金屬橡膠減振器在機(jī)載光電吊艙復(fù)合減振系統(tǒng)中的應(yīng)用

王 平, 張國(guó)玉, 高玉軍, 丁金偉, 郎小龍

(1. 長(zhǎng)春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院， 長(zhǎng)春 130022；2. 中國(guó)科學(xué)院 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所， 長(zhǎng)春 130033)

隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)飛速發(fā)展，航空偵察在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位顯得越來(lái)越重要。機(jī)載光電吊艙是用于航空偵察的主要設(shè)備，其核心任務(wù)是獲得高質(zhì)量的偵察圖像。對(duì)機(jī)載設(shè)備而言，其振動(dòng)環(huán)境比較惡劣，飛機(jī)在起飛、正常飛行、下降時(shí)都會(huì)對(duì)機(jī)載光電吊艙產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊。各種飛行器在飛行過(guò)程中受到發(fā)動(dòng)機(jī)和高速氣流的激勵(lì)，所產(chǎn)生的振動(dòng)和諧振對(duì)光電吊艙成像質(zhì)量的影響十分嚴(yán)重。為提高機(jī)載光電吊艙的成像質(zhì)量和穩(wěn)定精度，必須對(duì)載體的振動(dòng)加以抑制[1-3]。

載體的振動(dòng)以線振動(dòng)和角振動(dòng)兩種形式作用于光電吊艙內(nèi)部載荷，有關(guān)文獻(xiàn)指出，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的焦距為0.3 m,物距為3 000 m時(shí),振幅為30″的角振動(dòng)產(chǎn)生的像移是振幅為1 mm線振動(dòng)產(chǎn)生像移的436倍[4]，角振動(dòng)對(duì)光電吊艙成像質(zhì)量的影響要遠(yuǎn)大于線振動(dòng)，因此，消除振動(dòng)對(duì)光電吊艙成像質(zhì)量的影響主要是控制光電吊艙角位移的大小。很多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了深入研究，張葆，賈平等設(shè)計(jì)了一種直線導(dǎo)軌式無(wú)角位移減振結(jié)構(gòu)，將振動(dòng)引起的角位移進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解，然后配合一種三向等剛度減振器以消耗各方向的運(yùn)動(dòng)能量[5]。安源、許暉等應(yīng)用空間連桿機(jī)構(gòu)學(xué)原理和減振理論，設(shè)計(jì)了由空間連桿機(jī)構(gòu)組成的無(wú)角位移減振裝置，使用該減振裝置對(duì)光電平臺(tái)進(jìn)行隔振可使角振動(dòng)的隔振效果提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)[6]。李偉、舒陶等根據(jù)機(jī)載光電設(shè)備無(wú)角位移減振的性能要求設(shè)計(jì)了將角振動(dòng)轉(zhuǎn)化為線振動(dòng)的平行四邊形減振機(jī)構(gòu)，并建立了控制角位移誤差的數(shù)學(xué)模型[7]。錢(qián)義、梁偉等利用空間機(jī)構(gòu)學(xué)及平行四邊形平動(dòng)原理，研制了一種新的雙平行四邊形無(wú)角位移減振穩(wěn)像平臺(tái)，該隔振系統(tǒng)對(duì)頻率高于100 Hz的振動(dòng)衰減高達(dá)34 dB[8]。上述研究成果雖然都取得了良好的減振效果，但由于其限制角位移的機(jī)構(gòu)是分體式組合結(jié)構(gòu)，體積龐大，重量較重，無(wú)法滿足航空機(jī)載條件要求。

文中基于光電吊艙兩軸四框架成熟穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，應(yīng)用隔振理論構(gòu)建光電吊艙內(nèi)、外框架復(fù)合減振模型，采用金屬橡膠作為隔振元件設(shè)計(jì)了能夠限制一定自由度的小型減振器，將這種減振器分別嵌入光電吊艙內(nèi)、外框架減振系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了兩級(jí)減振系統(tǒng)，這種復(fù)合減振系統(tǒng)在大大減小隔振系統(tǒng)體積和重量的同時(shí)從原理上實(shí)現(xiàn)了無(wú)角位移隔振，并可以對(duì)三個(gè)方向的線振動(dòng)進(jìn)行抑制，能夠大大提高光電吊艙抗振動(dòng)、沖擊能力。

