永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力吸振器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)在進(jìn)行高機(jī)動(dòng)性飛行時(shí)，氣流經(jīng)過(guò)機(jī)翼會(huì)發(fā)生分離形成分離渦，在某些情況下，分離渦在到達(dá)飛機(jī)垂尾之前會(huì)發(fā)生破裂，形成高度紊亂的非定常尾渦流，尾渦流往往會(huì)直接擊打在飛機(jī)垂尾上，這極大的限制了其機(jī)動(dòng)飛行包線，發(fā)生嚴(yán)重的抖振現(xiàn)象，引起飛機(jī)垂尾振動(dòng)疲勞斷裂。在航空事業(yè)快速發(fā)展的過(guò)程中，飛機(jī)垂尾的抖振問(wèn)題嚴(yán)重影響飛機(jī)安全性和舒適性，逐漸引起了研究者的重視。
[0003]采用動(dòng)力吸振器來(lái)抑制飛機(jī)垂尾抖振是一種常見(jiàn)的方法，它一般分為:主動(dòng)型、被動(dòng)型、半主動(dòng)型和混合型四種形式。對(duì)于動(dòng)力吸振器的理論研究證明，動(dòng)力吸振器存在一個(gè)最佳的阻尼系數(shù)和彈簧剛度，將參數(shù)調(diào)整為此值時(shí)，結(jié)構(gòu)能得到最有效的吸振效果，大于或小于此值，吸振效果將有所降低。為此，在工程實(shí)踐中，都將動(dòng)力吸振器的參數(shù)設(shè)計(jì)為可以調(diào)整。并且要求參數(shù)長(zhǎng)期穩(wěn)定，這樣可以保證結(jié)構(gòu)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有最有效的吸振效果。
[0004]由于同一型號(hào)的飛機(jī)垂尾結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)保持不變，所以高可靠性、高穩(wěn)定性、不需要外界提供能量的被動(dòng)型動(dòng)力吸振器更適用于抖振抑制。被動(dòng)型動(dòng)力吸振器的阻尼環(huán)節(jié)一般采用橡膠材料、油阻尼、摩擦效應(yīng)提供阻尼，但是橡膠材料易氧化，油阻尼器存在漏油、摩擦阻尼易存在磨損。因此，動(dòng)力吸振器的參數(shù)在使用過(guò)程中必將發(fā)生改變，上述阻尼機(jī)制不能滿足飛機(jī)垂尾的制振要求。近年來(lái)，出現(xiàn)了多種永磁式動(dòng)力吸振器，但其多用于對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)或大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)抑制，體型較大，不能應(yīng)用于飛機(jī)垂尾結(jié)構(gòu)中。在ZL02137297.7的發(fā)明專(zhuān)利中，同濟(jì)大學(xué)公開(kāi)了一種電磁渦流耗能調(diào)諧阻尼器，該阻尼器為我國(guó)最早應(yīng)用電渦流耗能原理的阻尼器，可將阻尼系數(shù)設(shè)定在最佳值，并且可保持長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，但體積巨大，只能應(yīng)用于高層建筑中。湖南大學(xué)在公告號(hào)為CN 101761146 B的發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)了一種永磁式電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，該阻尼器采用電渦流作為阻尼元件，具體適用于橋梁剛性吊桿的風(fēng)振控制。以上兩種方案均體積較大，不適用于飛機(jī)垂尾的抖振抑制。山東理工大學(xué)在公開(kāi)號(hào)為CN 102207164 A的發(fā)明發(fā)明承載中公開(kāi)的電磁阻尼減振器雖然體積較小，但是沒(méi)有應(yīng)用最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)吸振器參數(shù)，其不適用于在共振頻率附近的持續(xù)外激勵(lì)作用情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的體積巨大、不適于抑制飛機(jī)垂尾的抖振的不足，本發(fā)明提出了一種永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器。
