Крутильные колебания — для чего нужен гаситель?
Крутильные колебания или вибрации возникают в процессе вращения коленчатого вала из-за его неравномерной по разные стороны формы и маховика. В этой статье мы поговорим о том, откуда они возникают, чем опасны, и расскажем об устройстве, снижающим воздействие этих вибраций – гаситель крутильных колебаний.
Что такое крутильные колебания?
Любой маховик двигателя имеет определенную массу, которая не в полной мере сочетается с коленчатым валом мотора. При вращении коленвала, маховик, обладая большой массой, начнет колебаться, что приводит к появлению определенных вибраций не только на нем, но и на валу. Частота и амплитуда колебаний будет напрямую зависеть от массы маховика, а также его радиуса. Чем больше расстояние от края до центра и больше масса маховика, тем выше эта частота колебаний.
При уменьшении воздействия, которое прилагается от поршней и шатунов, уменьшаются и вибрации. Логично предположить, что если не прилагать большую нагрузку на коленвал, от этих вибраций можно избавиться, однако мы не в состоянии постоянно снижать нагрузку на вал, так как автомобиль все время находится в движении. Данный вид колебаний, получаемых при воздействии на маховик внешних сил, называется вынужденным.
Опасным явлением, в которое могут перерасти колебания – это резонанс. В процессе вращения маховика, он находится в механической связи с первичным валом коробки передач. Вал КПП также имеет небольшую величину вибраций, которая взаимно передается на маховик коленвала. Если эти колебания совпадают, это приводит к резонансу – пропорциональному повышению колебаний обоих механических элементов и, как следствие, к разрушению обоих валов.
Гаситель крутильных колебаний
Как вы поняли, совпадение частот этих вибраций совершенно не допустимо, именно поэтому в трансмиссии автомобиля предусмотрено специальное устройство – демпфер. Он устанавливается на диске сцепления автомобиля и имеет специальную конструкцию. Задача демпфера заключается в создании самой упругой связи диска сцепления с его небольшой ступицей на коленчатом валу.
Демпфер представляет собой пружины цилиндрической формы, которые по кругу устанавливаются на всей внутренней окружности диска сцепления. Пружины гасителя обеспечивают защиту трансмиссии автомобиля от совпадения частот колебаний маховика и сцепления на больших оборотах вращения коленвала. Однако, такое устройство не способно обеспечить надежную защиту при низких частотах колебаний. Специально для этого служить другое устройство, которое называется поглотитель низкочастотных колебаний.
В грузовых же автомобилях на сцеплении вместо демпферных пружин применяются круглые, сжимаемые при скручивании элемента. Главное отличие от демпфера – это отсутствие необходимо проводить широкую регулировку элемента. Такая пружина в процессе вращения сжимается и с помощью повышения трения передает вращающий момент на первичный вал КПП.
Видео — Теория ДВС: Коленвал часть 2, «Гаситель крутильных колебаний»
Вот так происходит снижение крутильных колебаний в двигателе и трансмиссии автомобиля при эксплуатации. Как видим, здесь нет ничего сложного или непонятного. Желаем вам удачи на дорогах!
vipwash.ru
Гаситель крутильных колебаний
Гаситель колебаний (демпфер) вводят в конструкцию сцепления для предохранения трансмиссии автомобиля от резонансных крутильных колебаний, возникающих при совпадении одной из частот собственных колебаний трансмиссии с частотой действия возмущающей силы, вызываемой пульсацией крутящего момента двигателя.
Гаситель крутильных колебаний (а) и его нерабочее (б) и рабочее {в) положения:
1 и 9 — накладки диска; 2 — пластинчатая пружина; 3 — ведомый диск; 4 — фрикционные шайбы; 5 — ступица ведомого диска; 6 — регулировочная шайба; 7 — пружина; 8 —пластина гасителя.
Для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в конструкции сцепления предусмотрен гаситель крутильных колебаний (демпфер). Пружины демпфера обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей.