1 機(jī)載光電吊艙復(fù)合減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

兩軸四框架結(jié)構(gòu)是光電吊艙最為常用的一種框架形式，它具有穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。吊艙兩級(jí)減振系統(tǒng)示意圖如圖1所示，光學(xué)載荷固定在內(nèi)框架上，內(nèi)框架通過(guò)一級(jí)隔振系統(tǒng)連接到外框架，外框架再通過(guò)二級(jí)隔振系統(tǒng)與載機(jī)連接。

圖1 吊艙兩級(jí)減振示意圖

外框架減振系統(tǒng)采用金屬橡膠減振器進(jìn)行單方向振動(dòng)隔離，減振器結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，其作用主要是隔離外框架沿y方向的振動(dòng)。中心套沿y方向可以自由運(yùn)動(dòng)，沿x、z方向的自由度被限制。減振器可以有效隔離沿y方向的振動(dòng)，但沿x、z方向的振動(dòng)會(huì)通過(guò)中心套傳遞給外框架。使用時(shí)，減振器中心套與吊艙的外框架連接，外殼與載機(jī)連接。只要四只隔振器在x，z平面布置上間距合理，不是特別小，由于x，z平動(dòng)自由度被限制，所以不會(huì)使外框架產(chǎn)生繞x、y，z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)—即產(chǎn)生角位移。

圖2 外框架金屬橡膠減振器結(jié)構(gòu)原理圖

內(nèi)框架減振系統(tǒng)采用金屬橡膠減振器進(jìn)行兩個(gè)方向振動(dòng)隔離，減振器結(jié)構(gòu)如圖3所示，其主要作用是隔離內(nèi)框架沿x、z方向的振動(dòng)。中心套沿x和z方向可以自由運(yùn)動(dòng)，沿y方向的自由度被限制，中心套與金屬橡膠包容件的間歇沿著y方向很小，但沿z方向有一個(gè)運(yùn)動(dòng)變形間隙Δ，相當(dāng)于有兩個(gè)分別沿x、z軸的直線副。減振器可以有效的隔離沿x、z方向的振動(dòng)。使用時(shí)中心套與吊艙的內(nèi)框架連接，外殼與吊艙外框架連接，只要八只減振器以y，z平面左、右對(duì)稱布置且間距合理，不是特別小，由于y方向平動(dòng)自由度被限制，所以不會(huì)使內(nèi)框架產(chǎn)生繞x、y，z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)—即產(chǎn)生角位移。

圖3 內(nèi)框架金屬橡膠減振器結(jié)構(gòu)原理圖

外框架有沿x，y，z軸3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，外框架減振系統(tǒng)只提供1個(gè)沿y軸的平動(dòng)自由度。內(nèi)框架有沿x，y，z軸3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，內(nèi)框架減振系統(tǒng)只提供沿x，z軸的2個(gè)平動(dòng)自由度。最后內(nèi)、外框架減振系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)疊加，可以看出，與內(nèi)框架連接的光學(xué)載荷只有3個(gè)沿x，y，z軸的平動(dòng)自由度，即實(shí)現(xiàn)了光電吊艙三個(gè)方向無(wú)角位移隔振。

2 金屬橡膠減振器研制

2.1 金屬橡膠材料的制備

金屬橡膠是一種新型精細(xì)結(jié)構(gòu)材料，它是將不同直徑和材質(zhì)的金屬絲卷制成螺旋卷，通過(guò)特殊的工藝，將螺旋卷定螺距拉伸后按一定形狀進(jìn)行編織鋪放制成毛坯，然后將毛坯放入所需形狀的模具中冷壓成型，并經(jīng)熱處理而成的彈性多孔材料。它的制備工藝如圖4所示[12-14]：

圖4 金屬橡膠元件制備工藝過(guò)程

(1)選擇金屬絲的材質(zhì)和直徑

金屬絲的材質(zhì)由金屬橡膠元件的工作條件，如溫度、濕度、侵蝕性介質(zhì)、載荷等因素決定。工作在高溫和侵蝕性介質(zhì)中，一般采用0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti等。金屬絲的直徑取決于金屬橡膠元件的尺寸及要求其具有的機(jī)械性能等。

