ГАСИТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
TORSIONAL VIBRATION DAMPER

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.
р
0
Полярный момент инерции θ наружного корпуса, т.е. полярный момент инерции инертной массы в составе гасителя, и суммарная жесткость комплекта упругих элементов на кручение С связаны соотношением:
,
н
где ω - 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:
0
кр
C=n·C
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:
,
вн
н
где к - число торцевых зазоров между наружными и внутренними дисками, Δ - величина торцевых зазоров, , d - внутренний диаметр дисков, d - наружный диаметры.