[0006]本發(fā)明包括定位板、第一導(dǎo)軌、第一直線軸承、套管、配重管、永磁鐵、小連接件、螺旋彈簧、大連接件、第二導(dǎo)軌和第二直線軸承。所述第一導(dǎo)軌、第一直線軸承、永磁鐵、螺旋彈簧、第二導(dǎo)軌和第二直線軸承均位于所述套管內(nèi)，配重管套裝并固緊在所述套管的外圓周表面。其中:
[0007]大連接件固定在所述套管一端的端面。第二直線軸承裝入所述大連接件內(nèi)，并使該第二直線軸承的法蘭內(nèi)端面與所述大連接件的外端面貼靠。第一直線軸承固定在所述套管另一端的端面。所述第一導(dǎo)軌的一端裝入所述第一直線軸承內(nèi)；所述第二導(dǎo)軌的小直徑端裝入所述第二直線軸承內(nèi)，并使該第二導(dǎo)軌小直徑端的端頭裝入第一導(dǎo)軌端面的盲孔中，并且二者之間過(guò)盈配合。
[0008]所述第二導(dǎo)軌大直徑端端面安裝有定位板；所述第一導(dǎo)軌的一端亦安裝有定位板。所述分別位于套管兩端的兩個(gè)定位板外端面之間的距離與該永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器在飛機(jī)垂尾內(nèi)安裝位置處的寬度相等；所述兩個(gè)定位板的外端面為與飛機(jī)垂尾內(nèi)腔型面相配合的弧面。
[0009]所述第一直線軸承、第二直線軸承、第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌均與所述套管同軸。
[0010]小連接件套裝在所述第二導(dǎo)軌的小直徑段上，并使該小連接件的一個(gè)端面與第二導(dǎo)軌上的階梯間形成的端面貼合。螺旋彈簧套裝在第二導(dǎo)軌的大直徑段上，并使螺旋彈簧的一端與大連接件焊接，另一端與小連接件焊接。永磁鐵套裝在所述第二導(dǎo)軌的小直徑段上，并位于小連接件另一個(gè)端面與第一導(dǎo)軌有盲孔的端面之間。
[0011]所述分別位于套管兩端的各直線軸承的外端面與各定位板內(nèi)端面之間的距離相等。
[0012]所述套管的一端為敞口，另一端的端板上有中心孔。該套管的內(nèi)徑比永磁鐵的外徑大I?2_ ;套管的外徑與配重管的內(nèi)徑相同。所述套管一端端板上中心孔的孔徑略大于第二直線軸承的外徑。在所述套管敞口一端管壁的端面上均布有螺孔，在所述套管另一端端板的外緣均布有螺孔；在該套管中部的外圓周表面均布有用于與配重管固連的螺栓的螺孔。
[0013]所述大連接件的內(nèi)徑略大于直線軸承的外徑，使兩者之間間隙配合；該大連接件的外徑與套筒的外徑相同。所述小連接件的內(nèi)徑與第二導(dǎo)軌小直徑段的直徑相同，二者為間隙配合，該小連接件的外徑與螺旋彈簧的內(nèi)徑相同。
[0014]所述各定位板與第一導(dǎo)軌或第二導(dǎo)軌配合的端面為平面；所述各定位板的另一個(gè)端面均為弧面，并且該弧面的弧度與飛機(jī)垂尾安裝部位的蒙皮曲率相同。
[0015]所述第二導(dǎo)軌的外圓周表面為二級(jí)階梯狀，并且該導(dǎo)軌的大直徑段的直徑與直線軸承的內(nèi)徑相同，小直徑段的直徑與位于第一導(dǎo)軌端面的盲孔的孔徑相同。在該第二導(dǎo)軌大直徑段的端面有定位板。所述第一導(dǎo)軌的外徑與第一直線軸承的內(nèi)徑相同。在該第一導(dǎo)軌一端端面的中心加工有與第二導(dǎo)軌小直徑段配合的盲孔。在該第一導(dǎo)軌另一端端面有定位板。
[0016]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種用于抑制飛機(jī)垂尾抖振的永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器，使其體型較小、參數(shù)方便調(diào)節(jié)，能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定可靠。
[0017]本發(fā)明中的螺旋彈簧與大連接件、小連接件焊接后成為一個(gè)整體，小連接件通過(guò)第二導(dǎo)軌與飛機(jī)垂尾連接，大連接件與套管連接，即螺旋彈簧一端間接與飛機(jī)垂尾連接，一端間接與套管連接。永磁鐵與套管組成動(dòng)力吸振器的阻尼元素，套管、配重管、大連接件、第一直線軸承、第二直線軸承及起連接作用的螺栓共同組成動(dòng)力吸振器的質(zhì)量元素。飛行中，當(dāng)飛機(jī)垂尾受到不穩(wěn)定的分離渦流等外激勵(lì)時(shí)，以套管為主體的質(zhì)量元素通過(guò)直線軸承沿導(dǎo)軌同步同向左右運(yùn)動(dòng)，并且第一直線軸承沿第一導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，第二直線軸承沿第二導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。通過(guò)阻尼元素吸收外界輸入的能量，達(dá)到吸振效果。