(2)制備螺旋卷

螺旋卷的直徑會(huì)對(duì)金屬橡膠元件的彈性及阻尼性能產(chǎn)生影響。為了使螺旋卷較好地咬合鉤連，一般將其直徑控制在金屬絲徑的5～15倍。螺旋卷纏繞完成后，通過(guò)手工拉伸或使螺旋卷通過(guò)校準(zhǔn)孔的方法進(jìn)行等螺距均勻拉伸，使螺距與螺旋卷直徑大致相等，其主要目的是使各絲線間相互嚙合的狀況達(dá)到最好，毛坯體積穩(wěn)定性達(dá)到最高。

(3)制作毛坯

毛坯的成型主要通過(guò)按質(zhì)量配料和鋪砌來(lái)實(shí)現(xiàn)。毛坯的質(zhì)量M毛坯根據(jù)成型后的金屬橡膠元件的孔隙度Π體積VMR及金屬絲的密度ρ絲來(lái)確定：

M毛坯=(1-Π)VMR·ρ絲

Π=1-V絲/VMR

孔隙度應(yīng)視金屬橡膠元件的應(yīng)用場(chǎng)合而定。對(duì)于金屬橡膠制品，配料時(shí)應(yīng)使螺旋卷的根數(shù)盡量少，以保證整個(gè)制件的拉壓強(qiáng)度和阻尼性能。制成的金屬橡膠毛坯如圖5所示。

圖5 金屬橡膠元件毛坯和拉伸螺旋卷

(4)沖壓成型

將制成的毛坯放入預(yù)先設(shè)計(jì)加工好的專用沖模中，在液壓機(jī)上經(jīng)冷沖壓成型。沖壓時(shí)采用的壓力大小要根據(jù)毛坯的質(zhì)量及成型后金屬橡膠元件的尺寸來(lái)確定。需要注意的是，將冷沖壓成型的金屬橡膠元件從模具中取出后，在彈性恢復(fù)力的作用下會(huì)有一定程度的膨脹，因此其尺寸要比在模具中的測(cè)量尺寸稍微大一些。

(5)后期處理

由于沖壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金屬屑和污物等，這些雜質(zhì)的存在會(huì)影響金屬橡膠元件的最終性能，因此一般都要進(jìn)行清洗。對(duì)于彈性阻尼件一類的元件，則要采用超聲波清洗。對(duì)有耐腐蝕工作要求的元件，還要涂敷保護(hù)膜。

2.2 內(nèi)框架金屬橡膠減振器研制

光電吊艙受到控制系統(tǒng)帶寬的限制只能對(duì)25 Hz以下的振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)抑制，故設(shè)計(jì)的減振器要保證能對(duì)25 Hz以上的振動(dòng)進(jìn)行被動(dòng)減振。

2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)前述內(nèi)框架減振器隔振原理，要求減振器能夠衰減兩個(gè)方向線振動(dòng)，設(shè)計(jì)加工出內(nèi)框架減振器如圖6所示。

圖6 加工出的內(nèi)框架金屬橡膠減振器

內(nèi)框架減振器由中心套、蓋、外套和金屬橡膠件組成，外套底座安裝在外框架上，中心套和蓋通過(guò)螺栓固定在內(nèi)框架上，減振器工作時(shí)，金屬橡膠件受到壓縮，內(nèi)部金屬絲相互摩擦，形成阻尼，起到減振作用。

2.2.2 參數(shù)計(jì)算

根據(jù)振動(dòng)理論，選擇的阻尼比ξ使振動(dòng)傳遞率T控制在3～4之間為宜，經(jīng)計(jì)算，阻尼比可設(shè)計(jì)為ξ=0.2。

光電吊艙的整體質(zhì)量為80 kg，其中外框架質(zhì)量為M=61 kg，內(nèi)框架質(zhì)量為m=26 kg。內(nèi)框架隔振系統(tǒng)共有8個(gè)隔振器，則每個(gè)隔振器承受的力為：

