衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的製造方法
2023-06-28 15:28:11
衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，包括安裝單元、彈性單元和質量單元，安裝單元、彈性單元和質量單元依次由下至上設置，且安裝單元、彈性單元和質量單元一體成型製成。彈性單元為多槽型空心金屬圓柱，包括第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽，第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽依次沿空心金屬圓柱的軸線方向排列，且每組扇形槽的圓心在空心金屬圓柱的軸線上。本發明能夠降低飛輪等轉動部件在軌運行時引發的微振動響應，保證星上高精度敏感載荷在軌運行時的穩定性、可靠性和安全性，具有質量輕、尺寸小、結構簡單、裝配方便、製造成本低、適用性強等優點，具有較高的通用性。
【專利說明】衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種吸振器，具體地，涉及一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器。【背景技術】
[0002]隨著我國衛星朝著高精度、高穩定性、長壽命方向發展，其搭載的敏感載荷對平臺微振動環境要求越來越苛刻。微振動是指在軌運行階段，星上轉動部件高速轉動、有效載荷中掃描機構運動、變軌調姿階段推進器點火等導致衛星產生一種幅值較小、頻率較高的振動響應。研究發現，飛輪振動是影響衛星有效載荷性能指標的主要因素，飛輪振動主要由於其轉子質量分布不均、結構撓性、電機控制器誤差和軸承噪聲等因素產生。常用的飛輪振動控制方法有阻尼吸振、結構剛化、隔振等等。阻尼吸振只有在共振時效果明顯；結構剛化會增加衛星質量；被動隔振的抑振頻帶窄，而主動隔振相對複雜，可靠性不高。
[0003]對於上述缺陷，若能夠提供一種衛星飛輪用吸振器即可有效解決上述問題。經現有技術的文獻檢索發現，目前還沒有用於衛星飛輪用微振動動力吸振器，該種動力吸振器的設計約束主要包括三個方面:一是要降低衛星在軌運行時飛輪安裝板的振動響應；二是要實現結構的輕量化設計和包絡尺寸的優化設計，節省整星資源；三是要實現結構的一體化設計，增加結構工作性能的穩定性、可靠性和安全性。為此，提供一種質量輕、尺寸小、製造容易、成本較低、性能優異的動力吸振器，成為業內亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器。本發明具有吸振效果好、質量輕、尺寸小、製造容易、成本低等特點，以解決衛星在軌運行時飛輪振動響應大的技術問題。
[0005]根據本發明的一個方面，提供一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，包括:安裝單元、彈性單元和質量單元，安裝單元、彈性單元和質量單元依次由下至上設置，且安裝單元、彈性單元和質量單元一體成型製成。
[0006]優選地，彈性單元為螺旋型、多槽型或空間混合切口型。
[0007]優選地，彈性單元為多槽型空心金屬圓柱。
[0008]優選地，多槽型空心金屬圓柱包括第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽，第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽依次沿空心金屬圓柱的軸線方向排列，且每組扇形槽的圓心在空心金屬圓柱的軸線上。
[0009]優選地，第一組扇形槽和第二組扇形槽對稱設置。
[0010]優選地，第三組扇形槽和第四組扇形槽對稱設置。
[0011]優選地，第一組扇形槽和第二組扇形槽的對稱面與第三組扇形槽和第四組扇形槽的對稱面相互垂直。
[0012]優選地，安裝單元上設置有若干安裝接口。
[0013]優選地,質量單元為長方體。[0014]優選地，衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器採用鋁合金材料2A14T6製成。
[0015]本發明的吸振器是一種通過能量轉移減弱系統微振動響應的裝置，當吸振器固有頻率調諧至激振力頻率附近時，激振力導致吸振器共振，將飛輪的振動能量轉移給吸振器，從而達到降低飛輪微振動響應的目的。
[0016]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0017]本發明的動力吸振器採用數值優化和結構優化理念設計而成，在保證及提升設計性能的前提下實現了動力吸振器一體化和輕量化。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0018]首先，本發明的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器採用一體化設計，吸振效率在90%以上，具有吸振性能優異、質量輕、尺寸小、結構簡單、製造成本低等優點。
[0019]其次，本發明採用一體化設計理念，一體化動力吸振器自身無需裝配，與飛輪安裝板的配合簡單，所需安裝空間小。
[0020]最後，本發明的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，只要對彈性單元和質量單元的尺寸進行適應性修改，就可以滿足飛輪轉速不同時的吸振需求，具有較高的通用性，應用前景廣闊。
[0021]經過模態、振動等試驗證明，本發明的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器達到了吸振性能優異、質量輕、尺寸小、結構簡單、製造成本低的目的，只要對各尺寸進行適應性修改，就能實現對飛輪不同轉速下的吸振目的，從而提高了該一體化動力吸振器的適應性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0023]圖1為本發明衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的正視圖；
[0025]圖3為本發明衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的左視圖；
[0026]圖4為本發明衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器與飛輪的安裝示意圖。
