ГАСИТЕЛЬ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1998 года по МПК F16F15/10 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения.

Известен гаситель продольных колебаний, содержащий полый цилиндр, внутри которого размещен массивный поршень - инерционная масса. Поршень насажен на шток, жестко закрепленный на торце коленчатого вала. Полости, предусмотренные по обе стороны поршня, заполнены маслом, циркулирующим в двигателе. Энергия продольных колебаний поглощается за счет дросселирования при протекании масла из одной полости в другую через зазор между поршнем и цилиндром (Дизели. Справочник. Изд. 3-е /Под редакцией В.А.Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, Л.К.Коллерова, Л.: Машиностроение. 1977, с. 155, рис. 6) [1].

Существенным недостатком такого гасителя является наличие в нем масла, а следовательно, недостаточная надежность работы и высокая стоимость.

Известен также гаситель продольных колебаний (патент ФРГ N 1295286, кл. 47а³, 1970, 15/12) [2], содержащий составной корпус, упругий элемент из регулируемых цилиндрических спиральных пружин и регулирующими их натяг узлами и маховую инерционную массу.

Маховая инерционная масса в виде кольца расположена в составном корпусе и зажата с обеих сторон регулируемыми пружинами. В качестве демпфирующей жидкости используется масло из системы смазки, перетекание которого из полостей, где расположены пружины, регулируется винтом на перепускном канале.

Существенными недостатками такого гасителя являются:
1. Высокая удельная масса корпусных элементов относительно инерционного элемента, маховой массы, являющейся главным рабочим, воздействующим элементом на вынуждающие продольные колебательные силы. Следовательно, для достижения расчетного веса инерционного маховика возникает необходимость существенного увеличения размеров корпуса гасителя и занимаемого объема в целом.

2. Невозможность увеличения или уменьшения веса инерционного маховика с целью изменения характеристик гасителя при установке на вал двигателя или при непосредственной его эксплуатации, что следует из описания патента [2] и представленного рисунка фиг. 1.

3. Потребность в рабочей жидкости и необходимость подачи масла из масляной системы двигателя к гасителю в качестве рабочей демпфирующей жидкости. Это усложняет конструкцию в виду, во-первых, потребности в рассмотрении дополнительных элементов, устройств для дросселирования масла и обеспечения плотности системы гаситель-двигатель и, во-вторых, применение смазочного масла самого двигателя в качестве рабочей - демпфирующей жидкости в гасителях колебаний не рекомендуется в виду нестабильности температуры, недостаточной демпфирующей способности, старения и других ее характеристик.

4. Необходимость постоянного наличия масляного слоя между маховой инерционной массой и наружно-валовой (цапфовой) поверхностью корпуса, образующих подшипник скольжения, средство, обеспечивающее работоспособность пары инерционная маховая масса- валовая поверхность корпуса.

5. Недостаточная надежность и высокая стоимость, что следует из вышеуказанных особенностей конструкции и недостатков.

Предлагаемое изобретение направлено на усовершенствование известных гасителей продольных колебаний.

Это достигается:
1. Изменением конструкции корпуса гасителя и ее существенно малой удельной массой по сравнению с рабочим инерционным элементом - маховой массой, воздействующим на вынуждающие продольные колебательные силы. Для чего корпус гасителя выполнен в виде цилиндра с отверстием и наружными продольными выступами, препятствующими вращательному перемещению инерционной маховой массы.

2. Возможностью регулировки характеристик гасителя в условиях эксплуатации путем изменения веса инерционной маховой массы, для чего последняя выполнена составной конструкции.

3. Применением в качестве средства, обеспечивающего работоспособность трущейся пары инерционная маховая масса - валовая поверхность корпуса гасителя, специального подшипника качения, смазка которого может быть как консистентной, так и жидкой автономной или из масляной системы двигателя.

4. Выполнением продольно-неподвижных опорных элементов в виде двух фланцев, закрепленных с торцов корпуса гасителя. Указанное техническое решение обеспечивает, во-первых, достаточно оптимальное конструктивное решение, простоту конструкции, во-вторых, возможность беспрепятственного изменения размеров (наружный диаметр, ширину) маховой инерционной массы, в-третьих, доступ к нему и регулировок - смену дополнительных масс и, последнее, уменьшение массы корпуса гасителя в целом.

5. Упрощение замены и регулировки натяжения пружин благодаря отсутствию в гасителе полостей с маслом.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого гасителя продольных колебаний; на фиг. 2 - то же, разрез по А-А.