F=26×9.8/8=31.85N

取g=9.8 m/s2，振源頻率取f=25 Hz，為確保隔振器系統(tǒng)具有減振效果，即T<1，固有頻率范圍為：

則：

k1≤(2πf0)2(m/8)=37 042.52 N/m

由圖3可以看出，當(dāng)隔振器的中心套軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有一個(gè)金屬橡膠件受壓工作，所以金屬橡膠件的軸向剛度即為k1。當(dāng)中心套向側(cè)面運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)金屬橡膠件徑向同時(shí)受壓，由于兩個(gè)金屬橡膠件屬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以理論上每個(gè)金屬橡膠件徑向的剛度應(yīng)為：

2.3 外框架金屬橡膠隔振器研制

2.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

外框架起著支承和保護(hù)內(nèi)框架的作用，根據(jù)前述外框架減振器隔振原理設(shè)計(jì)加工出外框架減振器如圖7所示。外框架減振器由中心套、外殼、金屬橡膠件和底蓋組成。中心套通過(guò)圓柱副分別與外殼和底蓋接觸，對(duì)兩處圓柱副進(jìn)行精磨加工，使圓柱副的結(jié)合面的間隙盡可能小，以保證中心套只能沿軸向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，避免因存在間隙使中心套發(fā)生擺動(dòng)而導(dǎo)致線運(yùn)動(dòng)耦合成角運(yùn)動(dòng)。由圖2可以看出，下側(cè)金屬橡膠元件是主要承力件，因此其厚度比上側(cè)的金屬橡膠元件稍大些。

圖7 加工出的外框架金屬橡膠減振器

2.3.2 參數(shù)計(jì)算

3 光電吊艙減振系統(tǒng)仿真分析

計(jì)算出內(nèi)、外框架金屬橡膠減振器具體參數(shù)后可以應(yīng)用ADAMS軟件Vibration模塊對(duì)光電吊艙減振系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真以求得減振系統(tǒng)固有頻率及角振動(dòng)量值等參數(shù)。減振系統(tǒng)仿真分析的流程圖如圖8所示[15-16]。

3.1 有限元模型的建立及簡(jiǎn)化

在UG NX7.5中建立光電吊艙復(fù)合減振有限元模型如圖9所示，可見(jiàn)光和紅外兩個(gè)光學(xué)載荷固定在內(nèi)框架上，內(nèi)框架通過(guò)左、右兩個(gè)連接板上的各4個(gè)金屬橡減振器固定到外框架上。外框架經(jīng)二級(jí)隔振系統(tǒng)與載機(jī)連接。

圖9 光電吊艙減振系統(tǒng)有限元模型

為了便于建立減振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，在保證一定的計(jì)算精度下做如下假定[17-18]：

(1)減振器只考慮三個(gè)方向的剛度，不考慮扭轉(zhuǎn)特性，減振器的阻尼以等效粘性阻尼來(lái)代替；

(2)吊艙做為剛體等效只計(jì)平臺(tái)的質(zhì)量，不計(jì)其彈性；

(3)外框架與減振器及載機(jī)與減振器連接處的剛度為無(wú)限大。

3.2 減振系統(tǒng)基本參數(shù)

對(duì)減振系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，需要的具體參數(shù)包括：減振系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度、阻尼比、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、安裝位置與安裝角度等。外框減振系統(tǒng)采用四點(diǎn)平置均布式的連接方式，內(nèi)框減振系統(tǒng)采取八只減振器相對(duì)光電吊艙中心三個(gè)方向?qū)ΨQ布置方式，這樣可以最大限度的實(shí)現(xiàn)解耦。通過(guò)對(duì)吊艙質(zhì)量的配平，減振系統(tǒng)的質(zhì)心與減振器支撐中心達(dá)到比較接近的位置。減振系統(tǒng)的橡膠減振器在仿真計(jì)算中采用Bushing(軸套)模型進(jìn)行代替。外框減振器采用壓剪式復(fù)合減振器，其軸向剛度與徑向剛度可認(rèn)為近似相等。橡膠減振器的阻尼特性比較復(fù)雜，這里以等效粘性阻尼進(jìn)行替代計(jì)算，取粘性阻尼率ξ=0.2。

