ES2229553T3 - Absorbedor elastomerico sintonizado de vibraciones. - Google Patents
Absorbedor elastomerico sintonizado de vibraciones.Info
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Abstract
Un único absorbedor (40) de vibraciones sintonizado sin formar pareja con otro, que comprende: un resorte elastomérico de sección rectangular (60) que tiene una constante de resorte seleccionada, una masa de sintonía principal (70), en el que al menos se encuentra una masa de sintonía fina (72) dispuesta sobre la masa de sintonía principal (70) y una tapa (50) formada como una caja rectangular con un lado abierto y teniendo bridas de montaje (54) con agujeros (56), caracterizado porque el absorbedor comprende además una base de montaje (42) a montar sobre la superficie de una estructura sometida a vibraciones, teniendo la base de montaje (42) al menos dos agujeros de montaje (48) desplazados de un eje longitudinal de la base de montaje (42), en el que las bridas de montaje (54) de la tapa están formadas por una placa doblada de metal y con agujeros (56) que se alinean con los agujeros de montaje (46) sobre la base de montaje (42), estando unido el resorte elastomérico (60) a la base de montaje (42), y la masa de sintonía principal (70) unida al resorte elastomérico (60) opuesto a la base de montaje (42), con un remache (80) que se extiende a través de los agujeros alineados en al menos una de las masas de sintonía fina (72) y de la masa de sintonía principal (70) para fijar la masa de sintonía fina (72) a la masa de sintonía principal (70).
Description
Absorbedor elastomérico sintonizado de
vibraciones.
La invención está relacionada con los
absorbedores sintonizados de vibraciones que tienen un resorte y
una masa sintonizada. Más particularmente, la presente invención
está dirigida a los absorbedores de vibraciones sintonizados para
los fuselajes de los aviones.
Los absorbedores de vibraciones sintonizados
(TVA) son sistemas secundarios de masa-resorte que
pueden estar sintonizados para vibrar a una frecuencia seleccionada
para absorber la vibración que se produzca a dicha frecuencia. Los
sistemas TVA se emplean, por ejemplo, en fuselajes de aviones para
absorber la vibración provocada por la estela turbulenta
aerodinámica de las hélices que inciden sobre el fuselaje.
En las figuras 1a, 1b y 2 se muestran ejemplos de
los absorbedores de vibraciones del arte previo. El absorbedor
mostrado en las figuras 1a y 1b incluye un resorte elastomérico
anular 20 unido a una placa de base 22. La masa sintonizada incluye
un cuerpo grande 24 y una pluralidad de arandelas 26 fijadas al
cuerpo grande para sintonizar con precisión la masa total. El eje 28
se extiende a través del centro del resorte 20 y a través de los
agujeros en el cuerpo grande 24 y las arandelas 26 para fijar estos
componentes en forma conjunta. La placa de base 22 está montada a
una estructura de objetivo 30 mediante dos combinaciones de tuerca
y perno. Tal como se muestra, el absorbedor está apareado con un
absorbedor idéntico montado en un lado opuesto de la estructura de
objetivo, que es una configuración típica para montar los
absorbedores en el fuselaje del avión. Una masa que vibre a una
distancia de una costilla (como en los absorbedores de la figura 1)
generará un momento de flexión sobre la costilla. Los absorbedores
del arte previo están apareados de forma que los momentos de
flexión impartidos en la costilla por cada absorbedor se cancelen
por el absorbedor apareado.
La tapa en forma de copa 34, que se muestra mejor
en la figura 1b, está montada sobre el resorte 20 y las masas 24,
26, para aislar el resorte y las masas de la interferencia externa.
La tapa tiene las bridas de montaje 36 que proporcionan dos agujeros
de montaje alineados 38. La pluralidad de agujeros vacíos 40 está
provista en la parte superior de la tapa para permitir el escape de
la condensación.
La figura 2 muestra otro absorbedor previo que
tiene una base 22 y una tapa 22' de tres lados. La masa 24 está
unidad entre dos resortes elastoméricos 20. El conjunto del resorte
20 y la masa 24 está contenido entre las placas terminales metálicas
23. El perno 27 se extiende a través del conjunto y está fijado en
las paredes opuestas de la tapa 22'. El sistema está sintonizado a
una frecuencia de vibración mediante el ajuste de la tensión del
perno, y por tanto de la compresión del resorte. Se utilizan cuatro
agujeros de montaje 25 con las combinaciones de tuerca y perno para
fijar el dispositivo a la estructura.
