Демпфер крутильно-изгибных колебаний

 

Использование: для поглощения энергии крутильных и изгибных колебаний вращающихся валов, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания как с одним, так и с несколькими критическими резонансными зонами. Сущность изобретения: демпфер содержит маховик, выполненный в двухрядном звездообразном исполнении с осесимметрично-шахматным расположением стаканов, при этом ступица выполнена, например, в виде дисков, установленных с двух поперечных сторон маховика, лучи-выступы которых расположены параллельно осям стаканов и прикреплены к ним, например, сваркой. Стаканы заполнены демпфирующей жидкостью. Внутри стаканов в подпружиненном состоянии находятся поршни. Демпфер снабжен дросселирующими устройствами в виде каналов с дроссельными клапанами. При воздействии крутильных или изгибных колебаний на вращающемся валу поршень начинает совершать колебательные движения. Энергия колебаний поглощается за счет дросселирования демпфирующей жидкости через зазоры между поршнем и стенками стакана, а также через дроссельный клапан и каналы. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а более конкретно к усовершенствованию демпферов крутильно-изгибных колебаний двигателей внутреннего сгорания.

Известен демпфер крутильно-изгибных колебаний, который включает герметичный корпус со ступицей, во внутреннем кольцевом объеме которого в свободно плавающем состоянии в демпфирующей жидкости находится инерционная масса, представляющая собой маховик, имеющий форму кольца. При этом по обе стороны от инерционной массы в радиальном направлении имеются демпфирующие полости, заполненные демпфирующей жидкостью, в которых установлены упругие элементы, выполненные в виде волнистых ленточных кольцевых пружин, а сами полости сообщены между собой радиальными отверстиями, выполненными в инерционной массе (маховике) [1] Однако такой демпфер крутильно-изгибных колебаний рассчитан на конкретную рабочую частоту и вполне определенный тип двигателя, обладает конкретными характеристиками, исключающими использование его на двигателях других вариантов и типов.

Известен также демпфер крутильно-изгибных колебаний, содержащий маховик с осесимметричными камерами, заполненными жидкостью, в каждой из камер расположена инерционная масса в виде поршня, подпружиненного с двух сторон в радиальном направлении, дросселирующие устройства, соединяющие над- и подпоршневые полости камер и крышки, закрепленные в последних [2] Однако такой демпфер имеет узкий диапазон рабочих частот, кроме того, его невозможно использовать на различных объектах с различными параметрами и значениями рабочих частот.

Изобретение направлено на расширение диапазона частот демпфера и изменение (регулировку) его характеристик, обеспечивающих возможность применения на объектах с различными параметрами.

Это достигается тем, что известный демпфер крутильно-изгибных колебаний снабжен дополнительными камерами, расположенными в плоскости расположения основных камер и установленными в шахматном порядке относительно последних, все камеры выполнены в виде стаканов с образованием звездообразной формы, ступица маховика выполнена в виде двух дисков с лучами-выступами, каждый из дисков установлен на торце маховика, оси лучей-выступов каждого диска расположены параллельно осям камер, лучи закреплены на последних.

Крепление лучей-выступов дисков к стаканам камер и самих стаканов одного ряда основной звезды к другому ряду стаканов дополнительной звезды может быть осуществлено, например, сваркой или каким-либо другим способом.

На чертеже представлена конструктивная схема демпфера.

Демпфер содержит маховик 1, выполненный в двухрядном звездообразном исполнении с осесимметрично-шахматным расположением камер, выполненных в виде стаканов 2. Ступица 3 маховика 1 выполнена в виде двух дисков с лучами-выступами 4. Каждый из дисков установлен на торце маховика 1, оси лучей-выступов 4 каждого диска расположены параллельно осям камер, лучи закреплены на последних каким-либо образом, например сваркой, а крепление стаканов 2 одного ряда звезды к другому осуществляется, например, также сваркой или какими-либо другими способами. Стаканы 2 заполнены вязкой (демпфирующей) жидкостью 5, в каждом из них находится инерционная масса в виде поршня 6, поддерживаемого с обеих сторон в радиальном направлении пружинами 7 и 8, находящимися в состоянии предварительного напряжения. При этом над- и подпоршневые полости каждого стакана 2 связаны между собой каналами 9 с дросселирующими клапанами 10. Стаканы 2 закрыты крышками 11.

Работа демпфера заключается в следующем.

Для двигателя внутреннего сгорания с одной критической резонансной зоной все камеры (стаканы) 2 двух рядов звезд регулируются для гашения колебаний в указанной зоне частот.

При возникновении крутильных колебаний к угловой скорости вращения демпфера на установившемся режиме работы двигателя прибавляется дополнительная угловая скорость. При этом поршни 6 начинают совершать колебательные движения вдоль оси стакана 2 и за счет дросселирования демпфирующей жидкости 5 через зазор между поршнем 6 и стенкой стакана 2, а также через каналы 9 и дроссельные клапаны 10 происходит поглощение энергии крутильных колебаний. При этом с помощью дроссельных клапанов 10 можно изменить проходное сечение каналов 9 и за счет этого изменять параметры демпфера.

При возникновении изгибных колебаний так же, как и при крутильных колебаниях, поршни 6 в стаканах 2 начинают совершать колебательные движения. Энергия изгибных колебаний поглощается за счет дросселирования демпфирующей жидкости 5 через зазоры между поршнем 6 и стенками стакана 2, а также через каналы 9 и дроссельные клапаны 10.

Для двигателя внутреннего сгорания с двумя критическими резонансными зонами часть камер, например, одного ряда звезды регулируется для одной критической резонансной зоны и другого ряда звезды для другой критической резонансной зоны в другой комбинации одновременно в обоих рядах звезд.

Принцип действия демпфера здесь отличается тем, что для каждых зон частот автоматически происходит активное гашение соответствующих колебаний с соответствующими группами цилиндров.

Для двигателя с тремя и более критическими резонансными зонами группировку камер (стаканов) 2 для соответствующих зон производят аналогичным образом, но не нарушая при этом симметричность группировок камер (стаканов) 2.

Формула изобретения

ДЕМПФЕР КРУТИЛЬНО-ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий маховик с осесимметрично расположенными камерами, заполненными вязкой жидкостью, в каждой из камер расположена инерционная масса в виде поршня, подпружиненного с двух сторон в радиальном направлении, дросселирующие устройства, соединяющие над- и подпоршневые полости камер, и крышки, закрепленные в последних, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными осесимметрично установленными камерами, расположенными в полости, параллельной плоскости расположения основных камер, и установленными в шахматном порядке относительно последних, все камеры выполнены в виде стаканов с образованием звездообразной формы, ступица маховика выполнена в виде двух дисков с лучами-выступами, каждый из дисков установлен на торце маховика, оси лучей-выступов каждого диска расположены параллельно осям камер, а лучи закреплены на последних.

РИСУНКИ

Рисунок 1