本发明专利技术公开一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，包括转接单元，转接单元上安装有隔振单元，且隔振单元可在转接单元上进行径向移动；隔振单元上安装有高静低动MR单元，且高静低动MR单元位于转接单元内；高静低动MR单元包括芯柱，芯柱外设置金属橡胶，金属橡胶外设置有外壳，芯柱顶部穿出外壳与转接单元顶部可拆卸连接，外壳的底部与转接单元的底部可拆卸连接，金属橡胶能够调整尺寸、相对密度和预压缩量；本发明专利技术公开的高静低动刚度隔振装置能够用于多种不同结构尺寸的动量轮，金属橡胶设计使得动量轮受到外界激励时系统的总动刚度降低，以拓宽减振频带，在动量轮振动控制领域具有广阔的应用前景。制领域具有广阔的应用前景。制领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置
[0001]本专利技术涉及振动控制领域，属于机械动力学与振动领域，特别是涉及一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置。
技术介绍
[0002]动量轮是控制航天器平台姿态和保持精度的关键机械部件，其工作原理是通过自身储存的角动量与航天器进行角动量交换，来实现稳定飞行。动量轮在轨运行时的微振动直接影响航天器平台的指向精度、姿态稳定度和成像质量。随着我国对卫星等航天器平台的指向精度要求达0.01
°
甚至角秒级，姿态稳定度达到10
‑3～10
‑4（
°
/s），甚至更高的5
×
10
‑5～1
×
10
‑4（
°
/s）量级等不断提升的性能指标要求，微振动问题已成为发展高分辨率、高精度航天器的主要瓶颈之一。微振动一般具有幅值较小、频带宽的特点，难以由航天器自身控制系统控制，因此需要额外的主、被动振动控制装置抑制其对高分辨率、高精度航天器的影响。
[0003]在惯性执行机构和航天器平台之间采用隔振器是一种切断传递路径且通用性较强的方式。对于航天器来说，由于其应用环境的特殊性，低频、微幅的振动都会影响航天器的稳定性，故振动控制的频率范围要覆盖 0.2 Hz～1 kHz，振幅小至级。航天器的地面微振动测试中要求隔振器具有较高的承载力，可以在支撑航天器重力的情况下，模拟其在轨工作状态，且隔振器的附加质量、附加阻尼应当较低，不影响被测结构的特性；然而隔振器的隔振范围取决于线性隔振器的固有频率，若想向低频延伸隔振频带，会导致承载能力降低。与此同时避免发射段与太阳帆板等振动耦合，隔振器主谐振频率应设计在8
‑
35Hz，其刚度上下限有设计要求。传统的隔振器结构一旦确定，隔振频带也随之确定，想拓宽隔振频带，必须加大系统的质量。传统的阻尼减振技术，阻尼材料对外部环境温度和频率敏感，容易老化，甚至发生蠕变，因此，传统的被动控制方式均不适用于航天器微振动隔振。
[0004]因此，为实现航天器地面微振动试验的隔振要求，提高发射段隔振频带，顺应航天器轻量化、高稳定性。可以考虑引入具有高静刚度
–
低动刚度（HSLDS）特征的隔振器。
[0005]目前动量轮采用的隔振器主要有四个缺点：一是不具有较高的承载力，无法支持航天器重力作用下模拟其在轨自由状态的隔振效果；二是体积重量大；三是高静
‑
低动刚度隔振器存在非线性不稳定等问题，没法实际应用；四是隔振器设计只能针对特定的动量轮，通用性较差。针对隔振器设计中使用的阻尼材料，也存在对外部环境温度和频率敏感，容易老化等问题。
[0006]
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是提供一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够用于多种不同结构尺寸的动量轮，金属橡胶设计使得动量轮受到外界激励时系统的总动刚度降低，以拓宽减振频带，同时，既实现动量轮地面微振动试
验的隔振要求，又提高发射段隔振频带，进而提高发射段隔振效率，以保障航天器平台的指向精度、姿态稳定度和成像质量。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，用于安装动量轮，实现对所述动量轮振动能量的耗散和隔离；高静低动刚度隔振装置包括转接单元，所述转接单元上可拆卸连接动量轮，所述转接单元上周向安装有若干个隔振单元，且所述隔振单元可在所述转接单元上进行径向移动；所述隔振单元上安装有高静低动MR单元，且所述高静低动MR单元位于所述转接单元内；一所述隔振单元包括若干个侧板，且若干个所述侧板相互连接，所述侧板与所述转接单元组成类弹簧框架结构，所述侧板可拆卸连接在转接单元上，所述侧板可在所述转接单元上进行径向移动，通过调整所述侧板的安装位置，可实现隔振装置的刚度可调；所述高静低动MR单元包括芯柱，所述芯柱外设置金属橡胶，所述金属橡胶外设置有外壳，所述芯柱顶部穿设出外壳与所述转接单元顶部可拆卸连接，所述外壳的底部与所述转接单元的底部可拆卸连接，通过调整所述金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，实现高静低动刚度的效果，与所述类弹簧框架结构配合后可实现拓宽隔振频带的作用。
[0009]优选的，所述转接单元包括上转接盘和下转接盘，且所述上转接盘和下转接盘上周向开设有若干安装槽，所述侧板的顶部和底部分别与所述安装槽相适配，所述侧板、上转接盘和下转接盘组成类弹簧框架结构。
