МОДЕЛИРУЮЩИЙ ДЕМПФЕР ФРИКЦИОННОГО ТИПА

Техническое решение относится к судостроению, в частности, к области экспериментальных исследований процесса демпфирования крутильных колебаний, возникающих в судовых машинно-движительных комплексах, а именно, к исследованию внутреннего взаимодействия типовых узлов демпферов жидкостного трения.
Известно устройство для демпфирования крутильных колебаний (см. РЖ "Двигатели внутреннего сгорания." - М.: ВИНИТИ. 1982, №09, 68 с.). Предлагается демпфер вязкостного типа, в котором элементы, соединяемые с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, образуют кольцевую полость с прямоугольным сечением. В этой полости размещается маховая масса в виде кольца так, что между ней и ведущими элементами образуется в осевом и радиальном направлении щели, заполняемые вязкой жидкостью. Однако, это устройство обладает следующими недостатками:
- невозможность визуализации процесса демпфирования крутильных колебаний и фиксации маховой массы относительно корпуса демпфера;
- проблематичность разборки и внесения изменений в состав (замена демпфирующей жидкости, изменение шероховатости поверхности).
Наиболее близким по конструкции является устройство (демпфер) демпфирования крутильных колебаний (см. книгу П.А.Истомина "Крутильные колебания в судовых ДВС". - Л.: Судостроение, 1976. - 228 с.). Ступица силиконового демпфера жестко крепится к валу установки, а маховик размещается свободно внутри кожуха, составляющего одно целое со ступицей. Между поверхностью и корпуса демпфера имеются зазоры 0,2-2,5 мм, которые заполняются силиконовой жидкостью. Недостатками данного устройства является:
- невозможность визуализации процесса демпфирования крутильных колебаний и фиксации маховой массы относительно корпуса демпфера;
- проблематичность разборки и внесения изменений в его состав (замена демпфирующей жидкости, изменение шероховатости поверхности);
- невозможность определения скорости вращения маховой массы относительно корпуса демпфера и изучения характера этого движения.
Техническая задача - создание моделирующего демпфера фрикционного типа, позволяющего визуализировать процесс демпфирования крутильных колебаний, наблюдать и оценивать внутреннее взаимодействие маховой массы, корпуса демпфера и демпфирующей жидкости, варьировать параметры демпфера (заливать различные по свойствам демпфирующие жидкости, изменять шероховатость рабочих поверхностей, изменять динамические параметры демпфера, производить фиксацию маховой массы).
Технический результат - повышение степени гашения крутильных колебаний в различных условиях, улучшение визуализации процесса гашения крутильных колебаний, повышение качества оценки внутреннего взаимодействия в моделирующем демпфере.
Он достигается тем, что в известном устройстве крышка демпфера выполнена из прозрачного материала (например - органическое стекло), на крышку и на поверхность маховой массы демпфера нанесены шкалы шагом в один градус. Это решение позволяет более полно наблюдать и оценивать внутреннее взаимодействие в процессе гашения крутильных колебаний. Принцип наблюдения внутреннего взаимодействия основан на регистрации проворачивания маховой массы относительно корпуса. Регистрация происходит через прозрачную крышку при помощи скоростной кинокамеры СКС-1 м (на рисунке не показан), фиксирующей смещение друг относительно друга рисок шкал нанесенных на крышку и на маховую массу демпфера. В корпусе демпфера имеются три отверстия с резьбой, через которые, при помощи крепежных деталей возможно стопорение маховой массы. Такой способ стопорения маховой массы позволил соблюдать зазор одинаковым везде. Стопорение маховой массы позволяет
1
2
определить степень демпфирования при различных параметрах демпфера. Степень демпфирования определяется по формуле , где А - амплитуда колебаний при свободной маховой массе; А - амплитуда колебаний при застопоренной маховой массе.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже (главный вид и вид с боку). Оно содержит корпус 1 с маховой массой 2, прозрачную крышку 3 прикрепленную к корпусу 1 при помощи болтов (на чертеже не показаны), компенсационные кольца 4 и 5, которые предназначены для компенсации различия масс стандартной и новой, более легкой, крышки и предотвращения от поломок при затяжке болтов.
Устройство работает следующим образом: после заполнения демпфирующей жидкостью корпус 1 с установленной маховой массой закрывается крышкой 3, при помощи колец 4 и 5, и устанавливается на электромеханический стенд моделирования крутильных колебаний. Для проведения анализа степени демпфирования при различных параметрах производится замер напряжений, с использованием одноканальной D-диапазонной ротативной/малой телеметрической системы тензометрирования фирмы "Astech Electronics" (см. инструкцию по эксплуатации одноканальной D-диапазонной ротативной/малой телеметрической системы тензометрирования фирмы "Astech Electronics", на рисунке не показана), в различных участках стендового вала (на рисунке не показан) и одновременная съемка внутреннего взаимодействия маховой массы 2 и корпуса 1 при помощи скоростной кинокамеры СКС-1 м (на рисунке не показана). Затем производится стопорение маховой массы 2 после чего серия экспериментов проводится повторно, но без съемки на скоростную кинокамеру. По окончанию этих экспериментов производится демонтаж, разборка и замена демпфирующей жидкости на другую, с другими трибологическими характеристиками, изменяется шероховатость рабочих поверхностей и цикл экспериментов повторяется еще раз. Принцип действия устройства основан на том, что при возникновении колебаний маховая масса 2 в силу своей инерции не следует за
колебаниями корпуса демпфера 1, стремясь сохранить частоту своего вращения постоянной, в то время как корпус 1 колеблется вместе с валом (на рисунке не показан). Это относительное смещение передается демпфирующей жидкости, которая благодаря появлению в ней сил вязкого трения поглощает энергию колебания, переводя ее в теплоту.
Устройство позволяет: моделировать работу демпфера крутильных колебаний, визуально наблюдать работу демпферов жидкостного трения, изменять параметры демпфера (менять демпфирующую жидкость и стопорить маховую массу, изменять шероховатость рабочих поверхностей), исследовать внутреннее взаимодействие при различных характеристиках, проводить исследования по подбору наиболее оптимальной демпфирующей жидкости.