程

1.本发明涉及一种飞机的辅助动力装置apu的减振器，具体涉及一种根据需要达到的隔振效果来确定减振器的动刚度的方法。


背景技术：

2.飞机的辅助动力装置apu的减振器位于apu本体与拉杆之间，实现拉杆与apu之间的柔性连接，主要实现以下功能：1.在各种飞行状态和使用环境下，减少apu和飞机间有害振动的传递，一方面减小apu运转造的机身结构振动，另一方面减小飞机振动对apu的影响；2.在飞行路线内的各种工况下，有效地将apu载荷传递至机身结构，保持apu可靠固定。因此，apu的减振器需要具有良好的隔振效果。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：如何根据飞机apu的减振器需要达到的隔振效果来确定减振器的动刚度，从而生产出符合隔振要求的减振器。
4.针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种减振器的动刚度控制方法，先根据减振器需要满足的隔振效果来确定减振器的动刚度，再通过设置和调节减振器的弹性体的形状和尺寸，来实现减振器动刚度的调节，生产出符合隔振要求的减振器。
5.优选的，减振器动刚度的确定包括下述步骤：
6.a)根据减振器需要满足的隔振效果，来确定增幅系数γ；
7.b)根据减振器在发生共振时，增幅系数γ与阻尼因数d之间的关系，来确定减振器的阻尼因数d；
8.c)根据减振器的阻尼因数d，来选择制造减振器所用的弹性体的材料；
9.d)选好减振器的制造材料后，根据自振频率fn与动刚度k’的关系，来确定减振器的动刚度值。
10.优选的，由于隔振效率＝(1-γ)％，因此增幅系数γ越小，隔振效果越好；从而能根据减振器需要满足的隔振效果，确定步骤a中γ的最大值。
11.优选的，步骤b中，根据增幅系数γ与频率比η和阻尼因数d之间关系的公式(1)，
[0012][0013]
可以推导出减振器在发生共振，也就是频率比η＝1时，增幅系数γ与阻尼因数d之间关系的公式(2)，
[0014][0015]
在公式(2)中，能根据步骤a中已确定的γ的最大值，来确定阻尼因数d的值。
[0016]
优选的，步骤d中，根据动刚度k’与自振频率fn之间关系的公式(3)，
[0017][0018]
公式(3)中的m为等效静质量，由于自振频率fn是减振器发生共振时的频率，能通过实验或共振频率检测仪测出来，因此，当fn和m已知的情况下，根据公式(3)能确定动刚度k’的值。
[0019]
优选的，减振器包括芯轴、弹性体和外套，将弹性体和芯轴硫化成一个整体，再将所述硫化的整体一起预压缩安装在外套中；将弹性体设置为圆柱状硫化在芯轴上，并通过在弹性体上开设空腔和凹槽来调节减振器的动刚度。
[0020]
优选的，将芯轴设置为截面为t字形的旋转体，芯轴的上端为轴头，芯轴的下端为轴杆；弹性体硫化在芯轴上将轴头包裹，且弹性体在轴向方向上开设贯通弹性体的通孔，使外套与轴头之间形成空腔，通过调节所述空腔的大小，来调节减振器的动刚度。
[0021]
优选的，在弹性体外侧的轴向方向开设三条以上的轴向凹槽，且使上述轴向凹槽沿弹性体的周向方向均匀分布，通过调节所述轴向凹槽的条数、形状、宽度和深度，来调节减振器的动刚度。
[0022]
优选的，在弹性体外侧的上端开设上环形槽，在弹性体外侧的下端开设下环形槽，通过调节所述上环形槽和下环形槽的形状、宽度和深度，来调节减振器的动刚度。
[0023]
本发明的有益技术效果是：本发明根据减振器需要满足的隔振效果，来确定增幅系数；再根据减振器在发生共振时，增幅系数与阻尼因数之间的关系，来确定减振器的阻尼因数；然后，根据减振器的阻尼因数，来选择制造减振器所用的弹性体的材料，能快速、准确的找到符合减振条件弹性体的材料；最后能通过设置和调节减振器的弹性体的形状和尺寸，来实现减振器动刚度的调节，生产出符合隔振要求的减振器。使飞机apu的减振器具有良好的隔振效果，确保飞机安全的飞行。
附图说明
[0024]
图1为实施例一的整体剖视结构示意图；
[0025]
图2为实施例一的芯轴和弹性体的轴向剖视结构示意图；
[0026]
图3为实施例一的芯轴和弹性体的俯视方向结构示意图；
[0027]
图中：芯轴1、弹性体2、轴向凹槽21、上环形槽22、下环形槽23、外套3、连拉杆4、盖板5、空腔6。
具体实施方式
[0028]
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：
[0029]
实施例一
[0030]
如图1、图2和图3所示，减振器包括芯轴1、弹性体2、外套3和盖板5，将弹性体2设置为圆柱状硫化在芯轴1上形成一个整体。芯轴1设置为截面为t字形的旋转体，芯轴1的上端为轴头，芯轴1的下端为轴杆。弹性体2硫化在芯轴1上将轴头包裹，且弹性体2的中间在轴向方向上开设贯通弹性体2的通孔，使外套3与轴头之间形成空腔6，且轴头的上端和轴头的下端位置都开设有空腔6。