[0027]圖中:1為質量單元，2為彈性單元，3為第一組扇形槽，4為第二組扇形槽，5為第三組扇形槽，6為安裝單元，7為第四組扇形槽，8為飛輪安裝板，9為飛輪支架，10為飛輪。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0029]請參閱圖1，一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，包括:安裝單元、彈性單元和質量單元，安裝單元、彈性單元和質量單元依次由下至上設置，且安裝單元、彈性單元和質量單元一體成型製成。安裝單元、彈性單元、質量單元採用一體化加工技術，材料可根據實際情況調節。
[0030]進一步地，彈性單元為螺旋型、多槽型或空間混合切口型。具體地，彈性單元為多槽型空心金屬圓柱。
[0031]進一步地，多槽型空心金屬圓柱包括第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽，第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽依次沿空心金屬圓柱的軸線方向排列，且每組扇形槽的圓心在空心金屬圓柱的軸線上。
[0032]進一步地，第一組扇形槽和第二組扇形槽對稱設置，第三組扇形槽和第四組扇形槽對稱設置，第一組扇形槽和第二組扇形槽的對稱面與第三組扇形槽和第四組扇形槽的對稱面相互垂直。
[0033]進一步地,安裝單兀上設置有若干安裝接口，質量單兀為長方體。
[0034]具體地，本發明的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器採用鋁合金材料2A14T6製成。
[0035]具體地，如圖1至圖3所示，本實施例的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器包括:安裝單元6、彈性單元2、質量單元1，安裝單元6作為動力吸振器的安裝底座，安裝單元6與彈性單元2連接，彈性單元2與質量單元I連接，安裝單元6、彈性單元2、質量單元I 一體成型製成，採用一體化加工技術，用整塊鋁合金材料2A14T6 —體化加工而成，彈性單元2為多槽結構空心金屬圓柱。
[0036]安裝單元2為長方體，其上設有若干規則排列的安裝孔作為安裝接口，安裝孔為(3?8)個均布的Φ (3?6)mm圓孔,圓孔大小及所在節圓大小均可根據情況調節。
[0037]彈性單兀2為多槽型空心金屬圓柱,空心金屬圓柱內徑為Φ (5?50)mm,外徑為Φ(6?60)mm,高度為(10?100)mm ;多槽結構為在空心金屬圓柱上切割的第一組扇形槽3，第二組扇形槽4，第三組扇形槽5和第四組扇形槽7四組扇形槽，各組扇形槽依次沿空心金屬圓柱軸線方向排列，每個扇形槽的圓心在空心金屬圓柱軸線上，弧度為(90?180) ° ,高度為(I?8)_;第一組和第二組扇形槽對稱，其中最接近安裝單元的扇形槽下表面距離安裝單元上表面(I?10)mm,每組內相鄰扇形槽距離為(I?10)mm,扇形槽個數為(2?15)個。第三組和第四組扇形槽對稱，其中最接近安裝單元的扇形槽下表面距離安裝單元上表面(3?15)mm,每組內相鄰扇形槽距離為(I?10)mm,扇形槽個數為(2?15)個。第一組扇形槽3和第二組扇形槽4的對稱面與第三組扇形槽5和第四組扇形槽7的對稱面垂直。
[0038]三維立體結構的質量單元I為長方體，其包絡尺寸為(5?100)mmX (5?100)mmX (5 ?50)mm。
[0039]如圖4所示，本發明與飛輪安裝時，安裝單元6通過其上的安裝孔與飛輪安裝板8，實現本發明衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器的安裝。
[0040]本發明用來降低衛星在軌運行時飛輪轉動時引發微振動響應，具體工作原理如下:
[0041]本發明的吸振器是一種通過能量轉移減弱系統微振動響應的裝置，當吸振器固有頻率調諧至激振力頻率附近時，激振力導致吸振器共振，將飛輪的振動能量轉移給吸振器，從而達到降低飛輪微振動響應的目的。
[0042]本發明的動力吸振器用於降低飛輪等轉動部件在軌運行時引發的微振動響應，保證星上高精度敏感載荷在軌運行時的穩定性、可靠性和安全性，具有質量輕、尺寸小、結構簡單、裝配方便、製造成本低、適用性強等優點，具有較高的通用性。
[0043]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，包括:安裝單元、彈性單元和質量單元，所述安裝單元、彈性單元和質量單元依次由下至上設置，且所述安裝單元、彈性單元和質量單元一體成型製成。
2.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述彈性單元為螺旋型、多槽型或空間混合切口型。
3.根據權利要求2所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述彈性單元為多槽型空心金屬圓柱。
4.根據權利要求3所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述多槽型空心金屬圓柱包括第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽，所述第一組扇形槽、第二組扇形槽、第三組扇形槽和第四組扇形槽依次沿所述空心金屬圓柱的軸線方向排列，且每組扇形槽的圓心在空心金屬圓柱的軸線上。
5.根據權利要求4所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述第一組扇形槽和第二組扇形槽對稱設置。
6.根據權利要求5所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述第三組扇形槽和第四組扇形槽對稱設置。
7.根據權利要求6所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述第一組扇形槽和第二組扇形槽的對稱面與所述第三組扇形槽和第四組扇形槽的對稱面相互垂直。
8.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述安裝單元上設置有若干安裝接口。
9.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述質量單元為長方體。
10.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器，其特徵在於，所述衛星飛輪用微振動一體化動力吸振器採用鋁合金材料2A14T6製成。
【文檔編號】F16F7/116GK103486176SQ201310350026
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】虞自飛, 周徐斌, 申軍烽, 李引引, 蔣國偉, 沈海軍 申請人:上海衛星工程研究所