Гаситель крутильных колебаний

Изобретение относится к машиностроению. Гаситель крутильных колебаний включает в себя наружный и внутренний корпусы, связанные между собой посредством упругих элементов, работающих на кручение. Внутренний корпус служит для установки на вал, подвергаемый крутильным колебаниям. Наружный корпус установлен соосно с внутренним и выполняет роль инертной массы. Торцевые крышки образуют вместе с корпусами кольцевую полость, заполненную рабочей жидкостью. Радиальные уплотнения герметизируют указанную полость. Чередующиеся внутренние и наружные диски установлены с осевым зазором друг относительно друга и не препятствуют повороту одного корпуса относительно другого. Достигается возможность гашения крутильных колебаний при высоких скоростях вращения вала без жесткого крепления к основанию. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для гашения крутильных колебаний различных машин, в частности для гашения крутильных колебаний валов двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, приводных валов вертолетов, роторов авиационных и газовых турбин, центрифуг и т.д.

Известно изобретение (патент №2297562, F16F 15/173, опубл. 20.04.2007, бюл. №11), состоящий из корпуса, закрепленного на валу и вращающегося вместе с ним, и крышки, образующих полость, внутри которой располагается маховик. Полость целиком заполнена вязкой жидкостью. Маховик имеет возможность вращаться относительно корпуса. Момент вязкого трения между маховиком и корпусом определяется поверхностью трения, вязкостью жидкости и амплитудой относительных смещений корпуса и маховика.

Недостатками данного устройства являются:

а) наличие радиального зазора между валом и маховиком. В подобном устройстве при воздействии внешних сил неизбежно появление сухого трения, ударов и различных износов;

б) демпфирующий эффект в данном и подобных устройствах напрямую связан с массовым полярным моментом маховика, причем размеры маховика могут иметь недопустимо большие значения.

Наиболее близким по технической сущности является демпфер рулевого механизма (патент на полезную модель №89647, МПК F16F 7/10, приоритет от 16.06.2009 г.).

Существенным недостатком данного устройства, исключающим применение для гашения крутильных колебаний валов, является необходимость его жесткого закрепления с неподвижным основанием.

В предлагаемом гасителе крутильных колебаний использовали принцип динамического гашения колебаний (см., например, справочник «Прочность, устойчивость, колебания». М.: Машиностроение, т.3, 1986, стр.331…332), исключающий необходимость в таком закреплении.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для гашения крутильных колебаний вращающихся со сколько угодно большой скоростью валов в условиях отсутствия какого-либо жесткого крепления с неподвижным основанием.

Указанный технический результат достигается тем, что гаситель, включающий в себя внутренний корпус, который неподвижно связан с валом посредством, например, стопорных колец и шпоночного соединения (на рисунке не показано), наружный корпус, установленный соосно с внутренним, причем наружный корпус выполняет также роль инертной массы, входящей в состав динамического гасителя колебаний, торцевые крышки, образующие вместе с корпусами кольцевую полость, заполненную рабочей жидкостью, радиальные уплотнения, герметизирующие ту же полость, систему чередующихся наружных и внутренних дисков, установленных с заданным осевым зазором друг относительно друга и не препятствующих поворотам одного корпуса относительно другого, содержит один или более упругих элемента, работающих на кручение и упруго соединяющих указанные корпусы, систему дистанционных втулок, устанавливающих заданное взаимное расположение всех деталей в осевом направлении.

Полярный момент инерции θ_р наружного корпуса, т.е. полярный момент инерции инертной массы в составе гасителя, и суммарная жесткость комплекта упругих элементов на кручение С₀ связаны соотношением:

,

где ω_н - круговая частота настройки гасителя.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом на рис.1, где изображена конструкция гасителя, включающего в себя внутренний корпус 1, который неподвижно связан с валом 2, стопорные кольца 3, наружный корпус 4, торцевые крышки 5 и 6, рабочую жидкость 7, радиальные уплотнения 8, систему чередующихся наружных 9 и внутренних 10 дисков, один или более упругих элемента 11, систему дистанционных втулок 12, 13, 14, устанавливающих заданное взаимное расположение всех деталей в осевом направлении.

Упругий элемент может быть выполнен в виде неразъемной детали, имеющей наружный и внутренний обода, связанные между собой радиально расположенными гибкими спицами. Жесткость такого упругого элемента на кручение определяется по формуле:

,

где l - рабочая длина спицы, R - внутренний радиус наружного обода,

, Е - модуль упругости, Z - число спиц.

Суммарная жесткость комплекта упругих элементов будет равна:

C₀=n·C_кр

где n - общее число упругих элементов в составе гасителя.

Сборка гасителя производится способом пайки или любым другим известным способом.

Система чередующихся наружных и внутренних дисков, погруженных в рабочую жидкость, необходима для создания определенного коэффициента сопротивления, определяемого по формуле:

,

где к - число торцевых зазоров между наружными и внутренними дисками, Δ - величина торцевых зазоров, , d_вн - внутренний диаметр дисков, d_н - наружный диаметры.

Гаситель крутильных колебаний, включающий в себя внутренний корпус, служащий для установки на вал, подвергаемый крутильным колебаниям, наружный корпус, установленный соосно с внутренним, причем этот корпус выполняет также роль инертной массы в системе гасителя, торцевые крышки, образующие вместе с корпусами кольцевую полость, заполненную рабочей жидкостью, радиальные уплотнения, герметизирующие ту же полость, а также систему чередующихся внутренних и наружных дисков, установленных с заданным осевым зазором относительно друг друга, и не препятствующих повороту одного корпуса относительно другого, отличающийся тем, что наружный и внутренний корпуса связаны между собой посредством одного или более упругих элементов, упруго соединяющих указанные корпуса и работающих на кручение, причем суммарная жесткость С₀ комплекта упругих элементов на кручение и полярный момент инерции θ_p наружного корпуса связаны соотношением:

где ω_н - круговая частота настройки гасителя.