[0018]工作時(shí)，永磁鐵通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)軌和兩個(gè)定位板與飛機(jī)垂尾固連，套管沿兩導(dǎo)軌左右振動(dòng)，即套管做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)存在外激勵(lì)時(shí)，彈簧首先產(chǎn)生彈性力，以減緩?fù)饨绲募ふ窳?。隨著套管作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)套管的磁通量發(fā)生改變，套管誘導(dǎo)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，繼而產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，感應(yīng)電渦流產(chǎn)生磁場(chǎng)。由楞次定律知，感應(yīng)電渦流產(chǎn)生的磁感應(yīng)磁場(chǎng)總是阻礙磁通密度的變化，因此能夠減緩套管與磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且由于電阻的作用，動(dòng)力吸振器能消耗外界輸入的能量，進(jìn)而起到吸振作用。
[0019]本發(fā)明是一種非接觸式耗能、阻尼比精確可調(diào)，能對(duì)飛機(jī)垂尾等結(jié)構(gòu)起到抑振的動(dòng)力吸振器。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0020]1、通過(guò)彈簧、永磁鐵和感應(yīng)電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)吸振，并選用銣鐵硼超強(qiáng)永磁鐵可以明顯減小永磁鐵的尺寸，套管、永磁鐵、彈簧和配重管共同組成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器，滿足小型化要求。
[0021]2、對(duì)于不同減振要求，可以選擇不同的吸振器參數(shù)，本發(fā)明的質(zhì)量、剛度和阻尼值均方便調(diào)節(jié)，可以適用于不同要求的工程實(shí)踐中。質(zhì)量參數(shù)可以通過(guò)改變配重管的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，剛度參數(shù)可以通過(guò)改變彈簧剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，阻尼參數(shù)可以通過(guò)改變磁鐵的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0022]3、利用非接觸式阻尼力，并實(shí)現(xiàn)剛度和阻尼的完全分離，方便動(dòng)力吸振器參數(shù)設(shè)計(jì)，零部件性能幾乎不隨時(shí)間發(fā)生改變。而且不像粘彈性材料或依靠摩擦提供阻尼的動(dòng)力吸振器，穩(wěn)定性和可靠性不高，零部件易損壞失效，不能長(zhǎng)期保持最佳的工作狀態(tài)。
[0023]4、由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，體型較小，可以在飛機(jī)垂尾內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多重動(dòng)力吸振器的設(shè)計(jì)方案，克服飛機(jī)垂尾內(nèi)部空間不足的問(wèn)題。
[0024]5、本發(fā)明應(yīng)用動(dòng)力吸振器的最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)原理，可以最大程度的減小被控系統(tǒng)的共振峰值，試驗(yàn)結(jié)果表明，該電渦流動(dòng)力吸振器對(duì)懸臂梁系統(tǒng)的最大減幅比為98%。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:
[0026]1.定位板；2.第一導(dǎo)軌；3.第一直線軸承；4.套管；5.配重管；6.永磁鐵；7.小連接件；8.螺旋彈簧；9.螺栓；10.大連接件；11.第二導(dǎo)軌；12.第二直線軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)施例是一種永磁式電渦流耗能動(dòng)力吸振器，包括定位板1、第一導(dǎo)軌2、第一直線軸承3、套管4、配重管5、永磁鐵6、小連接件7、螺旋彈簧8、大連接件10、第二導(dǎo)軌11和第二直線軸承12。所述第一導(dǎo)軌2、第一直線軸承3、