減振系統(tǒng)的基本參數(shù)如表1所示。

3.3 約束與邊界條件的處理

首先在模型中建立輸入激勵(lì)源與輸出通道。采用振幅值為常值、頻率逐步增加的正弦加速度激勵(lì)作為激勵(lì)源。由于減振系統(tǒng)的振動(dòng)主要由外界振動(dòng)引起，因此在模型中建立一個(gè)吊艙的支撐架，替代吊艙安裝的環(huán)境；并在支架的質(zhì)心位置建立正弦激勵(lì)的輸入通道，使吊艙的減振系統(tǒng)產(chǎn)生受迫振動(dòng)。選擇吊艙的質(zhì)心與減振器連接點(diǎn)作為輸出通道，用于測(cè)量吊艙在掃頻激勵(lì)下減振系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

表1 減振系統(tǒng)的基本參數(shù)

通過(guò)對(duì)吊艙振動(dòng)環(huán)境的分析，減振系統(tǒng)在沿載機(jī)坐標(biāo)系的z與y方向承受的振動(dòng)激勵(lì)比較大，沿x方向的激勵(lì)較小。因此，這里主要對(duì)減振系統(tǒng)沿z與y方向的振動(dòng)特性進(jìn)行分析。通過(guò)正弦掃頻的仿真實(shí)驗(yàn)，計(jì)算沿z與y方向的加速度頻率響應(yīng)以及減振系統(tǒng)繞俯仰與橫滾軸角振動(dòng)信號(hào)的頻率特性。

3.4 仿真結(jié)果

圖10(a)為z方向1g的正弦激勵(lì)時(shí)，減振系統(tǒng)沿z方向的加速度響應(yīng)。從圖中可以看出減振系統(tǒng)在z方向只有一個(gè)共振峰，對(duì)應(yīng)的共振中心頻率為16.9 Hz。由振動(dòng)理論知減振系統(tǒng)沿z方向的共振頻率范圍在13 Hz～21 Hz之間。當(dāng)阻尼率ξ增大時(shí)共振頻率范圍內(nèi)的加速度的傳遞率減小。這與振動(dòng)理論是相吻合的。

圖10 正弦激勵(lì)時(shí)系統(tǒng)加速度傳遞曲線

圖11 y與z方向正弦激勵(lì)時(shí)俯仰與橫滾軸角振動(dòng)的幅頻特性曲線

圖10(b)為y方向1g的正弦激勵(lì)時(shí)，減振系統(tǒng)沿y方向的加速度響應(yīng)。從圖中可以看出，減振系統(tǒng)在y方向的共振峰有兩處，對(duì)應(yīng)的共振中心頻率分別為16.7 Hz與24 Hz，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是內(nèi)框減振系統(tǒng)雖然在y方向運(yùn)動(dòng)被限制，但不可避免會(huì)存在間隙，因此沿y向振動(dòng)時(shí)，內(nèi)、外框隔振器同時(shí)工作，此時(shí)振動(dòng)系統(tǒng)為兩自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。減振系統(tǒng)在y方向的振動(dòng)耦合，使得減振系統(tǒng)共振頻率的范圍增大，經(jīng)過(guò)計(jì)算減振系統(tǒng)沿y方向的共振頻率范圍在13.3 Hz～33.6 Hz。

圖11為z方向與y方向1g正弦激勵(lì)時(shí)，相機(jī)繞橫滾軸與俯仰軸角振動(dòng)信號(hào)的幅頻特性曲線。從圖中可以看出，在z方向與y方向產(chǎn)生同樣振動(dòng)激勵(lì)的條件下，y方向的振動(dòng)激勵(lì)產(chǎn)生的橫滾角振動(dòng)遠(yuǎn)大于z方向振動(dòng)激勵(lì)所產(chǎn)生的繞俯仰軸的角振動(dòng)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是減振系統(tǒng)在y方向存在振動(dòng)耦合。y方向產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，繞橫滾軸角振動(dòng)的幅值最大值達(dá)到0.001 1。當(dāng)頻率大于25 Hz時(shí)，角振動(dòng)幅值趨近于零，說(shuō)明吊艙減振系統(tǒng)對(duì)25 Hz以上角振動(dòng)的抑制是很有效的。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，對(duì)光電吊艙進(jìn)行正弦掃頻試驗(yàn)。試驗(yàn)頻率為5～2 000 Hz，量值1 g。正弦掃描實(shí)驗(yàn)主要用于測(cè)量減振系統(tǒng)的共振中心頻率、加速度的頻率響應(yīng)曲線。

