专利名称：直升机旋翼液弹阻尼器及其工作方法
技术领域：
本发明是直升机旋翼液弹阻尼器及其工作方法，属于直升机旋翼系统的摆振阻尼
O
背景技术：
直升机旋翼摆振阻尼器是直升机旋翼系统的关键部件之一，为旋翼桨叶的摆振运动提供附加阻尼、匹配刚度，防止因桨叶的摆振后退型模态与起落架或机体耦合而发生不稳定现象。阻尼器的型式有摩擦阻尼器、液压阻尼器、粘弹阻尼器、液弹阻尼器等多个种类。 相比摩擦和液压阻尼器而言，粘弹阻尼器利用弹性体的剪切变形提供弹性刚度和阻尼，结构简单、可靠性高、维护性好，但是粘弹阻尼器能够提供的阻尼相对较小；而液压阻尼器利用液体流经小孔产生压强差来产生阻尼，但在小振幅的时候弹性刚度和阻尼都是随着频率增大而减小的，有时难以满足需求。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种动力学性能稳定，减振、消振能力强的直升机旋翼摆振阻尼器及其工作方法。一种直升机旋翼液弹阻尼器，其特征在于包括外壳、安装于外壳内的连杆、分别安装于外壳上下两端的第一关节轴和第二关节轴，其中第一关节轴与连杆上端固定，第二关节轴与外壳下端固定；上述外壳与连杆之间从上至下依次套装有上粘结体、套筒、下粘结体，所述上粘结体、套筒和下粘结体轴向固定于连杆上；位于上粘结体和下粘结体之间在套筒外侧还安装有油液补偿器；油液补偿器与套筒之间具有阻尼环缝；上述上粘结体和下粘结体结构一样，由内至外依次包括金属内筒、橡胶层、金属外筒，该橡胶层与所述的金属内筒、金属外筒硫化粘结；上述外壳上端还安装有挡于金属外筒外的顶盖；上述油液补偿器包括上端盖和下端盖；其中上端盖上部和下端盖的下部具有与阻尼环缝连通的工作油腔； 其中上端盖与下端盖之间具有环形补偿腔；上端盖或下端盖具有使环形补偿腔与工作油腔相通的补偿通道；环形补偿腔内安装有环形活塞及弹簧。所述直升机旋翼液弹阻尼器的工作方法，其特征在于当第一关节轴和第二关节轴轴向相对拉动时，第一关节轴通过连杆带动金属内筒，第二关节轴通过外壳和顶盖带动金属外筒，使金属内筒和金属外筒轴向相对运动，橡胶层剪切变形产生弹性刚度和阻尼；金属内筒和金属外筒轴向相对运动导致上、下工作油腔体积的变化，引起油液通过阻尼环缝在上、下工作油腔之间流动，产生阻尼；由于工作时间长，引起油液温度变化，进而致使油液体积变化；油液通过补偿通道进入环形补偿腔，使环形活塞在环形补偿腔内上下移动。本液弹阻尼器具有以下有益效果
1、本液弹阻尼器综合了粘弹阻尼器和液压阻尼器的优点，具有稳定的动力学性能和强减振、消振能力，可靠性高。与粘弹阻尼器相比，在不增加结构几何尺寸的基础上，可以获得很高的损耗系数，且损耗系数随振动的幅值和频率变化平缓。2、本液弹阻尼器的输出刚度和阻尼具有可调整性，针对不同的旋翼摆振刚度和阻尼需求，调整阻尼器部分几何尺寸、更换不同材料的橡胶或油液即可实现。因此适用范围广，保证不同型号的直升机在工作状态下不发生“地面共振”和“空中共振”的不稳定现象，提高直升机的安全性。3、本液弹阻尼器结构简单，重量轻，各部件拆卸方便，维护检修很方便。4、本液弹阻尼器中的油液补偿器， 保证了液弹阻尼器工作油液的体积恒定，解决了油液因为温度变化产生体积变化带来的影响，保证了液弹阻尼器工作性能的稳定，适应性强。5、本液弹阻尼器中的油液补偿器采用刚性弹簧，拆卸方便，相对于气体补偿不用考虑密封问题，工艺上更易实现，且根据工作需求更易调整，很好的实现油液补偿的目的。