Los dispositivos del arte previo tienen
deficiencias en la fabricación y en sus rendimientos. Por ejemplo,
el dispositivo de la figura 1a se monta en una estructura de
objetivo con una placa de montaje que tiene dos agujeros de montaje
linealmente alineados. Se proporcionan dos agujeros
convencionalmente debido a las limitaciones de espacio en la
estructura del fuselaje del avión, es decir, por la dificultad en
localizar una superficie plana para montar los absorbedores de
vibraciones. En el fuselaje del avión, los anillos de refuerzo están
soportados adicionalmente mediante anillos de refuerzo secundarios
que dejan poco espacio para montar el absorbedor de vibraciones. El
dispositivo está montado típicamente de forma que el resorte vibre
en forma de cizalla, es decir, perpendicular al eje 28 mostrado en
la figura 1a.
El inventor de la presente invención ha
descubierto que el absorbedor de vibraciones de arte previo está
sujeto a un movimiento de balanceo alrededor de un eje
A-A formado por los pernos de montaje cuando el
absorbedor vibra a la frecuencia de perturbación. El movimiento de
balanceo puede interferir con el dispositivo que vibre a la
frecuencia sintonizada, y a través del tiempo, puede provocar que
se aflojen los pernos.
En el dispositivo de la figura 2, el perno 27 que
suministra la tensión al sistema de resorte y masa, está sujeto a
la vibración del mismo en sí en caso de no estar apretado
correctamente.
El documento
US-A-5180147 expone un absorbedor de
vibraciones sintonizado no apareado de acuerdo con el preámbulo de
la reivindicación 1.
La presente invención proporciona un único
absorbedor de vibraciones sintonizado no apareado según se define
en la reivindicación 1, que es más sencillo de montar en el
fuselaje del avión.
El absorbedor de vibraciones sintonizado está
diseñado con un perfil bajo que minimiza el momento de flexión
impartido a una costilla de refuerzo del bastidor del avión, y como
resultado de ello puede montarse como una unidad única no apareada.
Esto reduce el número de absorbedores de vibraciones necesarios en
el avión, lo cual consecuentemente reduce los costos.
El absorbedor de vibraciones sintonizado con una
placa de montaje de cuatro agujeros elimina también ventajosamente
el problema del movimiento de balanceo creado por la estructura de
montaje previa.
El absorbedor de vibraciones sintonizado incluye
una base de montaje que tiene al menos dos agujeros dispuestos
fuera del eje central del sistema de resorte-masa.
Los agujeros de montaje pueden estar provistos alternativamente
como cuatro agujeros con una relación mutua separada en forma
rectangular. Los cuatro agujeros de montaje eliminan ventajosamente
el problema del momento de balanceo del arte previo.
Se encuentra unido un resorte elastomérico a la
base de montaje y soporta una masa principal, que forma un sistema
de vibración de resorte y masa. El material elastomérico está
seleccionado para que tenga flexibilidad para proporcionar un
resorte constante apropiado para la frecuencia de vibración
sintonizada. La masa está sintonizada con precisión por la fijación
al menos de una masa de sintonía fina, teniendo opcionalmente una
forma similar a una arandela en la masa principal. La masa de
sintonía fina está fijada a la masa principal directamente mediante
un remache. Los fijadores de remaches proporcionan una rigidez y
resistencia de fijación suficiente, y las masas de sintonía fina
actúan como una única masa en cooperación con el resorte.
Se forma una tapa para aislar el sistema de
resorte y masa contra la interferencia externa, a partir de una
sola plancha de metal estampado doblado en forma de una caja. La
tapa se forma fácilmente para que tenga huecos libres entre las
paredes dobladas adyacentes, para impedir el contacto marginal de
las paredes que pudiera provocar ruido. Adicionalmente, el doblado
proporciona fácilmente las bridas, sobre las cuales se proporcionan
los agujeros de montaje para acoplarse con la base de montaje.
