ДЕМПФЕР КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению и предназначено для гашения крутильных колебаний коленчатого вала поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Известен силиконовый демпфер крутильных колебаний, содержащий корпус с размещенной в нем инерционной массой, корпус которого жестко связан с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, а инерционная масса находится в силиконовой жидкости [1].
Известный демпфер имеет нестабильную демпфирующую характеристику, так как вязкость силиконовой жидкости изменяется в зависимости от рабочей температуры демпфера.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является жидкостный демпфер крутильных колебаний, содержащий замкнутый корпус с углублениями, заполненный вязкой жидкостью, инерционную массу со сквозными радиальными отверстиями, размещенную в корпусе, и рессоры, каждая из которых одним концом расположена в углублении корпуса, а другим закреплена в отверстии инерционной массы [2].
Недостатком этого технического решения является низкая надежность вследствие нестабильности демпфирующей характеристики при изменении рабочей температуры демпфера.
Цель изобретения - повышение надежности демпфера крутильных колебаний путем стабилизации демпфирующих характеристик при изменении рабочей температуры демпфера.
Поставленная цель достигается в демпфере крутильных колебаний, содержащем замкнутый корпус с углублениями, заполненный вязкой силиконовой жидкостью, инерционную массу со сквозными радиальными отверстиями, размещенную в корпусе, и рессоры, каждая из которых одним концом расположена в углублении корпуса, а другим закреплена в отверстии инерционной массы, причем рессоры выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы и имеют трубчатую форму. В качестве материала, обладающего эффектом памяти формы, использован сплав на основе железа и никеля.
Новым в демпфере крутильных колебаний является выполнение рессор трубчатой формы из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из сплава на основе железа и никеля [3].
На фиг.1 представлен демпфер крутильных колебаний, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1 при низкой температуре силиконовой жидкости; на фиг.2 - вид А на фиг.1 при высокой температуре силиконовой жидкости.
Демпфер крутильных колебаний (фиг.1) содержит замкнутый корпус 1 с глухими отверстиями 2, в котором размещена инерционная масса 3 со сквозными радиальными отверстиями. Зазоры между корпусом 1 и инерционной массой 3 заполнены вязкой силиконовой жидкостью. Инерционная масса 3 закрепляется (центрируется) на корпусе 1 при помощи трубчатых рессор 4, выполненных из материала, обладающего эффектом памяти формы, например из сплава на основе железа и никеля. На фиг.2 показана исходная цилиндрическая форма сечения рессор 4. Такую форму сечения рессоры 4 имеют при низкой температуре демпфера. На фиг.3 показана эллипсоидная форма сечения рессор 4. Такую форму сечения рессоры 4 принимают при высокой температуре демпфера, причем большая ось эллипса расположена в диаметральной плоскости инерционной массы 3. Демпфер крутильных колебаний работает следующим образом. При низкой температуре демпфера крутильных колебаний силиконовая жидкость имеет высокую вязкость, а рессора 4 в поперечном сечении представляет собой концентрическое кольцо (фиг.2). Момент сопротивления рессоры 4 в сечении Х-Х относительно мал и жесткость рессоры 4 невелика. При увеличении нагрузки двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения коленчатого вала или температуры окружающей среды увеличивается температура демпфера крутильных колебаний, в результате чего вязкость силиконовой жидкости, заполняющей корпус 1 демпфера, уменьшается. В рессоре 4, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти формы, происходит мартенситное превращение, под действием которого рессора 4 принимает эллипсоидную форму сечения (фиг.3), причем большая ось эллипса располагается в диаметральной плоскости инерционной массы 3. Момент сопротивления рессоры 4 в сечении Х-Х увеличивается, и жесткость рессоры 4 возрастает. В результате этого демпфирующие свойства демпфера крутильных колебаний, складывающиеся из суммарного воздействия движущейся вязкой силиконовой жидкости и жесткости рессоры, остаются неизменными. При уменьшении нагрузки двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения коленчатого вала или температуры окружающей среды уменьшается температура демпфера крутильных колебаний, в результате чего в материале рессоры 4 происходит обратное мартенситное превращение и поперечное сечение рессоры 4 принимает исходную форму концентрического кольца. Момент сопротивления и жесткость рессоры 4 в сечении Х-Х уменьшаются.
При дальнейшем изменении температуры демпфера цикл изменения формы сечения рессор повторяется. Использование в заявляемом демпфере крутильных колебаний рессор, выполненных из материала, обладающего эффектом памяти формы, уменьшает зависимость характеристик демпфера от изменения температуры, снижает вероятность возникновения резонансных крутильных колебаний.
Таким образом, использование предлагаемого демпфера крутильных колебаний повышает надежность работы демпфера путем стабилизации его демпфирующих характеристик при изменении рабочей температуры демпфера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент США №3640149, Кл. 74-574 F16F 15/10, опубл. 1772 г.
2. А.С. СССР №804949 F16F 15/12, опубл. 15.023.81, бюл. №6.
3. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении. / А.С.Тихонов, А.П.Герасимов, И.И.Прохорова - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.