图1是本发明的液弹阻尼器的剖视图； 图2是本发明的液弹阻尼器的半剖面图； 图3是本发明中油液补偿器的放大剖视图； 图4是本发明中油液补偿器的剖面图5是本发明中油液补偿器内部结构的放大示意图； 图6是本发明中油液补偿器内部结构的剖视图； 图中标号名称1.第一杆端关节轴承，2.第一六角螺母，3.第一平垫圈， 4.连杆，5.上粘结体，6.套筒，7.第一 0形圈，8.第一十字槽盘头螺钉，9.油液补偿器，10.第二十字槽盘头螺钉，11.第二 0形圈，12.下粘结体，13.外壳，14.第二平垫圈，15.第二六角螺母，16.第二杆端关节轴承，17.第三六角螺母，18.第三平垫圈， 19.工作油腔，20.下端盖，21.弹簧，22.环形活塞，23.环形补偿腔，24.上端盖，25. 补偿通道，26.阻尼环缝，27.金属外筒，28.橡胶层，29.金属内筒，30.顶盖，31.第三0 形圈，32.第四0形圈，33.下环形垫块，34.上环形垫块。 具体实施办法
直升机旋翼液弹阻尼器主要由外壳、金属内外筒与橡胶粘结体、连杆、套筒、杆端关节轴承和油液补偿器等组成，结合附图可对本发明进一步说明。在图1、图2中，展示了直升机旋翼液弹阻尼器的整体和内部结构图。本液弹阻尼器主要由外壳13、金属内外筒与橡胶粘结体5、12、连杆4、套筒6、杆端关节轴承1、16 和油液补偿器9等组成。根据刚度和阻尼需求确定橡胶层观材料和尺寸，由配套模具保证金属内筒四、外筒27的相对位置和橡胶成型形状，在高温高压下将橡胶压入金属内筒四与金属外筒27之间整体硫化成型。本机构中，套筒6与油液补偿器9之间形成阻尼环逢沈， 根据阻尼需求选择套筒6尺寸和油液材料。组装时，通过连杆4，将上、下金属内外筒与橡胶粘结体5、12、套筒6、油液补偿器9相连，并加六角螺母17锁紧固定，保证两金属内筒轴向运动的一致性。经注油孔加注油液，加注完成后旋入螺钉8、10封闭注油孔。整体压入液弹阻尼器外壳13后，旋入顶盖30，完成液弹阻尼器的装配。通过第一和第二杆端关节轴承1、 16，旋翼液弹阻尼器即可与旋翼桨榖、桨叶相连。现介绍本液弹阻尼器的工作方法。当第一和第二杆端关节轴承1、16轴向相对拉动时，第一杆端关节轴承1通过连杆4带动金属内筒四，第二杆端关节轴承16通过外壳13 和顶盖30带动金属外筒27，使金属内筒四和金属外筒27轴向相对运动，橡胶层观发生剪切变形，由于橡胶的弹性和橡胶分子的内摩擦，产生弹性刚度和阻尼。由上、下金属内外筒与橡胶粘结体5、12、油液补偿器9和套筒6形成的工作油腔19被油液补偿器9隔为两部分，两油腔间通过阻尼环缝26相连，在工作油腔19及阻尼环缝沈内均充满了高阻尼的油液。金属内筒四和金属外筒27的相对运动导致上、下工作油腔19体积变化，引起油液通过阻尼环逢沈在上、下工作油腔19之间流动，产生压强差，从而产生粘滞阻尼。在图3 图6中，展示了旋翼液弹阻尼器的油液补偿器9内部结构图。油液补偿器9包括上端盖M和下端盖20。上端盖M或下端盖20具有与工作油腔19相通的补偿通道25，上端盖M和下端盖20之间具有环形的补偿腔23，环形补偿腔23内具有环形活塞22和弹簧21。上环形垫块34和下环形垫块33分别均勻开有相同的槽，同槽数量的弹簧 21压于其中。上环形垫块34和下环形垫块33分别压入油液补偿器9的环形活塞22和下端盖20的凹槽中，然后整体压入环形补偿腔23内，压紧上、下端盖对、20，组装完成油液补偿器9。本液弹阻尼器中油液补偿器的工作原理。液弹阻尼器的工作时间增长，引起油液温度变化，由于热胀冷缩的原因，油液体积会发生变化。由于上端盖M上部具有使油液补偿器9环形补偿腔23与工作油腔19相通的补偿通道25，当油液体积变化时，油液通过补偿通道25进入环形补偿腔23，根据弹簧21的恢复特性，环形活塞22可以在环形补偿腔23 内上、下移动，达到油液补偿的目的。本发明的部分机构不是一成不变的，金属内外筒、套筒、油液补偿器的尺寸及橡胶、油液材料均是可以根据工作要求进行更换。