При отсутствии передачи крутящего момента вырезы фланца ступицы и ведомого диска, в которых расположены демпферные цилиндрические пружины, совпадают. Передача крутящего момента от ведомого диска к его ступице осуществляется через демпферные пружины. При этом ведомый диск поворачивается на некоторый угол относительно фланца ступицы и между ними возникает трение. Таким образом,
Гаситель колебаний (демпфер) вводят в конструкцию сцепления для предохранения трансмиссии автомобиля от резонансных крутильных колебаний, возникающих при совпадении одной из частот собственных колебаний трансмиссии с частотой действия возмущающей силы, вызываемой пульсацией крутящего момента двигателя.
Упругий элемент гасителя служит для снижения жесткости трансмиссии. При этом уменьшаются частоты собственных колебаний трансмиссии и устраняется возможность появления высокочастотного резонанса. Поскольку минимальную жесткость упругого элемента гасителя приходится ограничивать из конструктивных соображений, трансмиссия автомобиля не может быть предохранена от резонанса на низких частотах. Поэтому помимо упругого элемента, в конструкцию гасителя приходится вводить поглотитель энергии низкочастотных резонансных колебаний обычно при помощи трения.
На рисунке показаны наиболее распространенные схемы гасителей. Упругим элементом служат пружины 3, тангенциально расположенные и вставленные в окна, прорезанные в ведущих дисках 1 и 2 и во фланце ведомой ступицы 4. На диске 1 закреплен ведомый диск сцепления; диски 1 и 2 соединены между собой заклепками 6. Прокладки 5 (а), изготовленные из стали или фрикционного материала, по толщине и количеству подбирают так, чтобы обеспечить необходимый момент трения между ведущим и ведомым элементами гасителя для поглощения энергии колебаний при резонансе.
В сцеплениях грузовых автомобилей обычно вместо прокладок 5 устанавливают пружинные кольца 7 (б),
Конструкционные схемы гасителей в трансмиссии автомобиля.
Для более эффективного гашения колебаний иногда гасители конструируют с переменной жесткостью: сначала жесткость меньше, а затем она увеличивается. Такое изменение начальной жесткости достигается тем, что сначала в работу вступает лишь часть пружин 3, а затем уже все остальные. Для этого длину окон во фланце ступицы и в ведомых дисках, в которые вставлены пружины 3, делают меньше, чем у остальных окон. Предельный момент Мmax, скручивающий гаситель до упоров и ограничивающий его минимальную жесткость, выбирают обычно равным моменту, определяемому сцепным весом автомобиля при коэффициенте сцепления 0,8, то есть:
Приспособления, обеспечивающие чистоту выключения сцепления.
Предохранение трансмиссии автомобиля от инерционных нагрузок обеспечивается правильным выбором коэффициента запаса сцепления. Дальнейшего снижения инерционных нагрузок, передаваемых от двигателя на трансмиссию, можно добиться, ограничивая резкость включения сцепления или введением гидродинамической муфты. Гаситель (демпфер) при небольшом числе оборотов коленчатого вала двигателя снижает инерционный момент, передаваемый от двигателя на трансмиссию, на 10-15%. При числе оборотов свыше 2500 в минуту инерционный момент уменьшается при наличии гасителя лишь на 5-6%.
Полное отключение двигателя от трансмиссии достигается наличием зазора между дисками сцепления в выключенном состоянии. В однодисковых сцеплениях при отсутствии рычажков выключения, принудительно отводящих нажимной диск, для этой цели применяют слабую пружину 2, оттягивающую нажимной диск 1 от ведомого при выключенном сцеплении (а). В двухдисковых сцеплениях средний ведущий диск 4 в момент выключения сцепления отталкивается от маховика слабой витой или пластинчатой пружиной 3 (б) и упирается в болт 5, ввернуты в корпус 6 сцепления.
