一种三向减振减冲击一体化装置及其使用方法制造方法及图纸

技术编号:20326939 阅读:2 留言:0更新日期:2019-02-13 04:31
本发明专利技术公开了一种三向减振减冲击一体化装置及其使用方法,该装置包括两个横向减振部件和一个纵向减振部件,该装置可同时达到减振与减冲击效果的一体化,同时实现各自由度方向上刚度的解耦,达到平动减振效果的同时不降低转动刚度,并且集成载荷测量功能,能够得到所关注的有效载荷连接界面上的力载荷。该装置可应用于新型运载火箭及导弹武器上有效载荷、有效载荷设备的振动和冲击减缓,不会引入多余物,也可以在民用减振减冲击领域广泛使用。

A Three-Directional Vibration Absorbing and Shock Absorbing Integrated Device and Its Application Method

The invention discloses a three-way integrated device for vibration reduction and shock reduction and its application method. The device includes two lateral vibration reduction components and one longitudinal vibration reduction component. The device can achieve the integration of vibration reduction and shock reduction effect at the same time, realize the decoupling of stiffness in the direction of freedom, achieve the effect of translational vibration reduction without reducing the rotational stiffness, and integrate load measurement work. It can obtain the force loads on the interface of payload connection. The device can be applied to the vibration and shock mitigation of payload and payload equipment on new launch vehicles and missile weapons, without introducing excess materials, and can also be widely used in the field of civil vibration and shock mitigation.

【技术实现步骤摘要】
一种三向减振减冲击一体化装置及其使用方法
本专利技术涉及航天器结构的力学环境减缓设计,具体是在三个自由度方向上兼具减振和减冲击作用、并集成载荷测量功能的一体化装置。
技术介绍
振动减缓多基于隔振原理,在要求减振的仪器设备与振源之间采用弹性支承分隔,通过弹簧、阻尼和辅助质量,将振动锁定在该弹性支承中,并且阻尼也可以耗散一部分能量,使振动的可透性小于一,从而减小有效载荷的振幅,使其达到可容许的程度。冲击载荷在结构中以波的形式传播,NASA于20世纪70年代对大量火工品在航天典型结构中的传递特性进行了统计分析,结论认为冲击响应会随着传递距离的增加,响应不断衰减,其衰减的原因主要有:(1)传递过程中能量的耗散;(2)通过激励结构的谐振将高频能量转化为低频能量;(3)波的反射和折射造成频率成份的变化。由于通过增加连接环节或者在连接界面上介入不同的材料进行减冲设计的方法具有较强的可行设计性,是目前航天领域进行缓冲设计的主要方法之一。目前振动和冲击减缓装置一般是分开设计,这是因为弹性支承的减振和缓冲设计是相互制约的,为实现减振的目标,弹性支承的刚度需设计为较小的值,使弹性支承的固有频率小于所关注系统的低阶共振频率,从而降低有效载荷的振动幅值;但为兼顾缓冲,弹性支承的刚度不能设计得过低,过低减振性能好,但支承太软容易使需进行隔振的物体与基础之间发生较大的相对位移,发生倾斜摆动,并且静强度也难以满足要求。目前一般多采用橡胶、泡沫铝、蜂窝等材料作为各类敏感有效载荷的减振和减冲击措施,具有轻量化、高阻尼、寿命长等优势。