圖12 減振系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)的安裝分布

4.1 測(cè)量點(diǎn)分布

為了全面、準(zhǔn)確對(duì)吊艙減振系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)量。振動(dòng)試驗(yàn)在減振系統(tǒng)的上下位置(吊艙的機(jī)身與振動(dòng)夾具的連接位置)設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。吊艙的測(cè)量點(diǎn)放置在機(jī)身上，分別測(cè)量減振系統(tǒng)在y、z兩個(gè)方向上的加速度響應(yīng)信號(hào)。在振動(dòng)夾具上的設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，用于測(cè)量吊艙減振系統(tǒng)的輸入激勵(lì)。測(cè)量點(diǎn)如圖12所示。

4.2 測(cè)量結(jié)果

圖13為減振系統(tǒng)z、y方向的加速度頻率響應(yīng)曲線。正弦掃描實(shí)驗(yàn)的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比見(jiàn)表2、表3。

圖13 1g正弦掃頻加速度的頻率響應(yīng)曲線

表2 正弦掃描試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知減振系統(tǒng)在z與y方向的隔振效果都較好。在y方向的正弦振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，減振系統(tǒng)在z方向振動(dòng)的響應(yīng)偏大，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是減振系統(tǒng)沿y方向存在振動(dòng)的耦合。

通過(guò)表3的對(duì)比可知，減振系統(tǒng)共振中心頻率的仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果比較接近，仿真計(jì)算的誤差約為10%。通過(guò)分析計(jì)算誤差來(lái)源主要是減振器軸向剛度與頸向剛度存在一定的差別。通過(guò)減振系統(tǒng)的正弦掃描實(shí)驗(yàn)，可估算出減振系統(tǒng)的共振頻率范圍在13.7 Hz～38 Hz之間。

表3 正弦掃描試驗(yàn)結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果的對(duì)比

從圖13z方向加速度傳遞率曲線中可以看出，加速度傳遞率曲線在高頻部分不平滑，產(chǎn)生這種情況的原因是在高頻振動(dòng)時(shí)減振器不再符合無(wú)質(zhì)量的假設(shè)，而是具有分布質(zhì)量的特性從而產(chǎn)生了波動(dòng)效應(yīng)，使得高頻區(qū)域的傳遞率變大。另外，加速度傳遞率曲線中在100 Hz附近出現(xiàn)了局部的增大，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是在仿真過(guò)程中只考慮了減振器這個(gè)彈性環(huán)節(jié)，忽略了其它的彈性環(huán)節(jié)。從圖13y方向加速度傳遞曲線中可知，減振系統(tǒng)在橫滾方向存在振動(dòng)耦合，這與仿真分析結(jié)論是相同的。

5 結(jié) 論

(1)采用金屬橡膠作為隔振元件，研制出兩種能限制一定自由度的金屬橡膠減振器，分別嵌入光電吊艙內(nèi)、外框架減振系統(tǒng)中進(jìn)行合理布置，從原理上實(shí)現(xiàn)了光電吊艙3個(gè)方向無(wú)角位移減振。

(2)由振動(dòng)理論計(jì)算出兩種金屬橡膠減振器的相關(guān)性能參數(shù)，并采用特殊工藝制備了金屬橡膠減振器。

(3)通過(guò)ADAMS/Vibration模塊對(duì)光電吊艙減系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，計(jì)算出減振系統(tǒng)固有頻率為17 Hz，角振動(dòng)最大幅值為0.011。仿真結(jié)果表明光電吊艙兩級(jí)減振系統(tǒng)對(duì)25 Hz以上的角振動(dòng)有很好的減振效果。最后進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試，與測(cè)試結(jié)果相比，仿真結(jié)果誤差不超過(guò)10%，從而驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。這種兩級(jí)減振系統(tǒng)對(duì)其它四框架光電吊艙也是完全適用的。

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