压电液体惯性隔振器制造技术

一种具有主动调谐元件的可调谐隔振器，该隔振器包括壳体、流体腔和至少一个调谐端口。将活塞弹性设置于壳体内。将隔振流体安装在流体腔和调谐端口中。可调谐隔振器可以使用固态调谐物质方法或者液体调谐物质方法。主动振动元件优选地为固态致动器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及一种主动振动控制。具体而言，本专利技术涉及对承受谐和或者振荡位移或者力作用的结构或者实体的机械振动进行隔离的方法和设备。本专利技术适用于航空器领域，尤其是，直升机和其它旋转机翼的航空器。
技术介绍
多年以来，人们一直致力于设计用于隔离从振动体传递到其它实体的振动隔振设备。在需要将振荡或者振动设备(诸如，发动机)的振动从结构的其余部分隔离出来的诸多领域中，此类设备十分适用。典型的振动隔离和衰减设备(“隔离器”)采用机械系统元件(弹簧和质量块)的不同组合，对整个系统的频率响应特性进行调整，以在系统中所关心的结构中实现可接受的振动水平。广泛应用这些隔振器的领域之一为航空器，其中，使用隔振系统以将机身或者航空器的其它部分从诸如谐和振动的机械振动中隔离出来，这些谐和振动与推进系统有关，源自航空器的发动机、传动部分和螺旋桨或旋翼。隔振器与现有技术中被误称为“隔离器”的减震装置明显不同。用于振动的简单力学公式如下F=mx··+cx·+kx]]>隔振器使用惯性力 来消除弹力(kx)。另一方面，减震装置使用损耗效应 来从振动系统中去除能量。在设计航空器隔振系统时，一个重要的工程目的是最小化长度、重量和包括隔离设备的横截面在内的整体尺寸。这是与航空器相关的所有工程工作的首要目的。在设计和制造直升机和其它旋转机翼航空器(例如，倾斜旋翼航空器)时显得尤其重要，这是由于需要克服航空器的静负载，并且由此与固定机翼航空器相比一定程度限制了其有效载荷。在设计隔振系统时，另外一个重要的工程目的是保存工程资源，其已经花费在航空器的其它方面的设计或者隔振系统中。换言之，一个重要的工业目的是增强隔振系统的性能，而无需对现有隔振系统中的所有部件进行根本的再建或者完全重新设计。在隔振领域中，尤其是应用于航空器和直升机的隔振领域中，标志性开端公开于1980年12月2日向Halwes等共同授权的题为“振动抑制系统(Vibration Suppression System)”的美国专利No.4236607(Halwes‘607)中。在此引入Halwes‘607做为参照。Halwes‘607公开了一种隔振器，其中使用稠密低粘度流体用作“调谐”物，以抵销或者消除通过隔振器传输的振荡力。这种隔振器采用的原理为振动物的加速度与其位移的相位差为180°。在Halwes‘607中认为，稠密低粘度流体的惯性特征与活塞结构所引起的液压优势一起，能够控制反相加速度，以产生平衡力，从而削弱或者消除振动。与其现有技术相比，Halwes‘607提供了更加紧凑、可靠和有效的隔振器。Halwes‘607所期望的最初的稠密低粘度流体为水银，其具有毒性和极强的腐蚀性。从Halwes的早期专利技术开始，此领域内的多数工作致力于将水银替换为流体，或者改变单个隔振器的动态响应，以削弱不同的振动模式。后者的示例可见于1995年8月8日向McKeown等共同授权的题为“液压惯性隔振器(Hydraulic Inertial Vibration Isolator)”的美国专利No.5439082(McKeown‘082)中。此处引入McKeown‘082做为参照。有几个因素影响Halwes式隔振器的性能和特征，包括所使用流体的密度和粘性、隔振器部件的相对尺寸等等。此类隔振器设计的一种改进公开于2000年1月4日向Stamps等共同授权的题为“改进隔振的方法和装置(Methodand Apparatus for Improved Isolation)”的美国专利No.6009983(Stamps‘983)中。在Stamps‘983中，在调谐通道的各个端部使用复合半径，以显著地提高隔振器性能。此处引入Stamps‘983做为参照。
技术实现思路