Гаситель содержит корпус в виде цилиндра 1 с отверстием B и наружными продольными выступами C, составную инерционную маховую массу, состоящую из основной части 2, представляющей собой кольцо с ⊥ -образным сечением, и сменной части 3, выполненной набором колец, полуколец и сегментов разной толщины, закрепленных симметрично с обеих сторон вертикальной полки ⊥ -образного кольца 2 основной части инерционной массы, пружины 4, размещенные по обоим торцам ⊥ -образного кольца 2 в специально выполненных соосно глухих отверстиях D, опорно-неподвижные элементы, выполненные в виде фланцев 5 с соосными пружинам 4 отверстиями E, в которых установлены регулирующие узлы 6, и закреплены крепежными средствами, например стяжными болтами или винтами 7 по торцам цилиндра 1 гасителя, средство обеспечивающее, работоспособность устройства, которое представляет собой подшипники качения 8, размещенные по наружной поверхности F цилиндра 1 между выступами C.

Для перемещения инерционной маховой массы 2, 3 только по продольной оси цилиндра 1 с внутренней цилиндрической поверхности ⊥ -образного кольца 2 основной маховой массы выполнены продольные пазы G под соответствующие выступы C цилиндра 1.

Количество выступов C и соответствующих пазов может быть от одного и более, а глухих отверстий D не менее двух штук в зависимости от общего диаметра гасителя, диаметра вала объекта, характеристик энергетической установки и т.д.

Работа гасителя, установленного, например, на торце коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания заключается в следующем.

При работе двигателя вынуждающие продольные колебания вызывают соответствующие колебания инерционной маховой массы 2, 3 в своей продольной плоскости, что приводит к появлению инерционных сил, которые воздействуют на коленчатый вал двигателя - разгружают его, уменьшая напряжения, обусловленные продольными колебаниями. Степень ослабления гасителем продольных колебаний регулируется путем изменения натяга пружин 4 или изменения суммарного веса инерционной маховой массы 2, 3, за счет уменьшения или увеличения количества сменных кольцевых пластин 3 различной толщины, в том числе полуколец и кольцевых сегментов. Указанные особенности гасителя обеспечивают возможность его использования не только на двигателях с различными (в широком диапазоне) характеристиками по продольным колебаниям, но и в других объектах техники, где возникают подобные колебания или перемещения, например ударного характера.

Таким образом, новизной и существенным отличительным признаком предлагаемого гасителя продольных колебаний является то, что корпус гасителя выполнен в виде цилиндра 1 с отверстием B и наружными продольными выступами C, входящими в пазы G ⊥ -образного кольца основной части инерционной массы, по обоим торцам которого равномерно расположены соосные глухие отверстия D с размещенными в них пружинами 4, опорно- неподвижные элементы 5 выполнены в виде фланцев с соосными пружинам отверстиями E, в которых установлены регулирующие узлы 6, и закреплены крепежными средствами 7 по торцам цилиндра 1 гасителя, работоспособность которого обеспечена подшипниками качения 8, размещенными по наружной поверхности F цилиндра 1 между выступами C, причем сменная часть инерционной маховой массы 3 представлена набором в форме кольца, полукольца и сегмента разной толщины, закрепляемых симметрично с обеих сторон вертикальной полки ⊥ -образного кольца 2 - основной части инерционной маховой массы.

Изобретение предназначено для гашения продольных колебаний валов. Гаситель содержит корпус в виде цилиндра с отверстием и наружными продольными выступами. Инерционная маховая масса выполнена составной из сменной части и основной, в виде кольца ┴ - образного сечения, на торцах которого равномерно расположены глухие отверстия, в которых размещены пружины, а на внутренней поверхности - пазы, в которых размещены наружные продольные выступы цилиндра. Опорно-неподвижные элементы в виде фланцев имеют отверстия, в которых размещены регулирующие узлы. Подшипники качения установлены на цилиндре между его наружными продольными выступами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гаситель продольных колебаний, содержащий корпус, инерционную маховую массу, пружины и регулирующие натяг пружин узлы, отличающийся тем, что он снабжен опорно-неподвижными элементами, выполненными в виде фланцев, имеющих отверстия, соосные пружинам, и подшипникам качения, корпус выполнен в виде цилиндра с отверстием и наружными продольными выступами, инерционная маховая масса выполнена составной из сменной части и основной части в виде кольца ⊥- образного сечения, на торцах которого равномерно расположены соосные глухие отверстия, а на внутренней поверхности - пазы, в которых размещены наружные продольные выступы цилиндра, фланцы зафиксированы крепежными элементами по торцам цилиндра, пружины размещены в глухих отверстиях кольца, а регулирующие узлы - соответственно в отверстиях фланцев, при этом подшипники качения установлены на цилиндре между его наружными продольными выступами. 2. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что сменная часть инерционной маховой массы выполнена в виде набора колец, полуколец и сегментов разной толщины, закрепленных симметрично с обеих сторон вертикальной полки ⊥- образного кольца основной части инерционной маховой массы.