用于改进振动隔离的方法及设备技术

振动隔离器，包括限定了流体腔室的壳体、活塞组件、调谐通道、以及用于改变振动隔离器的隔离频率的可开关的流体路径组件。该活塞组件被弹性地置于壳体之内。振动调谐流体被允许在壳体内流动。在可开关流体路径组件中阀的致动作用选择性地控制在可开关流体路径组件中的流体流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及主动的振动控制。更具体地说，本申请涉及的方法和设备用于隔离在承受谐波的或振荡的位移或力的结构或物体上的机械振动。本申请非常适用于航空器领域，尤其是直升机和其他旋翼航空器。
技术介绍
多年来，人们一直致力于设计用来隔离振动体的设备，以防止其将振动传送到其他物体。这样的设备在希望将振动或振荡的设备的振动隔离起来的各种
中都有用处，例如将发动机同结构中的其他部分隔离。典型的振动隔离和衰减装置(“隔离器”)采用机械系统的元件(弹簧和物质)的各种组合来调整整个系统的频率响应特性，以使系统中的重要结构的振动达到可接受的水平。在这些
之中，隔离器有着大量应用的一个领域就是航空器，其中振动隔离系统被用于将机身或航空器的其他部分同机械振动隔离开来，例如与推进系统相关的谐波振动，它产生于航空器的发动机、变速器以及螺旋桨或旋^r ο振动隔离器与现有技术中被误指为是“隔离器”的阻尼装置是可区别的。一个简单的振动力方程给出如下F = mx + cx+ kx振动隔离器采用惯性力(m'x )来抵消弹性力(kx)。而另一方面，阻尼装置是考虑利用耗散作用(CX )来消除振动系统的能量。在设计航空器的振动隔离系统时，一个重要的工程目标是最小化隔离装置的长度、重量和包括横截面在内的总体尺寸。这是所有和航空器相关的工程努力的首要目标。这在直升机和其他旋转翼航空器(例如倾转旋翼机)的设计和制造中尤为重要，这些航空器需要克服自重进行悬停，因此相比固定翼航空器，其在有效载荷方面有些受到限制。在振动隔离系统设计中的另一个重要的工程目标是节省工程资源，这种工程资源已在航空器的其他方面或者振动隔离系统的设计中被消耗了。换句话说，对振动隔离系统的性能做渐进式的改进是重要的工业目标，这种改进不要求对现有的振动隔离系统中已存在的所有组元进行彻底的再设计或者完全地重新设计。在振动隔离领域，尤其是在航空器和直升机的应用中，于1980年12月2日授予 Halwes等人，名为“振动抑制系统(Vibration Suppression System) ”的共同受让美国专利第4236607号(Halwes，607)开启了新的里程。Halwes，607通过引用结合于此。Halwes，607 披露一种隔振器，其中使用了高密度、低粘度的流体作为“调谐”物质来平衡或抵消通过隔离器传输的振荡力。这种隔离器采用的原理是振荡物质的加速度与其位移是180°异相的。在Halwes’ 607中，认为高密度、低粘度的流体的惯性特征与通过活塞配置产生的液压优势结合，能够利用异相的加速度来产生平衡力以衰减或抵消振动。Halwes'607提供的隔离器较之现有技术中所提供的更加紧凑、可靠和高效。HalweS’607设想的最初的高密度、低粘度流体是汞，但汞是有毒物质，并具有很强的腐蚀性。自Halwes在先的专利技术以来，在这方面的努力已指向取代作为流体的汞或改变单个隔离器的动态响应以衰减不同振动模式。后者的一个例子可在于1995年8月8日授予 McKeown 等人，名为“液压惯性振动隔离器(Hydraulic Inertial Vibration Isolator)” 的共同受让美国专利第讨39082号(McKeown，082)中找到。McKeown，082通过引用结合于此。有几个因素影响Halwes型隔离器的性能和特征，包括采用的流体的密度和粘度、 隔离器的组元的相对尺寸，以及类似因素。