www.autoezda.com
Демпфер крутильных колебаний — Энциклопедия по машиностроению XXL
Применение упругих элементов с большим внутренним трением как в материале, так и в неподвижных сопряжениях, определяет высокую поглощающую способность упругих муфт при колебаниях. Указанное способствует весьма интенсивному затуханию колебаний в переходном режиме. Например, по данным работы [ 135 ] использование упругой муфты позволило ограничить продолжительность переходного процесса при торможении рабочей машины четырьмя колебаниями в условиях, когда пиковый момент в десять раз превышал номинальный. При определенном подборе характеристики и параметров муфты она может служить своеобразным демпфером крутильных колебаний [49, 118, 135]. [c.208]Позднее были разработаны различного вида антивибраторы (динамические демпферы), демпферы жидкостного и сухого трения [12], нелинейные демпферы [13], была осознана работа нелинейной муфты как демпфера крутильных колебаний [14] и пр. [c.54]
Явления, наблюдающиеся у вращающихся валов и роторов, значительно сложнее явления крутильных колебаний соответственно и разработка теории демпферов критических оборотов значительно труднее разработки демпферов крутильных колебаний. Действительно, если крутильные колебания описываются дифференциальными уравнениями второго порядка, то поперечные колебания валов описываются дифференциальными уравнениями четвертого порядка учет же гироскопического эффекта вносит в проблему еще большие трудности.
Следует заметить, что даже кратковременный отказ демпфера критических режимов является опасным, особенно при больших величинах дисбаланса, тогда как, например, демпфер крутильных колебаний может временно и не работать, так как обычно резонансные крутильные колебания могут вызвать поломки вала только усталостного характера. Это и объясняет тот факт, что демпферы крутильных колебаний жидкостного трения все же находят применение в транспортных установках. [c.71]
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ МУФТЫ КАК ДЕМПФЕРА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ [c.226]
В дальнейшем покажем, что в некоторых случаях устанавливать специальный демпфер нет необходимости, для снижения напряжений достаточно использовать чисто нелинейные особенности системы. Оказывается, что при надлежащем подборе параметров сама нелинейная муфта может выполнять роль своеобразного демпфера крутильных колебаний. [c.227]
Теория нелинейной муфты, работающей в качестве демпфера крутильных колебаний [c.240]
| Рис. 12.95. Резинометаллические демпферы крутильных колебаний в виде тонкостенного фигурного диска, соединяемого с концом вала, подлежащего демпфированию, и массивного диска, связанного с резиновой прокладкой фигурного, очертания. |  |
| Фиг. 60. С-хема зубчатого демпфера крутильных колебаний. |  |
Ведомый диск 6 сцепления снабжен пружинно-фрикционным гасителем (демпфером) крутильных колебаний. К тонкому стальному диску 6 с обеих сторон приклепаны фрикционные накладки 18 из прессованной металлоасбестовой композиции. Диск соединен со ступицей 12, установленной на первичном валу 13 коробки передач, восемью пружинами 14 гасителя крутильных колебаний. Пружины размещены в совмещенных окнах диска и фланца ступицы (дисков 15 и 20) с предварительным сжатием. [c.139]
Рпс. 7-9. Схема маятникового демпфера крутильных колебаний. [c.295]
Унификация стандартов Двигатели внутреннего сгорания. Демпферы крутильных колебаний вязкого трения позволила сократить параметрический типоразмерный ряд демпферов с 64 до 19 с наружным диаметром от 250 до 1800 мм и организовать их специализированное производство на предприятиях ГДР. [c.223]
На двух первых щеках коленчатого вала некоторых модификаций дизелей Д12 установлен антивибратор маятникового тина. Некоторые модификации дизелей В2 имеют демпфер крутильных колебаний вязкого трения. [c.58]
Начали значительно чаще применять демпферы крутильных колебаний коленчатого вала. [c.137]
Создание простого, эффективного и приспособленного к массовому производству демпфера крутильных колебаний ввиду неизбежного дальнейшего роста быстроходности двигателей. [c.522]
И ОТ конструктивных особенностей механизмов и металлических конструкций, в частности, от их способности защищать машину от ударных нагрузок, поглощать энергию упругих колебаний. Такая способность определяется силами сопротивления работе упругой системы (в материале, в конструктивных стыках и соединениях, в передачах, опорных узлах) [7]. Для увеличения этих сил в электрические и механические цепи вводят разнообразные защитные устройства. К их числу относят резиновые демпферы ударных нагрузок в линейных механических системах, фрикционные, гидравлические демпферы крутильных колебаний, электромагнитные муфты.