La masa principal y el resorte elastomérico están
conformados preferiblemente con líneas exteriores rectangulares,
que proporcionan un centro de gravedad distante de la placa de
montaje que es menor para la misma masa que la masa conformada
cilíndricamente del arte previo. Mediante el posicionamiento del
centro de gravedad de la masa más cerca de la placa de montaje, se
minimiza cualquier momento de flexión de la costilla de refuerzo,
generado por
\hbox{la masa.}
Para montar el absorbedor de vibraciones en un
anillo de refuerzo de un avión, que es un emplazamiento ventajoso,
la invención proporciona unas placas de separación para acomodar el
grosor de un segundo anillo de refuerzo que se solapa sobre el
anillo de refuerzo principal. La placa separadora se coloca sobre
un anillo de refuerzo principal adyacente al anillo secundario de
solape para mejorar una superficie plana para montar el absorbedor
de vibraciones.
La invención llegará a ser comprendida mejor
mediante la referencia a la descripción que sigue a continuación,
en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1a es una vista en sección de un
absorbedor de vibraciones de acuerdo el arte previo;
la figura 1b es una vista superior de una tapa
del absorbedor de acuerdo con el arte previo;
la figura 2 es una vista en perspectiva de otro
absorbedor de vibraciones de acuerdo con el arte previo;
la figura 3 es una vista superior de un
absorbedor de vibraciones sintonizado montado en un anillo de
refuerzo en un avión de acuerdo con la invención;
la figura 4 es una vista en sección del
absorbedor de vibraciones sintonizado de la figura 3 tomada a lo
largo de la línea 4-4;
la figura 5 es una vista en sección del
absorbedor de vibraciones sintonizado de la figura 3 tomada a lo
largo de la línea 5-5;
la figura 6 es una vista superior de una placa de
montaje del absorbedor de vibraciones sintonizado de la figura
3;
la figura 7 es una vista superior de una tapa del
absorbedor de vibraciones sintonizado de la figura
3;
3;
la figura 8 es una vista en sección de la tapa de
la figura 7 tomada a lo largo de la línea 8-8;
la figura 9 es una vista superior de una placa
separadora para montar el absorbedor de vibraciones sintonizado en
el fuselaje del avión;
la figura 10 es una vista en sección de la placa
separadora de la figura 9 tomada a lo largo de la línea
10-10;
la figura 11 es una vista superior del absorbedor
de vibraciones sintonizado con la tapa desmontada;
y
y
la figura 12 es una vista superior de una
realización alternativa del absorbedor de vibraciones sintonizado
que tiene dos agujeros de montaje desplazados.
En la figura 3 se muestra un absorbedor de
vibraciones 40 de acuerdo con la invención, montado en un anillo de
refuerzo principal 10 de un avión. El anillo de refuerzo principal
10 tiene un perfil en forma de L, y soporte el recubrimiento
exterior 12 del avión. El bastidor del avión incluye típicamente
una pluralidad de anillos de refuerzo principal en una orientación
separada a lo largo de la longitud del fuselaje. El soporte
adicional se proporciona mediante los anillos de refuerzo
secundarios 14 y 16 (mostrados en la figura 5) los cuales están
fijados al anillo de refuerzo principal 10 de una forma
solapada.
Con referencia ahora a las figuras
3-5, el absorbedor de vibraciones 40 incluye una
base de montaje 42 (mostrada en forma separada en la figura 6) y una
tapa 50 que está fijada a la base de montaje 42 para abarcar un
espacio. La base de montaje 42 incluye una hoja delgada que tiene
cuatro orejetas 45 con los agujeros de montaje 46 y una abertura
central 47 formada en la misma. El resorte elastomérico 60 está
unido a la base de montaje 42, mediante el moldeado de la base en
posición cuando se moldea el resorte elastomérico. El elastómero
para formar el resorte 60 es inyectado a través de los bebederos 44
durante el
moldeado.
moldeado.
El resorte 60 está formado a partir de un
material elastomérico, tal como el material de silicona,
seleccionado para que tenga una resiliencia para que proporcione un
resorte constante. El resorte 60 está conformado con un agujero de
acceso central 64 en una superficie inferior. En la realización
mostrada, el resorte 60 tiene un perfil rectangular al ser observado
desde la parte superior, es decir, la vista de la figura 11.
Preferiblemente, el resorte es rectangular o cuadradazo en su perfil
según se observa desde la parte superior.
