一種慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其包括：（1）在慣性平臺(tái)基座上下面頂點(diǎn)分別對(duì)稱加工配鉆4個(gè)斜置螺栓孔；（2）制備8支高阻尼橡膠減振支座；（3）將橡膠減振支座用螺栓與慣性導(dǎo)航組件的基座固定；（4）在安裝架上加工配鉆8個(gè)相應(yīng)位置和角度的螺栓孔；（5）將連接有橡膠減振支座的慣性導(dǎo)航組件通過橡膠減振支座底部的金屬連接件用螺栓固定在安裝架上；（6）在基座的前（后）面安裝鋼絲抗扭軟軸，軟軸另一端固定在安裝架上。本發(fā)明在不對(duì)現(xiàn)有慣性導(dǎo)航組件進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)修改的基礎(chǔ)上，通過改變減振支座的方向角，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)解耦并縮減隔振系統(tǒng)共振帶寬，并通過鋼絲抗扭軟軸增大系統(tǒng)角剛度，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)固有頻率的調(diào)整。
【專利說明】一種慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器慣性導(dǎo)航組件隔振【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及慣性導(dǎo)航組件橡膠減振支座隔振系統(tǒng)的固有頻率調(diào)整方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代軍事技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈、火箭等飛行器制導(dǎo)精度的要求不斷提高。慣性平臺(tái)是平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心部件。而作為慣性坐標(biāo)基準(zhǔn)和慣性測(cè)量裝置的慣性平臺(tái)，其靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能直接影響著慣性儀表的工作精度，進(jìn)而影響飛行器的飛行精度。對(duì)于慣性導(dǎo)航組件，載機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)是對(duì)其導(dǎo)航精度影響大、涉及面廣的主要不利因素之一。因此，研究慣性導(dǎo)航組件的減振技術(shù)，針對(duì)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)出滿足動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的高性能減振系統(tǒng)，對(duì)于增強(qiáng)慣性平臺(tái)的抗振動(dòng)和抗過載能力、提高其導(dǎo)航精度與穩(wěn)定性具有重要意義。橡膠隔振技術(shù)作為一種有效的被動(dòng)隔振方法，由于其隔振系統(tǒng)簡(jiǎn)單、重量輕、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于慣性導(dǎo)航組件的振動(dòng)控制。
[0003]平臺(tái)減振設(shè)計(jì)主要從以下3個(gè)方面考慮:①慣性平臺(tái)在載機(jī)激勵(lì)下角振動(dòng)與線振動(dòng)產(chǎn)生耦合，使測(cè)量系統(tǒng)引入偽運(yùn)動(dòng)信號(hào)，影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)量精度，因此避免或盡量減小振動(dòng)耦合是慣導(dǎo)系統(tǒng)減振設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)；②為了減小減振器對(duì)系統(tǒng)角運(yùn)動(dòng)測(cè)量的干擾，要求減振系統(tǒng)的角振動(dòng)固有頻率盡可能遠(yuǎn)離慣導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)量帶寬，即要求減振系統(tǒng)的角振動(dòng)固有頻率盡可能聞；③在覽頻隨機(jī)激勵(lì)下，減振系統(tǒng)固有頻率越低，減振效率越聞，因此要求減振系統(tǒng)的線振動(dòng)固有頻率盡可能低。由于慣導(dǎo)平臺(tái)的剛度遠(yuǎn)大于隔振橡膠，故在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，將其視為六自由度剛體，其振動(dòng)自由度包含3個(gè)方向的線振動(dòng)和3個(gè)方向的角振動(dòng)。在減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能解除平臺(tái)剛體六自由度之間的振動(dòng)耦合，這樣既便于減小可能激起共振響應(yīng)的頻帶寬度，又便于合理配置其固有頻率，使共振頻率遠(yuǎn)離激勵(lì)頻率，以獲得良好的整體隔振效果。此外，用于慣導(dǎo)平臺(tái)的隔振系統(tǒng)同樣必須具備多向性，并且為了進(jìn)一步抑制振動(dòng)干擾產(chǎn)生的測(cè)量誤差實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航，要求隔振系統(tǒng)盡可能具備三向等剛度特性。一方面，在隔振系統(tǒng)三向等剛度時(shí)，若平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量分布對(duì)稱則理論上系統(tǒng)的3個(gè)線振動(dòng)固有頻率與3個(gè)角振動(dòng)固有頻率分別相等，即平臺(tái)的共振頻率減少至2個(gè)，這大大減小了系統(tǒng)發(fā)生共振的幾率，且由于阻尼在不同頻率比下隔振作用不同，系統(tǒng)固有頻率數(shù)量的減少為合理配置隔振橡膠的阻尼系數(shù)提供了方便；另一方面，慣導(dǎo)平臺(tái)的角偏移是影響系統(tǒng)測(cè)量精度的最不利因素之一，當(dāng)隔振系統(tǒng)具備三向等剛度時(shí)，經(jīng)過彈性中心的任何一坐標(biāo)軸均為彈性主軸。外力沿彈性主軸作用時(shí)，系統(tǒng)的變形與作用力方向一致，角偏移得到了最大程度的抑制。所以平臺(tái)隔振系統(tǒng)的三向等剛度具有重要意義。