[0031]
在弹性体2外侧的轴向方向开设三条以上的轴向凹槽21，在弹性体2外侧的上端开
设上环形槽22，在弹性体2外侧的下端开设下环形槽23。轴向凹槽21沿弹性体2的周向方向均匀分布，且轴向凹槽21的两端分别与上环形槽22和下环形槽23相连。外套3的下端设有开口，将所述硫化的整体一起安装在外套3中，并在外套3的下端装上盖板5。拧紧盖板5上的螺栓，对弹性体2进行轴向方向的预压缩。弹性体2预压缩后，弹性体2上端与外套3的内壁紧密贴合，弹性体2下端与盖板5的内壁紧密贴合。
[0032]
能通过设置和调节减振器的弹性体2的形状和尺寸，来实现减振器动刚度的调节，生产出符合隔振要求的减振器。具体原理如下：
[0033]
空腔6、上环形槽22和下环形槽23主要影响减振器的轴向动刚度，且空腔6的尺寸对轴向动刚度的影响较大，调节空腔6的尺寸能对减振器的轴向动刚度进行较大幅度的调节；而对上环形槽22和下环形槽23的形状、宽度和深度的调节，能对减振器的轴向动刚度进行较小幅度的调节。也就是说，调节空腔6的尺寸是对减振器的轴向动刚度的粗调，调节上环形槽22和下环形槽23的尺寸是对减振器的轴向动刚度的微调。具体来说，空腔6变大，以及上环形槽22和下环形槽23的宽度和深度增大都会减小减振器的轴向动刚度。轴向凹槽21主要影响减振器的径向动刚度，具体来说，轴向凹槽21的数量越多，以及轴向凹槽21的宽度和深度增大都会减小减振器的径向动刚度。
[0034]
飞机在飞行过程中，为了确保飞机安全、稳定的飞行，需要减小振动传递率，提高隔振效果。可以根据减振器需要满足的隔振效果来确定减振器的动刚度，减振器动刚度的确定包括下述步骤：
[0035]
a)根据减振器需要满足的隔振效果，来确定增幅系数γ；
[0036]
b)根据减振器在发生共振时，增幅系数γ与阻尼因数d之间的关系，来确定减振器的阻尼因数d；
[0037]
c)根据减振器的阻尼因数d，来选择制造减振器所用的弹性体2的材料；
[0038]
d)选好减振器的制造材料后，根据自振频率fn与动刚度k’的关系，来确定减振器的动刚度值。
[0039]
由于隔振效率＝(1-γ)％，因此增幅系数γ越小，隔振效果越好。可以根据减振器需要满足的隔振效果，来确定隔振效率，从而根据隔振效率＝(1-γ)％这个公式，确定增幅系数γ的最大值。
[0040]
而根据增幅系数γ与频率比η和阻尼因数d之间关系的公式(1)，可以推导出减振器在发生共振，也就是频率比η＝1时，增幅系数γ与阻尼因数d之间关系的公式(2)。
[0041]
如下：
[0042]
"γ＝"√(1 〖(ηd)〗^2)/(〖(1-η^2)〗^2 〖(dη)〗^2)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0043]
当频率比η＝1时，公式(1)变为：
[0044]
"γ＝"√(1 d^2)/d^2)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0045]
在公式(2)中，能根据步骤a中已确定的γ的最大值，来确定阻尼因数d的值。
[0046]
步骤c中，由于阻尼因数是材料的固有特性，因此能根据阻尼因数d的值，来选择制造减振器所用的弹性体2的材料。
[0047]
骤d中，根据动刚度k’与自振频率fn之间关系的公式(3)，
[0048]
f_n＝1/2π√(k^'/m)
ꢀꢀꢀ
(3)
[0049]
公式(3)中的m为等效静质量，由于自振频率fn是减振器发生共振时的频率，能通
过实验或共振频率检测仪测出来。因此，当fn和m已知的情况下，根据公式(3)能确定动刚度k’的值。
[0050]
确定了动刚度k’的值，就可以按上述的内容中提到的，通过设置和调节减振器的弹性体2的形状和尺寸，来实现减振器动刚度的调节，生产出符合隔振要求的减振器。
[0051]
综上所述本实施例的具体步骤是：先根据减振器需要满足的隔振效果，来确定减振器的隔振效率，而隔振效率＝(1-γ)％，因此，能根据隔振效率来确定增幅系数γ的最大值。再根据减振器在发生共振时，增幅系数γ与阻尼因数d之间的关系，来确定减振器的阻尼因数d。由于阻尼因数是材料的固有特性，因此能根据阻尼因数d的值，来选择制造减振器所用的弹性体2的材料。选择好材料后，再根据动刚度k’与自振频率fn之间关系的公式，来确定动刚度k’的值。最后，根据减振器的动刚度需求，设置和调节减振器的弹性体2的形状和尺寸，来实现减振器动刚度的调节，生产出符合隔振要求的减振器。
[0052]
显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。