[0010]优选的，若干所述侧板的顶部通过上安装板连接，若干所述侧板的底部通过下安装板连接，相邻所述侧板间存在有间距，所述侧板的顶部和底部分别与所述上转接盘的安装槽和下转接盘的安装槽可拆卸连接。
[0011]优选的，所述侧板的通孔中心到所述上转接盘和到所述下转接盘的距离为d1，所述d1的调整范围为50mm
‑
60mm。
[0012]优选的，所述金属橡胶包括套设在所述芯柱上的第一金属橡胶和第二金属橡胶，所述芯柱包括长轴段、推力盘和短轴段，且所述长轴段和短轴段分别固接在所述推力盘两侧，所述长轴段上套接有第一金属橡胶，所述短轴段上套接有第二金属橡胶，且所述长轴段依次贯穿第一金属橡胶和外壳，所述长轴段延伸至所述外壳外部，所述短轴段穿设在所述第二金属橡胶内，且所述短轴段位于所述外壳内，所述长轴段的顶部与所述上转接盘顶部螺纹连接。
[0013]优选的，所述外壳包括顶盖和底盖，所述顶盖和底盖可拆卸连接，所述长轴段贯穿所述顶盖延伸至所述顶盖外，且所述底盖与所述下转接盘螺纹连接，所述顶盖和所述第一金属橡胶之间与所述底盖和所述第二金属橡胶之间设置有预压缩量；如图11所示，当位移小于时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为和；当位移超过时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为和。
[0014]当位移小于时，高静低动MR单元的刚度为和；当位移超过时，高静低动MR单元的刚度和阻尼分别为和。根据材料力学，高静低动MR单元为系统提供的刚度和阻尼为和，则当位移小于时，系统的总刚度为，阻尼为，当位移超
过时，系统的总刚度为，。
[0015]优选的，所述第一金属橡胶和第二金属橡胶的尺寸设计原则如下：金属橡胶轴向接触面积 ；金属橡胶径向接触面积；金属橡胶圆弧面面积；金属橡胶的尺寸为其中R1为金属橡胶中心通孔的半径，R2为金属橡胶水平面的半径，R3为金属橡胶的半径，R4为金属橡胶圆弧面的半径，H1为金属橡胶径向接触面到金属橡胶圆弧面的高度，x0为金属橡胶轴向、径向和圆弧方向的各向预压缩量。
[0016]优选的，所述属橡胶轴向接触面面积S1是金属橡胶径向接触面面积S2的0.5倍,所述金属橡胶轴向接触面面积S1是金属橡胶圆弧面面积S3的0.5倍。
[0017]优选的，所述短轴段的长度小于所述上转接盘与所述下转接盘在发射段载荷下的最大轴向相对位移。
[0018]优选的，所述顶盖上的顶盖通孔孔径与所述长轴段外径所留间隙为，且所述间隙大于所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，用于安装动量轮（A），实现对所述动量轮（A）振动能量的耗散和隔离；其特征在于：高静低动刚度隔振装置（B）包括转接单元，所述转接单元上可拆卸连接动量轮，所述转接单元上周向安装有若干个隔振单元，且所述隔振单元可在所述转接单元上进行径向移动；所述隔振单元上安装有高静低动MR单元（5），且所述高静低动MR单元（5）位于所述转接单元内；一所述隔振单元包括若干个侧板（4），且若干个所述侧板（4）相互连接，所述侧板（4）与所述转接单元组成类弹簧框架结构，所述侧板（4）可拆卸连接在转接单元上，所述侧板（4）可在所述转接单元上进行径向移动，通过调整所述侧板（4）的安装位置，可实现隔振装置的刚度可调；所述高静低动MR单元（5）包括芯柱（7），所述芯柱（7）外设置金属橡胶，所述金属橡胶外设置有外壳，所述芯柱（7）顶部穿设出外壳与所述转接单元顶部可拆卸连接，所述外壳的底部与所述转接单元的底部可拆卸连接，通过调整所述金属橡胶的尺寸、相对密度和预压缩量，实现高静低动刚度的效果，与所述类弹簧框架结构配合后可实现拓宽隔振频带的作用。2.根据权利要求1所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述转接单元包括上转接盘（1）和下转接盘（6），且所述上转接盘（1）和下转接盘（6）上周向开设有若干安装槽，所述侧板（4）的顶部和底部分别与所述安装槽相适配，所述侧板（4）、上转接盘（1）和下转接盘（6）组成类弹簧框架结构。3.根据权利要求2所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：若干所述侧板（4）的顶部通过上安装板（4a）连接，若干所述侧板（4）的底部通过下安装板（4d）连接，相邻所述侧板（4）间存在有间距，所述侧板（4）的顶部和底部分别与所述上转接盘（1）的安装槽和下转接盘（6）的安装槽可拆卸连接。4.根据权利要求1或3所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述侧板（4）的通孔中心到所述上转接盘（1）和到所述下转接盘（6）的距离为d1，所述d1的调整范围为50mm
‑
60mm。5.根据权利要求2所述的动量轮的可调刚度的高静低动刚度隔振装置，其特征在于：所述金属橡胶包括套设在所述芯柱（7）上的第一金属橡胶（10）和第二金属橡胶（11），所述芯柱（7）包括长轴段（7b）、推力盘（7c）和短轴段（7d），且所述长轴段（7b）和短轴段（7d）分别固接在所述推力盘（7c）两侧，所述长轴段（7b）上套接有第一金属橡胶（10），所述短轴段（7d）上套接有第二金...
【专利技术属性】
技术研发人员：马艳红，金富蕴，王永锋，洪杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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