Демпфер

Изобретение относится к демпфирующим устройствам, а именно к средствам для гашения колебаний роторов и валов в машиностроении. Демпфер состоит из корпуса 1, снабженного крышкой 2. Внутри рабочей полости 3 корпуса 1 находится маховик 4. В крышке 2 выполнена питательная полость 5, одна часть которой сообщена с рабочей полостью каналом 6, а другая - каналом 7 с регулирующим клапаном. Техническим результатом является обеспечение эффективного гашения крутильных колебаний в широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала и увеличение ресурса работы двигателя. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к демпфирующим устройствам, а именно к средствам для гашения колебаний роторов и валов в машиностроении.

При работе двигателя в сечениях валов упругой системы возникают периодические угловые смещения, называемые крутильными колебаниями. Они создают значительные дополнительные напряжения, которые снижают долговечность валов, вызывают колебания и вибрацию всей силовой установки. Для устранения влияния колебаний на приводные механизмы их привод осуществляют со стороны маховика, где колебания сечений коленчатого вала значительно меньше. Для снижения уровня напряжений в шейках коленвала и валах трансмиссии устанавливают демпферы крутильных колебаний. Демпфер гасит амплитуды крутильных колебаний за счет поглощения энергии, вносимой при резонансе возбуждающим моментом в упругую систему.

Известен демпфер (авторское свидетельство №1030598, МПК F 16 F 7/10, опубл. 23.07.83, Бюл. №27), имеющий корпус, заполненный рабочей средой, массу (маховик) с двумя полостями и соединяющим их отверстием вдоль оси гасителя, размещенную в корпусе с зазором по наружному диаметру и выполненную из материала, плотность которого меньше, чем плотность рабочей среды, и упругие элементы, связывающие массу с корпусом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является демпфер, установленный на коленчатых валах двигателей грузовых автомобилей «КамАЗ» (Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту. Двигатели «КамАЗ» 740.30-260 и 740.31-240 / Сост. Е.Р.Борисенков, Р.Ф.Галиев, Г.Г.Гафуров и др., Набережные Челны, 2004 г., 138 с., рис.15, стр.25), содержащий корпус, рабочая полость которого заполнена жидкой средой, и расположенный внутри нее маховик.

Однако данное устройство не позволяет осуществлять гашение крутильных колебаний в широком диапазоне изменения частот вращения вала или ротора.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении эффективного гашения крутильных колебаний в широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала, что приводит к увеличению ресурса работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в демпфере, содержащем корпус, рабочая полость которого заполнена жидкой средой, и расположенный внутри нее маховик, новым является то, что корпус снабжен крышкой, в которой выполнена питательная полость, причем нижняя часть питательной полости сообщена радиальными каналами с периферийной частью рабочей полости, а верхняя часть питательной полости сообщена с рабочей полостью каналом с регулирующим клапаном. На наружной поверхности маховика выполнены кольцевые выступы, а на внутренних поверхностях корпуса и крышки выполнены выступы, расположенные между соответствующими выступами маховика, при этом выступы маховика и соответствующие им выступы на внутренней поверхности корпуса и крышки выполнены со смещением относительно друг друга. В теле маховика выполнены сквозные переточные окна, а также радиальные отводы, сообщающие нижнюю и периферийные части рабочей полости. Внутренняя поверхность питательной полости выполнена профилированной.

На фиг.1 представлен поперечный разрез демпфера; на фиг.2 - вид клапана в масштабе 5:1, на фиг.3 - вид демпфера спереди со снятой крышкой, где: 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - рабочая полость, 4 - маховик, 5 - питательная полость, 6 - канал, сообщающий нижнюю часть питательной и периферийную части рабочей полости, 7 - канал, сообщающий верхнюю часть питательной полости с рабочей полостью; 8 - клапанный канал, 9 - пружина, 10 - клапан, 11 - кольцевые выступы, 12 - радиальный отвод, 13 - переточное окно, 14 - коленчатый вал, 15 - фланец, 16 - болт, 17 - втулка.

