[发明专利]一种基于阵列板弹簧和约束阻尼结构的减振器

说明书

一种基于阵列板弹簧和约束阻尼结构的减振器，属于航天器减振和隔振技术领域。本发明包括多组阵列布置的阻尼板弹簧、内圈螺母、外圈螺母、内支撑轴、外支撑筒、轴端转接杆、筒端转接杆和限位块；阻尼板弹簧沿轴向阵列叠加，布置在支撑筒内部；内圈螺母和内支撑轴将阵列阻尼板弹簧的内圈压紧固定；外圈螺母和外支撑筒将阵列阻尼板弹簧的外圈压紧固定；轴端转接杆与内支撑轴固定链接，提供轴端对外机械接口；筒端转接杆与外支撑筒固定链接，提供轴端对外机械接口。

技术领域

本发明涉及一种基于阵列板弹簧和约束阻尼结构的减振器，属于航天器减振和隔振技术领域。

背景技术

在航天器的寿命周期内，发射过程中的振动环境最为恶劣，期间受到载荷作用主要包括：发动机推力噪声；整流罩上的气动噪声；发动机的点火、关机、级间分离和整流罩分离引起的冲击等。恶劣的振动环境对卫星的设计和生存产生不良影响，甚至造成发射失败。为了保证卫星发射过程中的安全性，需要对敏感元件或者仪器进行减振或隔振处理。

目前，航天器中的被动减振器一般采用利用粘弹性阻尼材料剪切变形，将振动的机械能转化为耗散的热能，从而达到减振效果(例如专利CN104879414、CN108910151)，因工作原理限制，传统形式的阻尼减振器阻尼损耗因子一般较小，且体积重量较大，阻尼胶实施工艺较为复杂，因而适应性较差，无法满足多样化的空间负载和振动工况需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于阵列板弹簧和约束阻尼结构的减振器，具有较大的阻尼损耗因子和较宽的振动适应性，减振器的主要性能由特定几组关键参数决定，因而可以通过调整设计参数设计不同减振需求的减振器，可进一步发展为系列化、型谱化的产品。

本发明的技术解决方案是：一种基于阵列板弹簧和约束阻尼结构的减振器，包括多组阵列布置的阻尼板弹簧、内圈螺母、外圈螺母、内支撑轴、外支撑筒、轴端转接杆、筒端转接杆和限位块；

阻尼板弹簧沿轴向阵列叠加，布置在支撑筒内部；

内圈螺母和内支撑轴将阵列阻尼板弹簧的内圈压紧固定；外圈螺母和外支撑筒将阵列阻尼板弹簧的外圈压紧固定；

轴端转接杆与内支撑轴固定链接，提供轴端对外机械接口；筒端转接杆与外支撑筒固定链接，提供轴端对外机械接口。

进一步地，所述减振器的支撑单元为带约束阻尼结构的板弹簧，多组阻尼板弹簧阵列叠加使用，提供特定刚度的减振支撑结构。

进一步地，所述减振器的板弹簧设有圆周均布的切槽，构成沿轴向的挠性结构；板弹簧的内圈和外圈能够在外部激励作用下产生轴向错动；两端限位块对轴向错动行程进行限位。

进一步地，所述板弹簧的切槽形状为螺旋曲线。

进一步地，所述减振器的阻尼板弹簧采用约束阻尼结构形式，约束阻尼包括基层、阻尼层和约束层：基层为所述板弹簧，为弹性金属材料；约束层为金属材料，约束层结构尺寸与基层不同；阻尼层为黏弹性阻尼材料，粘接在基层和约束层之间。

进一步地，所述减振器的阻尼板弹簧采用双面约束阻尼结构。

进一步地，所述约束阻尼结构的损耗因子为：

η为约束阻尼结构的损耗因子；g为与双面剪切有关的系数；E₁为基层材料的弹性模量；E₃为约束层材料的弹性模量；H₁为基层材料的厚度；H₂为阻尼层材料的厚度；H₃为约束层材料的厚度；β_G为对应于剪切应力的阻尼材料的损耗因子；f为约束阻尼结构的损耗因子；G为阻尼材料储能剪切模量；P为阻尼阻尼结构弯曲振动波数。