然而,上述材料特性受温度影响较严重,具有明显的刚度非线性特征,会对航天器姿控系统等需要精密控制的系统造成不可预知的影响,不利于标准化设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三向减振减冲击一体化装置及其使用方法,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种三向减振减冲击一体化装置,包括两个横向减振部件和一个纵向减振部件,所述横向减振部件由三块底板、两块侧板连接到上侧的方形横梁上构成,为保证结构强度,横梁与底板之间有个支承立柱,外侧两块底板上分别设置四个第一孔,第一孔通过螺栓与振源相连,中间底板上设置四个第二孔,第二孔通过螺栓与需进行隔振的物体相连;两个横向减振部件设计为一大一小,并正交布置,嵌套组合在一起,内外的横向减振部件通过第二孔采用螺栓连接到一起;所述纵向减振部件由三块侧板、中上底板、侧上底板、中下底板和侧下底板连接到主梁上构成,中下底板上设置第三孔,通过螺栓与振源相连,外侧的四块侧板上端设置有第四孔,通过螺栓与需进行隔振的物体相连;纵向减振部件嵌套装配到两个横向减振部件的凹槽内,纵向减振部件的中下底板和内部横向减振部件中间的底板通过螺栓连接在一起。作为本专利技术进一步的方案:所述纵向减振部件的内部高度大于连接螺栓的长度。作为本专利技术进一步的方案:所述纵向减振部件上预留安装孔。作为本专利技术进一步的方案:一种三向减振减冲击一体化装置的安装方法为:首先将外侧的横向减振部件用沉头螺栓安装到基础上,将内侧的横向减振部件用沉头螺栓安装到外侧的横向减振部件上,将纵向减振部件用螺栓安装到内侧的横向减振部件上。一种三向减振减冲击一体化装置的使用方法包括以下步骤:步骤01,安装减振-减冲击一体化装置及测量系统;步骤02,进行标定试验;步骤03,载荷本构模型建模:将标定试验记录的所有的试验数据,即6个载荷工况的各加载子级的实测应变值和实际的载荷值,代入公式采用最小二乘法,识别得到载荷测量的本构模型灵敏度矩阵中的具体参数:步骤04,将减振-减冲击一体化装置安装到需减振的有效载荷与基础之间,布置载荷测量设备;步骤05,飞行载荷识别:将减振-减冲击一体化装置安装到需要隔振的仪器设备与基础之间,实时监测减振-减冲击一体化装置使用过程中的各通道的应变,根据进行载荷识别。作为本专利技术进一步的方案:所述的安装减振-减冲击一体化装置及测量系统包括以下步骤:(1)在每个减振部件的载荷测点位置粘贴应变片;(2)将减振-减冲击一体化装置与基础进行螺栓连接,将三个个减振部件进行装配连接,将需进行隔振的仪器与减振-减冲击一体化装置连接;(3)将应变片进行连接,组成测量三个方向力载荷的桥路,共3个通道。作为本专利技术进一步的方案:所述的标定试验包括以下步骤:(1)将减振-减冲击一体化装置与上下刚度过渡段对接后,下端固定在静力试验平台上;(2)连接标定试验数据采集设备,配置一套地面数据采集系统和与应变变换器连接的电缆;(3)进行刚度标定试验,试验时分别单独施加三个方向的力载荷,加载量级不超过减振-减冲击一体化装置的使用载荷的1/3,分10级进行加载,记录每级载荷引起的力测点桥路的应变,加载方向分为X、Y、-X、-Y、Z和-Z这6个方向。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:本专利技术提供了一套可同时达到减振与减冲击效果的一体化装置,同时实现各自由度方向上刚度的解耦,达到平动减振效果的同时不降低转动刚度,并且集成载荷测量功能,能够得到所关注的有效载荷连接界面上的力载荷。该装置可应用于新型运载火箭及导弹武器上有效载荷、有效载荷设备的振动和冲击减缓,不会引入多余物,也可以在民用减振减冲击领域广泛使用。附图说明图1为本专利技术中横向减振部件的结构示意图。图2为图1的俯视结构示意图。图3为本专利技术中横向减振部件的装配结构示意图。图4为本专利技术中纵向减振部件的结构示意图。图5为图4的俯视结构示意图。图6为本专利技术中纵向减振部件上安装孔的结构示意图。图7为本专利技术的装配结构示意图。图8为本专利技术中外侧的横向减振部件上应变片的粘贴位置示意图。图9为本专利技术中内侧的横向减振部件上应变片的粘贴位置示意图。图10为本专利技术中纵向减振部件上应变片的粘贴位置示意图。图11为本专利技术中x向力测量桥路。图12为本专利技术中y向力测量桥路。图13为本专利技术中z向力测量桥路。