尽管上述专利技术表示了隔振器领域中的巨大进步，但是存在一些不足，尤其是在对隔振器进行主动调谐的能力方面。因此，本专利技术的目的在于提供一种隔振系统，其中可以对隔振器进行主动调谐。本专利技术的另一目的在于提供一种隔振器，允许隔振器的主动调谐以及对多重谐波进行同时振动处理。本专利技术的另一目的在于提供一种隔振器，允许隔振器的主动调谐，以及允许主动“负”阻尼而产生接近零的振动传输率。本专利技术的另一目的在于提供一种隔振器，允许通过使用用以致动的压电元件对隔振器进行主动调谐。这些和其他目的可以通过提供一种具有主动调谐元件的可调谐隔振器得以实现，该可调谐隔振器包括壳体，该壳体确定流体腔。将活塞设置于壳体内。将隔振流体设置于流体腔内。具有预定直径的通道穿过活塞延伸，以允许隔振流体从一个流体腔流到另一流体腔。可调谐隔振器可以采用固态调谐物质(tuning mass)方法或者流体调谐物质方法。在任一种情况下，将主动调谐元件或致动器设置在流体腔中，以选择性地改变隔振器的动态特性。优选地，由在该通道的预定长度上延伸的复合半径确定相对扩大部分。在随后的书面描述中，将可以明晰其它的目的、特征和优点。附图说明在所附权利要求中描述了认为是本专利技术特征的新颖性特征。然而，通过结合附图参照随后的详细描述，将极好地理解本专利技术本身、优选使用模式及其进一步特征和优点。其中图1是根据本专利技术的直升机的透视图；图2A是在飞机模式中根据本专利技术的倾斜旋翼航空器的俯视图；图2B是在直升机模式中根据本专利技术的倾斜旋翼航空器的透视图；图3是在飞机模式中根据本专利技术的四轮倾斜旋翼航空器的透视图；图4A是现有技术液体惯性减振器的剖视图；图4B是图4A的现有技术惯性减振器的作用力示意图；图4C是图4A的现有技术惯性减振器的振幅-频率特性曲线图；图5A是根据本专利技术的可调谐隔振器优选实施例的机械等效模型；图5B是图5A的可调谐隔振器横截面的简化示意图；图6A是根据本专利技术的可调谐隔振器可选实施例的机械等效模型；图6B是图6A的可调谐隔振器横截面的简化示意图；图7A是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例的机械等效模型；图7B是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例横截面的简化示意图；图7C是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例横截面的简化示意图；图7D是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例横截面的简化示意图；图8是根据本专利技术的可调谐隔振器的优选实施例的剖视图；图9显示的是根据本专利技术的可调谐隔振器的可选实施例的剖视图；图10是用于根据本专利技术的隔振器的频率阶跃变化机构的剖视图；图11是根据本专利技术的隔振器的流体结构模型的透视图；图12是根据本专利技术的可调谐隔振器的垂直速度-机身位置曲线；图13是示出沿着图8的XIII-XIII剖开的根据本专利技术的两组三个主动可调谐元件的结构的剖面示意图；图14是图8的可调谐隔振器的可选实施例的剖视图；图15是图14的偏流器的放大透视图；图16是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例的剖面示意图；图17A是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例的剖视图；图17B是示出图17A的可调谐隔振器的主动衰减示意图；图18是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实施例的剖视图；图19A-19C是图18的隔振器的流体调谐端口的隔离频率、面积比以及转折的长度和数目的方程；图20A和20B是根据本专利技术的可调谐隔振器的另一可选实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔振器，包括：壳体；弹性设置于壳体内的活塞，该活塞用于连接第一主体；由壳体和活塞确定的第一流体腔和第二流体腔；使第一流体腔和第二流体腔流体连通的调谐端口；设置于调谐端口中的调谐物质；以及至 少一个结合于活塞的致动器，用于选择性地将力传输到活塞上。

【技术特征摘要】
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【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，泰奥李，小戴维E赫弗利，罗伯特J帕斯卡尔，
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：US[美国]