Демпфер состоит из кольцеобразного корпуса 1, снабженного крышкой 2. Внутри рабочей полости 3 корпуса 1 находится демпфирующий элемент - маховик 4. В крышке 2 выполнена питательная полость 5, нижняя часть которой сообщена с рабочей полостью каналом 6, а верхняя - каналом 7. В канале 8 крышки 2 с помощью предварительно сжатой пружины 9 установлен клапан 10, контролирующий процесс подачи рабочей жидкости из рабочей полости 3 в питательную полость 5. В теле маховика 4 выполнены кольцевые выступы 11, позволяющие рабочей жидкости распределиться по всему объему рабочей полости 3, а также увеличить площадь контакта с рабочей жидкостью, что, в свою очередь, позволяет изменить момент вязкого трения. С этой же целью в теле маховика 4 выполнено также, по крайней мере, три радиальных отвода 12 и сквозных переточных окна 13. Корпус 1 демпфера крепится на коленчатом валу 14 с помощью фланца 15 и болтов 16. Маховик 4 устанавливается в корпус с помощью втулки 17 и имеет возможность вращаться.

Демпфер работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 14 совместно с ним вращается демпфер - корпус 1 и крышка 2, а также, за счет сил вязкого трения, маховик 4. Момент вязкого трения между маховиком 4 и корпусом 1 определяется поверхностью трения, вязкостью жидкости и амплитудой относительных смещений корпуса 1 и маховика 4. Для увеличения эффективности работы демпфера с изменением частоты вращения корпуса 1, за счет работы клапана 10, изменяется площадь поверхности вязкого трения.

На режимах низшей резонансной частоты вращения коленчатого вала 14 клапан 10 открыт, рабочая жидкость по каналу 6 беспрепятственно перетекает из рабочей полости 3 в питательную 5 и далее, под действием центробежных сил и за счет профиля поверхности питательной полости 5, по каналу 7 вновь попадает в рабочую полость 3. Благодаря наличию радиальных отводов 12 и сквозных переточных окон 13 рабочая жидкость распределяется между кольцевыми выступами 11 маховика 4 и корпуса 1. При этом маховик совершает крутильные колебания, амплитуда которых, за счет наличия сил вязкого трения, уменьшается. С увеличением частоты вращения коленчатого вала наступает следующая резонансная частота, для гашения которой требуется другая величина момента вязкого трения, что достигается за счет того, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала пружина 9 начинает растягиваться, при этом клапан 10 начинает перемещаться по каналу 8, перекрывая, таким образом, канал 7. Объем жидкости в рабочей полости 3 уменьшается и она постепенно начинает накапливаться в питательной полости 5. Момент вязкого трения, необходимый для эффективного поглощения энергии крутильных колебаний, при этом будет соответствовать величине мощности, затрачиваемой на поддержание крутильных колебаний при новой резонансной частоте, что повышает эффективность работы демпфера и увеличивает ресурс работы двигателя.

1. Демпфер, содержащий корпус, рабочая полость которого заполнена жидкой средой, и расположенный внутри нее маховик, отличающийся тем, что корпус снабжен крышкой, в которой выполнена питательная полость, одна часть питательной полости сообщена каналами с периферийной частью рабочей полости, а другая часть питательной полости сообщена с рабочей полостью каналом с регулирующим клапаном.

2. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности маховика выполнены кольцевые выступы, а на внутренних поверхностях корпуса и крышки также выполнены кольцевые выступы, расположенные между соответствующими выступами маховика.

3. Демпфер по п.1 или 2, отличающийся тем, что выступы маховика и соответствующие им выступы на внутренней поверхности корпуса и крышки выполнены со смещением относительно друг друга.

4. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что каналы, сообщающие часть питательной полости с периферийной частью рабочей полости, выполнены радиальными.

5. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что в теле маховика выполнены сквозные переточные окна.

6. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что в маховике выполнены радиальные отводы, сообщающие часть питательной полости и периферийные части рабочей полости.

7. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность питательной полости выполнена профилированной.