权利要求
1.直升机旋翼液弹阻尼器，其特征在于包括外壳(13)、安装于外壳(13)内的连杆(4)、分别安装于外壳(13)上下两端的第一关节轴(1)和第二关节轴(16)，其中第一关节轴(1)与连杆(4)上端固定，第二关节轴(16) 与外壳(13)下端固定；上述外壳(13)与连杆(4)之间从上至下依次套装有上粘结体(5)、套筒(6)、下粘结体 (12)，所述上粘结体(5)、套筒(6)和下粘结体(12)轴向固定于连杆(4)上；位于上粘结体(5)和下粘结体(12)之间在套筒(6)外侧还安装有油液补偿器(9);油液补偿器(9)与套筒(6)之间具有阻尼环缝(26)；上述上粘结体(5)和下粘结体(12)结构一样，由内至外依次包括金属内筒(29)、橡胶层(28)、金属外筒(27)，该橡胶层(28)与所述的金属内筒(29)、金属外筒(27)硫化粘结； 上述外壳(13)上端还安装有挡于金属外筒(27)外的顶盖(30)； 上述油液补偿器(9)包括上端盖(24)和下端盖(20)；其中上端盖(24)上部和下端盖 (20)的下部具有与阻尼环缝(26)连通的工作油腔(19)；其中上端盖(24)与下端盖(20) 之间具有环形补偿腔(23);上端盖(24)或下端盖(20)具有使环形补偿腔(23)与工作油腔 (19)相通的补偿通道(25)；环形补偿腔(23)内安装有环形活塞(22)及弹簧(21)。
2.根据权利要求1所述直升机旋翼液弹阻尼器的工作方法，其特征在于当第一关节轴(1)和第二关节轴(16)轴向相对拉动时，第一关节轴(1)通过连杆(4) 带动金属内筒(29)，第二关节轴(16)通过外壳(13)和顶盖(30)带动金属外筒(27)，使金属内筒(29)和金属外筒(27)轴向相对运动，橡胶层(28)剪切变形产生弹性刚度和阻尼； 金属内筒(29)和金属外筒(27)轴向相对运动导致上、下工作油腔(19)体积的变化，引起油液通过阻尼环缝(26)在上、下工作油腔(19)之间流动，产生阻尼；由于工作时间长，引起油液温度变化，进而致使油液体积变化；油液通过补偿通道 (25)进入环形补偿腔(23)，使环形活塞(22)在环形补偿腔(23)内上下移动。
全文摘要
本发明是直升机旋翼液弹阻尼器及其工作方法，属于直升机旋翼系统的摆振阻尼器。该阻尼器，包括外壳(13)、安装于外壳(13)内的连杆(4)、分别安装于外壳(13)上下两端的第一关节轴(1)和第二关节轴(16)，其中第一关节轴(1)与连杆(4)上端固定，第二关节轴(16)与外壳(13)下端固定；上述外壳(13)与连杆(4)之间从上至下依次套装有上粘结体(5)、套筒(6)、下粘结体(12)；位于上粘结体(5)和下粘结体(12)之间在套筒(6)外侧还安装有油液补偿器(9)。本发明具有动力学性能稳定，减振、消振能力强的优点。
文档编号F16F15/04GK102278413SQ20111013262
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者朱成成, 李家春, 杨卫东, 武珅 申请人:南京航空航天大学