于2000年1月4日授予Mamps等人，名为“用于改进隔离的方法和设备(Method and Apparatus for Improved Isolation) ”的共同受让美国专利第6009983号6tampS，98;3)披露了对这种隔离器的设计的一种改进。在Mamps，983 中，在调谐通道的各端采用了复合半径以显著地改进隔离器的性能。Mamps’983通过引用结合于此。对Halwes型隔离器的设计进行改进的另一个方面指向改变隔离器的频率的手段，用于增加隔离器在运行过程中的有效性。于1995年7月25日授予Smith等人，名为“振动隔离系统(Vibration Isolation System) ”的共同受让美国专利第5435531号 (Smith’ 531)披露了对这种隔离器的设计的一种改进。在Smith’ 531中，在调谐通道的内壁使用了轴向伸缩套管以改变调整通道的长度，从而改变隔离频率。可调谐的Halwes型隔离器的设计的另一个发展披露于1998年1月6日授予Smith等人，名为“振动隔离系统” 的共同受让美国专利第5704596号(Smith，596)。在Smith，596中，套管用在调谐通道的内壁上以改变调谐通道自身的横截面面积，从而改变在操作中的隔离频率。Smith’ 531和 Smith’ 596都是主动地调谐隔离器的值得注意的尝试。在振动隔离领域的另一个发展是在2004年2月M日授予Smith等人，名为 “用于改进振动隔离的方法禾口设备(Method and Apparatus for Improved Vibration Isolation)，，的共同受让美国专利第6695106号中披露的可调谐振动隔离器，该专利通过引用结合于此。虽然上述发展代表了振动隔离领域的长足的进步，但许多不足之处依然存在。 附图说明确信是本申请的特征的新特点在所附的权利要求中提出。然而，本申请自身以及使用的优选模式，及其进一步的目标和优势则通过参考以下详细描述，并结合附图一起阅读可被最好地理解图1是根据本申请的直升机的透视图；图2A是根据本申请的倾转旋翼机在飞机模式下的平面图；图2B是根据本申请的倾转旋翼机在直升机模式下的透视图；图3是根据本申请的四倾转旋翼机在飞机模式下的透视图；图4A是现有技术中液体惯性振动消除器的剖视图；图4B是现有技术中液体惯性振动消除器的受力图；图4C是图4A的现有技术中液体惯性振动消除器的振幅与频率关系图；图5是根据本申请的优选实施例的可开关的流体路径的液体惯性振动消除器的剖视图6是根据本申请的可开关的流体路径的液体惯性振动消除器的替代实施例的剖视图；以及图7是根据本申请的可开关的流体路径的液体惯性振动消除器的另一个替代实施例的剖视具体实施例方式参考图1，在图中示出了根据本申请的直升机11。直升机11具有机身13和主旋翼组件15，包括主旋翼桨叶17和主旋翼轴18。直升机11具有尾旋翼组件19，包括尾旋翼桨叶21和尾旋翼轴20。主旋翼桨叶17大致绕主旋翼轴18的竖直的轴线16转动。尾旋翼桨叶21大致绕尾旋翼轴20的横向的轴线22转动。直升机11还包括根据本申请的振动隔离系统以将机身13或直升机11的其他部分同机械振动隔离，例如与推进系统相关的谐波振动，它产生于直升机11的发动机、变速器以及旋翼。本申请也可用于其他类型的旋转翼航空器。现在参考图2A和2B。在图中示出了根据本申请的倾转旋翼机111。与常规的倾转旋翼航空器相同，旋翼组件113a和11 由机翼11 和11 承载，并且各自被布置在机翼11 和11 的端部116a和116b。倾转旋翼组件113a和11 包括发动机舱120a和120b，发动机舱120a和120b分别承载倾转旋翼机 111的发动机和变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·R·史密斯，弗兰克·B·斯坦普斯，
申请(专利权)人：贝尔直升机泰克斯特龙公司，
类型：发明
国别省市：