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。实施例一,一种三向减振减冲击一体化装置,包括两个横向减振部件和一个纵向减振部件,如图1、2,所述横向减振部件由三块底板1、两块侧板2连接到上侧的方形横梁3上构成,为保证结构强度,横梁3与底板1之间有8个支承立柱4,外侧两块底板1上分别设置四个第一孔5,第一孔5通过螺栓与振源相连,中间底板1上设置四个第二孔6,第二孔6通过螺栓与需进行隔振的物体相连,这样振源发生垂直于侧板的横向振动时,通过侧板的振动将大部分能量保留在横向减振部件内,从而减小传递到需进行隔振的物体上的振动量级,实现横向振动减缓的效果,如图3,两个横向减振部件设计为一大一小,并正交布置,嵌套组合在一起,内外的横向减振部件通过第二孔6采用螺栓连接到一起,则可实现横向两个方向的振动减缓效果;如图4、5,所述纵向减振部件由三块侧板7、中上底板8、侧上底板9、中下底板10和侧下底板11连接到主梁12上构成,中下底板10上设置第三孔13,通过螺栓与振源相连,外侧的四块侧板7上端设置有第四孔14,通过螺本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种三向减振减冲击一体化装置,其特征在于:包括两个横向减振部件和一个纵向减振部件,所述横向减振部件由三块底板(1)、两块侧板(2)连接到上侧的方形横梁(3)上构成,为保证结构强度,横梁(3)与底板(1)之间有8个支承立柱(4),外侧两块底板(1)上分别设置四个第一孔(5),第一孔(5)通过螺栓与振源相连,中间底板(1)上设置四个第二孔(6),第二孔(6)通过螺栓与需进行隔振的物体相连;两个横向减振部件设计为一大一小,并正交布置,嵌套组合在一起,内外的横向减振部件通过第二孔(6)采用螺栓连接到一起;所述纵向减振部件由三块侧板(7)、中上底板(8)、侧上底板(9)、中下底板(10)和侧下底板(11)连接到主梁(12)上构成,中下底板(10)上设置第三孔(13),通过螺栓与振源相连,外侧的四块侧板(7)上端设置有第四孔(14),通过螺栓与需进行隔振的物体相连;纵向减振部件嵌套装配到两个横向减振部件的凹槽内,纵向减振部件的中下底板(10)和内部横向减振部件中间的底板(1)通过螺栓连接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种三向减振减冲击一体化装置,其特征在于:包括两个横向减振部件和一个纵向减振部件,所述横向减振部件由三块底板(1)、两块侧板(2)连接到上侧的方形横梁(3)上构成,为保证结构强度,横梁(3)与底板(1)之间有8个支承立柱(4),外侧两块底板(1)上分别设置四个第一孔(5),第一孔(5)通过螺栓与振源相连,中间底板(1)上设置四个第二孔(6),第二孔(6)通过螺栓与需进行隔振的物体相连;两个横向减振部件设计为一大一小,并正交布置,嵌套组合在一起,内外的横向减振部件通过第二孔(6)采用螺栓连接到一起;所述纵向减振部件由三块侧板(7)、中上底板(8)、侧上底板(9)、中下底板(10)和侧下底板(11)连接到主梁(12)上构成,中下底板(10)上设置第三孔(13),通过螺栓与振源相连,外侧的四块侧板(7)上端设置有第四孔(14),通过螺栓与需进行隔振的物体相连;纵向减振部件嵌套装配到两个横向减振部件的凹槽内,纵向减振部件的中下底板(10)和内部横向减振部件中间的底板(1)通过螺栓连接在一起。2.根据权利要求1所述的一种三向减振减冲击一体化装置,其特征在于:所述纵向减振部件的内部高度大于连接螺栓的长度。3.根据权利要求1或2所述的一种三向减振减冲击一体化装置,其特征在于:所述纵向减振部件上预留安装孔(27)。4.根据权利要求1-3任一所述的一种三向减振减冲击一体化装置,其特征在于:其安装方法为:首先将外侧的横向减振部件用沉头螺栓安装到基础上,将内侧的横向减振部件用沉头螺栓安装到外侧的横向减振部件上,将纵向减振部件用螺栓安装到内侧的横向减振部件上。5.一种三向减振减冲...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘思宏贾亮洪良友马斌捷张伟王帅张明明李双张冬梅崔高伟
申请(专利权)人:北京强度环境研究所中国运载火箭技术研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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