[0004]根據(jù)隔振理論，對(duì)于彈性支承上微幅振動(dòng)的六自由度剛體，若彈性隔振元件的彈性中心與剛體質(zhì)心重合，彈性主軸與慣性主軸重合，則振動(dòng)微分方程的各系數(shù)矩陣成為對(duì)角陣，系統(tǒng)在物理上實(shí)現(xiàn)解耦。在實(shí)際應(yīng)用中若使隔振器和被隔振對(duì)象的安裝具有三個(gè)對(duì)稱面，則滿足要求，六自由度方程解耦。對(duì)于相同的橡膠減振器，不同的布置方式對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)特性不同，進(jìn)而隔振效果不同?，F(xiàn)有的慣性導(dǎo)航組件8個(gè)橡膠減振器上下對(duì)稱布置是一種較為理想的隔振模式，在平臺(tái)臺(tái)體質(zhì)量分布對(duì)稱時(shí)，系統(tǒng)存在3個(gè)對(duì)稱面，理論上滿足振動(dòng)解耦的條件。但由于橡膠材料的彈性模量一般是剪切模量的3倍左右，所以拉壓方向剛度與剪切方向剛度相差很大，系統(tǒng)一般不滿足三向等剛度特性；并且系統(tǒng)角振動(dòng)固有頻率不高，易發(fā)生角偏移，降低測(cè)量精度。所以，合理調(diào)整橡膠隔振系統(tǒng)的剛度分配，使慣性導(dǎo)航組件在三個(gè)分析線剛度趨于相等，提高系統(tǒng)角振動(dòng)固有頻率具有工程意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，包括以下步驟:
(1)在基座上下面頂點(diǎn)分別對(duì)稱加工配鉆4個(gè)斜置螺栓孔；
(2)制備8支高阻尼橡膠減振支座；
(21)橡膠減振支座頂部有帶螺紋的鋼件；
(22)橡膠減振支座底部邊緣有多個(gè)帶螺紋的鋼底座；
(23)鋼件與底座間是高阻尼橡膠材料；
(24)橡膠減振支座 的主體形狀為近似的錐形；
(3)將橡膠減振支座用螺栓與慣性導(dǎo)航組件的基座固定；
(4)在安裝架上加工配鉆8個(gè)相應(yīng)位置和角度的螺栓孔；
(5)將連接有橡膠減振支座的慣性導(dǎo)航組件通過橡膠減振支座底部的金屬連接件用螺栓固定在安裝架上；
(6 )在基座的前(后)面安裝鋼絲抗扭軟軸，軟軸另一端固定在安裝架上。
[0007](61)鋼絲抗扭軟軸由芯棒和4-12層繞制方向相反的高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成；
(62)鋼絲抗扭軟軸一端通過法蘭盤與慣性導(dǎo)航組件基座固結(jié)，另一端通過法蘭盤與安裝架固結(jié)；
(63)鋼絲抗扭軟軸裝配完成后處于彎曲松弛狀態(tài)；
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:1、本發(fā)明克服現(xiàn)有慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)三個(gè)方向線振動(dòng)固有頻率不等的不足，通過改變橡膠減振支座的布置方向角使系統(tǒng)滿足三向等線剛度，慣性平臺(tái)角偏移得到了最大程度的抑制；2、本發(fā)明通過將鋼絲抗扭軟軸應(yīng)用于慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)，可以明顯增大系統(tǒng)角剛度，使角振動(dòng)固有頻率遠(yuǎn)離慣導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)量帶寬；3、本發(fā)明不增加橡膠隔振系統(tǒng)的豎向線剛度；4、本發(fā)明不需對(duì)現(xiàn)有慣性導(dǎo)航組件進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)修改。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為既有慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)；
圖2為鋼絲抗扭軟軸內(nèi)部構(gòu)造示意圖；
圖3為調(diào)整固有頻率后的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0009]下面通過實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0010]實(shí)施例1:
(1)在慣性導(dǎo)航組件基座(外形近似正方體，邊長約200mm)上下面頂點(diǎn)分別對(duì)稱加工配鉆4個(gè)斜置螺栓孔，螺栓孔的斜置角的分布規(guī)律如下:以慣性導(dǎo)航組件的幾何中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)0，三個(gè)慣性主軸為XYZ軸，基座上表面的法向?yàn)?Z軸，斜置螺栓孔軸向與XYZ軸的夾角分別為α、β、Θ，各卦限中均有I個(gè)斜置螺栓孔，且相互對(duì)稱布置，第一卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β = θ=45°，第二卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=-45°、β = θ=45°，第三卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β=_45°、θ=45°，第四卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α = θ=45°、β=_45°，第五卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β=45°、θ=-45°，第六卦限中的斜置螺栓孔的方向角為β=45°、α = θ=-45°，第七卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β = θ=-45°，第八卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α =45。、β = Θ =-45。；