Из весьма обширного разнообразия видов резиновых изделий в книге будут рассмотрены расчеты лишь немногих изделий приводных ремней конвейерных лент рукавов и трубчатых изделий баллонных изделий, емкостей, пневматических строительных конструкций, пневматических уплотнителей и амортизаторов резиновых уплотнителей мембран манжет и клапанов резиновых амортизаторов амортизационных шнуров демпферов крутильных колебаний резиновых обкладок и футеровок пенистых (губчатых) изделий, а также автомобильных шин и подвесок. [c.6]
Конструкция маятникового демпфера крутильных колебаний [c.444]
Демиферы с линейным (жидкостным) трением П. Л. Капицы [15]. Эти демпферы являются аналогом гидравлических демпферов крутильных колебаний. Оказывается, что демпферы П. Л. Капицы очень чувствительны к настройке и, в частности, к температуре рабочего масла. Указанное обстоятельство может причинять неудобства для транспортных турбомашин. [c.55]
Б. Г. Галеркина [27], который для исследования колебаний многомассовых нелинейных систем был удачно применен А. И. Лурье и А. И. Чекмаревым [28]. В. П. Терских не менее удачно соединил эту методику с методом цепных дробей при расчете такого же рода систем [13 ]. Последний прием был применен и нами при развитии теории работы нелинейной муфты как демпфера крутильных колебаний [14]. [c.74]
Высоковязкие полиметилсилоксановые жидкости по различным ТУ МХИ выпускают следующих марок ПМС-2500, ПМС-5000 — аптипепиыо присадки к невязким нефтяным маслам ПМС-10000, ПМС-15000, ПМС-20000, ПМС-30000, ПМС-50000, ПМС-75000, ПМС-100000, ПМС-2000С0, ЛМС-2.50000 — демпфирующие жидкости в приборах, датчиках вибрации и демпферах крутильных колебаний ПМС-200А — антипенная присадка к нефтяным маслам, краскам, битумам и водным средам ПМС-1р, ПМС-1,5р, ПМС-2,0р, ПМС-2,5р, ПМС-Зр — низкотемпературные (до —100° С) охлаждающие и демпфирующие агенты. [c.446]
Демпфер крутильных колебаний, изготовленный английской фирмой Холсет Инжиниринг Компани, отличается простотой конструкции. Он состоит (фиг. ХХП1. 3) из корпуса /, соединенного при помощи фланца 3 с коленчатым валом, а также массивного кольца 2, удерживаемого в определенном положении втулкой 4 и прокладкой 5. Корпус 1 закрыт крышкой 6. Пространство между корпусом 1 и кольцом 2 заполняется вязким маслом через отверстия 3 в крышке, которые затем завариваются. [c.420]
На фиг. 56 дана схема многороториого демпфера крутильных колебаний в трансмиссии мощного тепловоза, который по суихеству является гидротормозом. Назначение этого тормоза [c.102]
В пзображенио на фиг. 60 схеме зубчатого демпфера крутильных колебаний реализуется это положение. [c.113]
При работе двигателя коленчатый вал испытывает переменные нагрузки, под действием которых в нем возникают крутильные колебания. Частота внешних сил, действующих на кривошипы коленчатого вала, зависит от угловой скорости вала и числа цилиндров двигателя. При совпадении частоты внешних сил с периодом собственных колебаний вала наступает резонанс, приводящий к интенсивному износу некоторых деталей, а иногда и к поломке коленчатого вала. Угловая скорость коленчатого вала, при которой происходит резонанс, называется критической. Чтобы избел ать резонанса, коленчатым валам придается возможно большая жесткость и тем самым повышается критическая угловая скорость. Однако избежать резонанса во всем диапазоне эксплуатационных угловых скоростей вала не всегда возможно. Для гашения крутильных колебаний на коленчатых валах некоторых автомобильных двигателей устанавливают гасители (демпферы) крутильных колебаний. Их принцип действия заключается в том, что энер- [c.37]
