ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
DYNAMIC DAMPER OF TORSIONAL VIBRATIONS

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к средствам для уменьшения отрицательного воздействия крутильных колебаний на роторы и валы.
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 коленчатого вала и валах трансмиссии устанавливают антивибраторы, которые расстраивают собственную частоту крутильных колебаний.
Известен демпфер (патент РФ №2405991, МПК F16F 15/31, опубл. 10.12.2010), содержащий корпус с расположенным внутри него маховиком, в теле которого выполнены вырезы с закрепленными в них посредством пружин грузами.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является маятниковый антивибратор с бифилярным грузом (Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.: ил. рис.89, стр.175), содержащий дисковый корпус, с которым через пальцы соединены грузы.
Однако данное устройство не позволяет осуществлять гашение крутильных колебаний в широком диапазоне изменения частот вращения вала или ротора, поскольку влияет на резонансы на гармониках только определенного порядка независимо от частоты вращения вала.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении эффективного снижения негативного влияния крутильных колебаний на коленчатый вал в широком диапазоне изменения частоты его вращения, что приводит к увеличению ресурса работы двигателя.
Технический результат достигается тем, что в динамическом гасителе крутильных колебаний, содержащем дисковый корпус с установленными в нем грузами, новым является то, что вышеупомянутые грузы установлены равномерно по окружности и по радиусу в полостях, выполненных в теле корпуса, с возможностью совершать возвратно-поступательные движения в плоскости вращения и по радиусу, в периферийной части каждого из грузов имеются, по меньшей мере, по две оси, перпендикулярные плоскости вращения, на которых установлено, по меньшей мере, по одному колесу, при этом в корпусе со стороны периферийной части полости выполнены выемки с переменным радиусом кривизны для перекатывания по ним вышеупомянутых колес.
Грузы установлены в полостях посредством пружин, с боковых сторон и со стороны, ближайшей к оси вращения.
На фиг.1 представлен вид динамического гасителя крутильных колебаний сбоку (сечение А-А), на фиг.2 - вид динамического гасителя крутильных колебаний спереди, на фиг.3 - сечение через груз и паз (Б-Б), где: 1 - крышка, 2 - корпус, 3 - груз (3 шт.), 4 - ось вращения, 5 - колесо, 6 - пружина, 7 - полость в корпусе, 8 - коленчатый вал, 9 - болт, 10 - выемка в корпусе, 11 - винт.
Динамический гаситель крутильных колебаний представляет собой дисковый корпус 2, закрытый крышкой 1, соединенные между собой болтами 9. В теле корпуса 2 выполнены три полости 7 в форме сегмента и по две выемки 10 с периферийной стороны каждой полости 7, при этом выемки имеют переменный радиус кривизны. В полостях 7 с помощью пружин 6 с боковых сторон и со стороны, ближайшей к оси вращения, установлены грузы 3, выполненные в виде сегментов. В верхней части грузов 3 находятся оси 4, перпендикулярные плоскости вращения корпуса 2, на которых установлены колеса 5, с возможностью перекатывания по выемкам 10. Корпус динамического гасителя крутильных колебаний крепится на коленчатом валу 8 с помощью винтов 11.
Динамический гаситель крутильных колебаний работает следующим образом.
При равномерном вращении коленчатого вала 8 совместно с ним вращается динамический гаситель крутильных колебаний. Под действием центробежной силы грузы 3 через колеса 5 прижаты к выемкам 10 корпуса 2 и вращаются синхронно с ним. При появлении крутильных колебаний корпуса 2 между ним и грузами 3 появляется относительная разность угловых перемещений за счет упругой связи. Колеса 5 перемещаются по выемке 10 с переменным радиусом кривизны, при этом перемещается центр масс грузов 3 к центру корпуса 2, чему препятствует центробежная сила инерции грузов. Для устранения возможности перекоса грузов 3 и их перемещения в плоскости динамического гасителя крутильных колебаний в корпусе 2 выполнены пазы для возвратно-колебательного движения подпружиненных грузов 3. Центробежная сила грузов 3, воздействуя на поверхность выемки 10, раскладывается на радиальную и касательную составляющие. Касательная сила создает момент, препятствующий появлению упругих моментов крутильных колебаний, тем самым уменьшая их амплитуду, что приводит к снижению крутильных колебаний. Создаваемый стабилизирующий момент грузов 3 зависит от их массы, радиуса кривизны поверхности выемки 10 и от частоты вращения вала 8. Изменяя эти параметры, можно добиться эффективной работы динамического гасителя крутильных колебаний в широком диапазоне частот вращения вала 8 и тем самым увеличить ресурс коленчатого вала.