La masa principal 70 está unida a una superficie
superior 66 del resorte 60 mediante el moldeado de la masa
principal en posición cuando se encuentre moldeado el resorte
elastomérico. La masa principal 70 es un cuerpo con un valor de masa
seleccionado que conjuntamente con el resorte 60 vibrará a una
frecuencia seleccionada. La masa principal 70 puede estar formada
por tungsteno o acero, que son materiales relativamente densos para
mantener un tamaño pequeño. La masa principal 70 es rectangular o
cuadrada en su forma y está unidad a la superficie superior 66 del
resorte 60. El proceso de moldeado puede permitir que el material
elastomérico fluya sobre los bordes periféricos de la masa
principal 70 según se observa en las figuras 4 y 5.
La masa principal 70 y el resorte 60 son
rectangulares en su perfil, para proporcionar un centro de gravedad
con una pequeña distancia desde la placa de montaje 42, en
comparación con un valor de masa similar de una masa cilíndrica,
según se utiliza en el arte. La distancia menor hasta el centro de
gravedad significa que la masa de vibración generará un menor
momento de flexión en la placa de montaje, y por tanto en la
costilla de refuerzo a la cual está montada la placa. El absorbedor
de vibraciones de la presente invención puede montarse como una
unidad única y sin aparear con otra unidad sobre una costilla de
refuerzo, lo cual reduce el costo en la instalación del
avión.
avión.
Para sintonizar con precisión la masa principal
70 para una frecuencia en particular, las masas de sintonía fina 72
están fijadas a la masa principal 70. Las masas de sintonía fina 72
son componentes en forma de arandelas que tienen un agujero central.
Las masas de sintonía fina están colocadas sobre la masa principal
70 y fijadas a la misma mediante un fijador de remache 80 que se
extiende a través del agujero central en las masas de sintonía fina
72 y la masa principal 70. El agujero de acceso 64 en el resorte 60
permite al remache 80 estar fijado directamente a la superficie
inferior de la masa principal 70. De esta forma, la fuera de
fijación del remache 80 no provoca compresión sobre el resorte 60,
y por tanto no necesita ser tenido en cuenta al sintonizar el
absorbedor. El conjunto de remache proporcionar ventajosamente una
fijación que permite que las masas ensambladas 70, 72 se aproximen
a una única unidad estructural.
La tapa 50 se muestra en una vista superior en la
figura 7, desmontada del absorbedor 40. La tapa 50 aísla el sistema
de resorte y masa de los objetos externos que podrían entrar en
contacto e impedir la vibración del sistema, interrumpiendo así la
capacidad absorbente de las vibraciones del dispositivo. En un
avión, el espacio entre los anillos de refuerzo en el bastidor se
rellena típicamente con material aislante tal como una placa de
fibra, y la tapa 50 impide que este material entre en contacto con
el resorte y la masa.
La tapa 50 está formada por una placa única de
metal que está estampada en la forma del perfil y doblada para
formar una pared superior 51 con cuatro paredes 52a, 52b, 52c y 52d
que definen un espacio rectangular y preferiblemente cuadrado. Sobre
dos paredes laterales opuestas 52b y 52d, están provistas las
bridas 54 para montar la tapa sobre la base 42. Las bridas 54
tienen cada una dos agujeros de montaje 56 para un total de cuatro
agujeros de montaje dispuestos en una relación separada
rectangular. Los huecos libres 58 están provistos entre las paredes
laterales adyacentes para impedir que las paredes adyacentes entren
en contacto durante la vibración, lo cual generaría ruido. Está
provisto el agujero central 59 en la pared superior 51 para la
inspección visual del resorte 60 y las masas 70, 72.
Con referencia a la figura 6, cuando el
absorbedor de vibraciones sintonizado 40 está montado sobre un
anillo de refuerzo 10 del bastidor del avión, el absorbedor 40 puede
abarcar una distancia que incluye el anillo de refuerzo principal
10 y un anillo de refuerzo secundario 14. Debido a que el anillo de
refuerzo secundario 14 se solapa sobre el anillo principal 10, se
encuentra disponible una superficie no uniforme para montar el
absorbedor 40. Para proporcionar una superficie plana, se
proporciona una placa separadora 90 (mostrada en la figura 9 y 10)
sobre el anillo de refuerzo principal 10, adyacente a la parte
solapada del anillo de refuerzo secundario 14.
La placa separadora 90 es una barra alargada con
los agujeros de montaje 92 en los extremos opuestos. La placa
separadora 90 tiene un grosor equivalente al grosor del anillo de
refuerzo secundario 14.