Коленчатые валы цельнокованные из легированной стали, азотированные. На носовых концах валов установлены демпферы крутильных колебаний. К кормовым фланцам коленчатых валов крепятся шлицевые муфты, в которые входят промежуточные валы главной передачи. Муфты верхних валов имеют зубчатые венцы для привода распределительных валов. [c.140]
У судовых дизелей центробежные водяные насосы расположены на носовом торце дизеля и приводятся от шестерпи коленчатого вала. При установке иа носовом ко1ще коленчатого вала демпфера крутильных колебаний вместо навешенного пасоса забортной воды устанавливается автономный насос с электроприводом. [c.150]
Верхнюю плоскость блока цилиндров образует стальная плита, соединяющая отдельные цилиндры. Блок установлен на сварном картере. Коленчатый вал 7 цельнокованный. На одной из щек каждого кривошипа имеются сверления с резьбой для установки противовесов. Свободный конец коленчатого вала имеет конус для посадки демпфера крутильных колебаний или добавочной массы. [c.31]
| Фиг. 101. Демпфер крутильных колебаний вала двигателя шестивагонного дизель-поезда 7-корпус —подвижные массы крышка 4-запорное кольцо подвижных масс |  |
Наиболее простым и легким можно считать кляноременной редуктор с чпспом ручьев 2-3, илн редуктор с зубчатым ремнем. Ре[c.180]
Якорь служит как бы маховиком и придает валу стабильность при работе на высоких числах оборотов. Каждое колено вала имеет противовес, служащий для ослабления вибраций, возникающих из-за крутильных колебаний. Дополнительно на конце вала, противоположном генератору, устанавливают демпфер крутильных колебаний. Изменением конструкции двигателей можно добиться снижения величины этих вибраций. Так, двигатель -образ-ного типа не столь чувствителен к подобным вибрациям, как однорядный двигатель. Двигатель со встречио движущимися поршнями по сущности своей конструкции является в известной.степени уравновешенным. Однако в последней модификации двигателя Фербенкс — Морзе валы получили противовесы, а верхние валы 12-цилиндрового дизеля — также и антивибраторы нижние валы имели антивибраторы и раньше. Эти изменения и применение более легких головок шатунов снизило нагрузку на подшипники и удлинило срок службы как опорных, так и упорных кореииых алюминиевых подшипников. [c.99]
Внизу — гильза цилиндра, вверху слева—дополнительный вал и демпфер коленчатого вала, вверху справа— промежуточные шестерни, внизу справа —промежуточная шестерня, крониггейн и детали 1—дополнительный вал 2 —шестерня коленчатого вала 3—демпфер крутильных колебаний —упорный роликовый подшипник 5 — стопорное кольцо подшипника 5 —промежуточная П1естерня 7 — стопорное кольцо подшипника 8 —упорный подшипник [c.102]
mash-xxl.info
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизмДля гашения крутильных колебаний применяют гасители (демпферы), которые устанавливают на переднем конце вала, где амплитуды колебаний максимальны. При наружном расположении гасителей их обычно закрепляют на ступицах шкивов клиноременной передачи. В автомобильных двигателях наибольшее распространение получили гасители внутреннего и жидкостного трения.