(2)制備8支壓縮型高阻尼橡膠減振支座；
(21)橡膠減振支座頂部有帶螺紋的鋼件；
(22)橡膠減振支座底部邊緣有多個(gè)帶螺紋的鋼底座；
(23)鋼件與底座間是高阻尼橡膠材料，如天然橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠及其共混物或共聚改性物；
(24)橡膠減振支座的主體形狀為近似的錐形，高度約40_；
(3)將橡膠減振支座用螺栓與慣性導(dǎo)航組件的基座固定，減振支座軸向的方向如圖3不意;
(4)在安裝架上加工配鉆8個(gè)相應(yīng)位置和角度的螺栓孔；
(5)將連接有橡膠減振支座的慣性導(dǎo)航組件通過橡膠減振支座底部的金屬連接件用螺栓固定在安裝架上；
(6)在基座的前(后)面安裝鋼絲抗扭軟軸，軟軸另一端固定在安裝架上，鋼絲抗扭軟軸的內(nèi)部構(gòu)造如圖2所示。
[0011](61)鋼絲抗扭軟軸由芯棒和4?12層繞制方向相反的高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成，長度約為100mm,抗扭剛度為 5kN*m/rad ；
(62)鋼絲抗扭軟軸一端通過法蘭盤與慣性導(dǎo)航組件基座固結(jié)，另一端通過法蘭盤與安裝架固結(jié)；
(63)鋼絲抗扭軟軸裝配完成后處于彎曲松弛狀態(tài)；
實(shí)施例2:
所述高阻尼橡膠減振支座為剪切型，其余同實(shí)施例1。
[0012]實(shí)施例3:
所述高阻尼橡膠減振支座為混合型，其余同實(shí)施例1。
[0013]實(shí)施例4:
所述鋼絲抗扭軟軸的抗扭剛度為10kN*m/rad，其余同實(shí)施例1。
[0014]實(shí)施例5:
所述鋼絲抗扭軟軸一端安裝在基座的上(下)面，另一端固定在安裝架上，其余同實(shí)施例I。
[0015]實(shí)施例6:
所述鋼絲抗扭軟軸一端安裝在基座的左(右)面，另一端固定在安裝架上，其余同實(shí)施例I。
【權(quán)利要求】
1.一種慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在基座上、下面頂點(diǎn)分別對(duì)稱加工配鉆4個(gè)斜置螺栓孔，螺栓孔的斜置角的分布規(guī)律如下:以慣性導(dǎo)航組件的幾何中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)O，三個(gè)慣性主軸為XYZ軸，基座上表面的法向?yàn)?Z軸,斜置螺栓孔軸向與XYZ軸的夾角分別為α、β、θ ,各卦限中均有1個(gè)斜置螺栓孔，且相互對(duì)稱布置，第一卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β = θ=45°，第二卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=-45°、β = θ=45°，第三卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β=-45°、θ=45°，第四卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α = θ=45°、β=_45°，第五卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β=45°、θ=-45°，第六卦限中的斜置螺栓孔的方向角為β=45°、α = θ=-45°，第七卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α=β = θ=-45°，第八卦限中的斜置螺栓孔的方向角為α =45°、β = θ=-45° ； (2)制備8支高阻尼橡膠減振支座； (3)將橡膠減振支座用螺栓與慣性導(dǎo)航組件的基座固定； (4)在安裝架上加工配鉆8個(gè)相應(yīng)位置和角度的螺栓孔； (5)將連接有橡膠減振支座的慣性導(dǎo)航組件通過橡膠減振支座底部的金屬連接件用螺栓固定在安裝架上； (6)在基座的前面或后面安裝鋼絲抗扭軟軸，軟軸另一端固定在安裝架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其特征在于步驟(1)具體包括如下步驟: (11)依據(jù)慣性導(dǎo)航組件的質(zhì)量和幾何對(duì)稱性確定三個(gè)慣性主軸； (12)8支橡膠減振支座對(duì)稱安裝，隔振系統(tǒng)至少具有3個(gè)對(duì)稱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其特征在于步驟(2)具體包括如下步驟: (21)橡膠減振支座頂部有帶螺紋的鋼件； (22)橡膠減振支座底部邊緣有多個(gè)帶螺紋的鋼底座； (23)鋼件與底座間是高阻尼橡膠材料； (24)橡膠減振支座的主體形狀為近似的錐形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其特征在于，所述高阻尼橡膠材料為天然橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠及其共混物或共聚改性物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航組件隔振系統(tǒng)固有頻率調(diào)整方法，其特征在于步驟(6)具體包括如下步驟: (61)鋼絲抗扭軟軸由芯棒和4-12層繞制方向相反的高強(qiáng)度鋼絲構(gòu)成； (62)鋼絲抗扭軟軸一端通過法蘭盤與慣性導(dǎo)航組件基座固結(jié)，另一端通過法蘭盤與安裝架固結(jié)； (63)鋼絲抗扭軟軸裝配完成后處于彎曲松弛狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】F16F7/00GK103742580SQ201410008611
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】周亞東, 費(fèi)慶國, 吳邵慶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)