ДЕМПФЕР
DAMPER

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 коленчатого вала 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 F16F 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, поскольку частота собственных колебаний маховика величина постоянная и при изменении частоты вращения вала не меняется.
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 корпуса маховик, новым является то, что маховик имеет равномерно расположенные по окружности сквозные вырезы, в каждом из которых находится грузик, закрепленный внутри маховика с возможностью радиального перемещения.
Грузики закреплены посредством пружин прижимающих их к центру вращения маховика и крышками с обеих сторон маховика, при этом в каждой крышке выполнены трапециевидные направляющие для перемещения по ним грузиков в радиальном направлении.
Таким образом, с изменением частоты вращения вала за счет отрыва грузиков под действием центробежных сил и их перемещения в радиальном направлении от оси вращения изменяется момент инерции маховика.
На фиг.1 представлен вид демпфера сбоку (сечение Б-Б), на фиг.2 - вид демпфера спереди (одна из крышек маховика снята); на фиг.3 - сечение А-А, где 1 - корпус, 2 - задняя крышка корпуса, 3 - маховик, 4 - крышка маховика, 5 - вырез в маховике, 6, 7 - грузики, 8 - пружина, 9 - направляющая крышки, 10 - втулка, 11 - болт, 12 - коленчатый вал, 13 - винт.
Демпфер состоит из кольцеобразного корпуса 1, снабженного задней крышкой 2. Внутри корпуса 1 находится демпфирующий элемент - маховик 3. К маховику 3 с помощью потайных винтов 13 крепится, например, шесть крышек 4. В маховике 3 выполнено шесть вырезов 5, равномерно расположенных по окружности и по радиусу. В крышке 4 выполнены направляющие 9, по которым перемещаются грузики 6 и 7 в радиальном направлении. Грузики 6 и 7, изменяющие момент инерции маховика 3, установлены в вырезах 5 маховика 3 и закреплены посредством пружин 8, прижимающих их к центру вращения маховика 3 и крышек 4 с обеих его сторон, при этом в каждой крышке 4 выполнены трапециевидные направляющие 9 для перемещения по ним грузиков 6 и 7 в радиальном направлении.
Корпус 1 демпфера крепится на коленчатом валу 12 с помощью болтов 11. Маховик 3 установлен в корпусе 1 с помощью втулки 10 и имеет возможность вращаться.
Демпфер работает следующим образом.
При вращении коленчатого вала 12 совместно с ним вращается демпфер - корпус 1 и маховик 3. На режимах низшей резонансной частоты вращения коленчатого вала 12 момент инерции корпуса 1 максимальный, находящиеся внутри корпуса грузики 6 и 7 находятся в исходном состоянии и прижаты ближе к оси вращения маховика 3. С увеличением частоты вращения коленчатого вала 12 возрастает центробежная сила, которая в свою очередь преодолевает силу упругости пружины 8. С увеличением частоты вращения коленчатого вала 12 первый грузик 7, расположенный дальше от оси вращения коленчатого вала 12, начинает перемещаться по направляющим 9 крышки 4 в радиальном направлении, сжимая тем самым пружину 8. Таким образом, грузики 6 и 7 начинают отрываться от маховика 3, имеют свободное перемещение по направляющим 9, и, тем самым, момент инерции маховика уменьшается. С изменением момента инерции маховика 3 изменяется частота его собственных колебаний, что позволяет эффективнее гасить амплитуду крутильных колебаний. При дальнейшем вращении демпфера последовательно будут отрываться грузики, расположенные ближе к центру вращения (при одинаковой массе грузиков 6 и 7 и жесткости пружин 8), и таким образом осуществляется ступенчатое изменение момента инерции маховика 3. Эффективным режимом работы демпфера является режим, когда частота вращения коленчатого вала 12 совпадает с частотой собственных колебаний маховика 3.