Работа гасителей крутильных колебаний с инерционными массами основана поглощении энергии колебаний за счет внутреннего трения в демпфере. Гаситель с демпфирующим резиновым элементом, рис. 17 а, состоит из обода 1 привулканизированного через резиновую прокладку 2 к стальной чашке 3, закрепленной на хвостовике коленчатого вала. Резина выдерживает значительные деформации и вследствие большого внутреннего трения обеспечивает рассеивание значительного количества энергии. К недостаткам конструкции можно отнести нестабильность физико-механических свойств резины, а также зависимость жесткости и способности к поглощению энергии демпфера от амплитуды деформации и температуры. Гаситель «сухого» трения со свободными инерционными массами, рис. 17 б состоит из дисков 4, поджимаемых пружинами 5 к фрикционным кольцам 6. Энергия, поглощаемая гасителем, зависит от момента инерции дисков 6 и момента трения, возникающего при относительном перемещении подвижных деталей. В гасителях жидкостного трения, рис. 17 в, опорная втулка 9 свободной массы 8 установлена с небольшим зазором на выступ герметически закрытого корпуса 10. Пространство между массой 8 и стенками корпуса 10 заполнено силиконовой жидкостью большой вязкости. Энергия колебаний рассеивается за счет жидкостного трения, возникающего при перемещениях свободной массы 8 относительно корпуса. Вязкость жидкости при изменении температуры меняется незначительно.
|
|
|
а) | б) | в) |
Рис.17 | ||
Маховик уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, накапливает энергию во время рабочего хода, необходимую для вращения вала в течение подготовительных тактов, и выводит детали КШМ из мертвых точек. Энергия, накопленная маховиком, облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. В многоцилиндровых двигателях, в которых рабочий ход совершается одновременно в двух цилиндрах (перекрытие рабочих ходов), некоторые функции маховика становятся несущественными. Маховик отливают из чугуна и закрепляют на задних концах коленчатых валов, после чего в сборе с коленчатым валом динамически балансирует. На обод маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером.
zelentsovsa.ru
Гаситель крутильных колебаний | Трансмиссия
Крутильные колебания коленчатого вала возникают при его вращении под влиянием приложенных к кривошипам периодически действующих сил. Если период действия этих сил совпадает с периодом свободных колебаний коленчатого вала или кратен ему, то возникает явление резонанса: амплитуда крутильных колебаний возрастает, и вал вследствие увеличения напряжения может разрушиться. Двигатели конструируют так, чтобы резонанс не наступал при частоте вращения, соответствующей эксплуатационным режимам работы, однако крутильные колебания существуют всегда. Гаситель крутильных колебаний, устанавливаемый в некоторых конструкциях сцеплений, служит для предохранения трансмиссии от крутильных колебаний, которые могут возникнуть в ней вследствие неравномерности вращения коленчатого вала двигателя, вызываемой его крутильными колебаниями.
Рис. Ведомый диск сцепления с гасителем крутильных колебаний
Виды гасителей крутильных колебаний
Существуют два типа гасителей крутильных колебаний:
- фрикционные
- гидравлические
Наиболее широкое распространение получили фрикционные гасители. К ведомому диску 1 с его фрикционными накладками 10 и балансировочной пластиной 11 сцепления присоединен заклепками 7 диск 9 гасителя, который установлен между двумя дисками 5, прикрепленными к фланцу ступицы 6 ведомого диска. В дисках гасителя и фланца ступицы имеются окна (например, их может быть восемь), в которых при сборке установлены пружины 2 гасителя вместе с опорными пластинами 3. К фланцу ступицы прикреплены также маслоотражательные кольца 4, благодаря чему исключается возможность выпадания пружин из дисков. Между дисками фланца ступицы и диском гасителя расположены фрикционные элементы 8 (в виде кольца или пластин). Диск гасителя, не связанный жестко со ступицей, при возникновении крутильных колебаний получает угловое перемещение относительно дисков фланца ступицы, которое сопровождается трением между указанными деталями и фрикционными элементами. Этим и достигается поглощение энергии крутильных колебаний и как следствие гашение колебаний ведущего вала коробки передач и связанных с ним деталей трансмиссии. Деформация пружин гасителя при взаимном перемещении дисков гасителя и фланца ступицы уменьшает резкость включения сцепления. Наличие гасителя крутильных колебаний способствует уменьшению шума и износа зубьев шестерен коробки передач.
ustroistvo-avtomobilya.ru
