ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ ВАЛОВ
SHAFT VIBRATION DAMPER

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно - к усовершенствованию гасителей колебаний коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Кроме того, гаситель колебаний может быть использован также для других объектов, где возникают упомянутые колебания.
Гасители колебаний валов ДВС известны. Известен, например, гаситель крутильно-изгибных колебаний по патенту США №4044627 [1]. Гаситель по указанному патенту включает в себя герметичный корпус со ступицей, во внутреннем кольцевом объеме которого в свободном плавающем состоянии в демпфирующей жидкости находится инерционная масса, представляющая собой маховик, имеющий форму кольца. При этом по обе стороны от инерционной массы в радиальном направлении имеются демпфирующие полости, заполненные демпфирующей жидкостью, в которых установлены упругие элементы, выполненные в виде волнистых ленточных кольцевых пружин, а сами полости сообщены между собой радиальными отверстиями, выполненными в инерционной массе (в маховике).
Известен также успокоитель крутильно-изгибно-осевых колебаний, где в качестве упругодемпфирующего элемента в конструкции гасителя предусмотрен спиральный стальной канат (трос) - патент на изобретение РФ №2384769 «Гаситель колебаний валов» [2].
Существенными недостатками указанных [1, 2] успокоителей колебаний являются недостаточная одновременная чувствительность к вынуждающим крутильным, изгибным и продольным колебаниям вала ДВС и сложность конструкции.
Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование известных гасителей колебаний валов ДВС - создание гасителя крутильно-изгибных-осевых колебаний.
Успокоитель колебаний валов содержит корпус, выполненный в виде цилиндрического кольцевого канала с не менее тремя продольными цилиндрическими полостями-камерами, заглушенными с двух сторон и заполненными инерционными телами в качестве поглотителей энергии крутильно-изгибно-осевых колебаний, выполненными в виде одинаковых по массе инерционных групп. Инерционные тела выполнены в виде металлической дроби, шариков и т.п.
На фиг. 1 представлен успокоитель во фронтальной диметрии с аксонометрическими осями, а на фиг. 2 - поперечный разрез.
Успокоитель содержит корпус 1 в виде цилиндрического кольцевого тела, продольные цилиндрические заполненные до расчетного уровня и заглушенные с двух сторон полости-камеры 2, инерционные тела 3 (например, в виде металлической дроби, шариков, песка и т.п.) в качестве поглотителей энергии крутильно-изгибно-осевых колебаний. Гаситель может быть выполнен с минимальным числом полостей - камер 2, равным трем. Число полостей и размеры камер определяются расчетным путем исходя из частоты вращения двигателя, его диапазона, упругих и массовых свойств элементов системы «двигатель - маховик - соединительная упругая муфта - приемник энергии и т.д.».
Уровень заполнения каждой составной - отдельной части 3 инерционного тела в продольных цилиндрических камерах 2 успокоителя определяется расчетным путем.
Работа успокоителя крутильно-изгибно-осевых колебаний (фиг. 1, 2), установленного, например, на торце коленчатого вала ДВС, заключается в следующем.
При работе двигателя, то есть, когда вращается коленчатый вал, вынуждающие крутильно-изгибно-осевые колебания вызывают соответствующие пространственные - координатные колебания инерционных тел 3 во всех полостях. При этом пространственные колебания инерционных тел 3 во всех полостях для опасных крутильных колебаний создают парализующий реактивный момент инерции, а для опасных изгибных и осевых колебаний - соответствующие паразитирующие реактивные изгибные - по Z и осевые - по X силы инерции.
Особенности возникновения взаимосвязанных опасных крутильно-изгибно-осевых колебаний зависят от конструктивных особенностей двигателя, частоты вращения и других характеристик.
Инерционные тела 3 в рамках каждой полости-камеры 2 находятся в свободном состоянии, поэтому при любых видах возмущения они, мгновенно реагируя, парализуют соответствующие возмущающие силы и моменты.
Следовательно, по сравнению с известными успокоителями колебаний [1, 2] предложенный успокоитель является универсальным, обеспечивает гашение и других видов опасных колебаний, т.е. попарно связанных крутильно-изгибных, крутильно-осевых и изгибно-осевых и отдельно: крутильных, изгибных, осевых колебаний.
Эти и другие выше представленные особенности, а также простота изготовления и конструкции обеспечивают достаточную надежность и долговечность работы успокоителя в целом.