El absorbedor de vibraciones sintonizado 40 está
montado en la superficie plana provista por la placa separadora 90
y las costillas de refuerzo 10, 14, mediante cuatro remaches 82
situados en los agujeros de montaje alineados de la tapa 50, placa
de montaje 42 y la placa separadora 90. Con cuatro remaches de
montaje, se elimina el problema del dispositivo de arte previo de
balancear alrededor de los pernos dispuestos linealmente, lo cual
mejora la capacidad de absorber las vibraciones y la durabilidad
del absorbedor. El posicionamiento de los absorbedores de
vibraciones sobre los anillos de refuerzo 10 es ventajoso para
acoplar los absorbedores con el recorrido de la transmisión de alta
vibración. El uso de remaches, en lugar de tuercas y pernos como en
el arte previo, proporciona un montaje más seguro que integra más
íntimamente el absorbedor de vibraciones con la estructura de las
costillas, las cuales proporcionan una mejor transmisión de la
vibración en el bastidor hasta el absorbedor de vibraciones para
mejorar el rendimiento global.
La figura 11 muestra una vista superior del
conjunto del absorbedor de vibraciones sintonizado con la tapa
desmontada. El resorte elastomérico 60 está unido a la placa de
montaje 42. La masa sintonizada, que incluye la masa principal 70 y
las masas de sintonía fina 72 fijadas conjuntamente por medio del
remache 80, unidas al resorte elastomerito 60.
La figura 12 muestra una vista superior de una
realización alternativa del absorbedor, con la tapa desmontada, en
el cual la placa de montaje 42' está provista con dos agujeros de
montaje 46'. El resorte y las masas son idénticos a las descritas
anteriormente. Los agujeros de montaje están desplazados de un eje
central longitudinal B-B del absorbedor. La tapa, no
mostrada, tiene dos agujeros en la misma disposición. Esta
configuración es ventajosa en circunstancias en donde no se
encuentra disponible espacio de montaje. En una configuración de
montaje en un bastidor de avión que precise de la placa separadora
90, la placa separadora se coloca debajo de los dos agujeros de
montaje 46' para fijarse sobre la costilla de refuerzo.
Claims (5)
1. Un único absorbedor (40) de vibraciones
sintonizado sin formar pareja con otro, que comprende: un resorte
elastomérico de sección rectangular (60) que tiene una constante de
resorte seleccionada, una masa de sintonía principal (70), en el que
al menos se encuentra una masa de sintonía fina (72) dispuesta
sobre la masa de sintonía principal (70) y una tapa (50) formada
como una caja rectangular con un lado abierto y teniendo bridas de
montaje (54) con agujeros (56), caracterizado porque el
absorbedor comprende además una base de montaje (42) a montar sobre
la superficie de una estructura sometida a vibraciones, teniendo la
base de montaje (42) al menos dos agujeros de montaje (48)
desplazados de un eje longitudinal de la base de montaje (42), en el
que las bridas de montaje (54) de la tapa están formadas por una
placa doblada de metal y con agujeros (56) que se alinean con los
agujeros de montaje (46) sobre la base de montaje (42), estando
unido el resorte elastomérico (60) a la base de montaje (42), y la
masa de sintonía principal (70) unida al resorte elastomérico (60)
opuesto a la base de montaje (42), con un remache (80) que se
extiende a través de los agujeros alineados en al menos una de las
masas de sintonía fina (72) y de la masa de sintonía principal (70)
para fijar la masa de sintonía fina (72) a la masa de sintonía
principal (70).
2. El absorbedor de vibraciones según la
reivindicación 1, que comprende además al menos una base separadora
(90) posicionable entre una parte de la base de montaje y una
costilla de refuerzo del bastidor del avión.
3. El absorbedor de vibraciones según la
reivindicación 1, en el que al menos dos agujeros de montaje (46)
incluyen cuatro agujeros de montaje dispuestos en una relación
rectangular separada.
4. El absorbedor de vibraciones según la
reivindicación 1, en el que al menos dos agujeros de montaje (46)
están dispuestos sobre un eje de montaje separado lateralmente del
eje central de la base de montaje (42).
5. El absorbedor de vibraciones según la
reivindicación 1, en el que la masa de sintonía principal y el
resorte están conformados con perfiles rectangulares.
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