Основные типы гасителей колебаний вагонов или его частей

Гасители колебаний предназначены для создания сил, обеспечивающих устранение или уменьшение амплитуды колебаний вагонов или его частей. На дорогах России наиболее широкое распространение получили гидравлические и фрикционные гасители колебаний. Принцип действия гидравлических гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости под действием растягивающих или сжимающих сил с помощью поршневой системы из одной полости цилиндра в другую.
В фрикционных гасителях колебаний силы трения возникают при вертикальном и горизонтальном перемещениях клиньев гасителя, трущихся о фрикционные планки, укреплённые на колонках боковин тележек.

Фрикционные гасители колебаний

Гаситель колебаний с постоянной силой трения. В пазах надрессорной балки с каждой стороны вмонтирован башмак, в котором помещены стакан и пружина. Стакан прижат пружиной к фрикционной планке боковой рамы тележки. Сила трения этого гасителя возникает при относительном перемещении стакана и фрикционной планки.

Величина силы трения зависит от усилия предварительного сжатия пружины и её жёсткости, а также от коэффициента трения между стаканом и фрикционной планкой.

Существенным недостатком фрикционных гасителей с поступательным движением частей является неравномерный износ их частей в процессе эксплуатации, вследствие чего изменяется характеристика гасителя. Этих недостатков не имеет дисковый фрикционный гаситель колебаний. Такой гаситель имеет стальной диск, соединенный с поводком, который при помощи пружины, болта, поводков и резиновых прокладок зажат между двумя фрикционными прокладками из асбестовой массы. Поводками или гаситель крепится к рессорному подвешиванию вагона. При относительном перемещении поводков, и соответственно диска и прокладок возникают силы трения постоянной величины. Сила трения регулируется сжатием пружин.

Клиновой гаситель колебаний

, имеющий силы трения, пропорциональные перемещениям, но различной величины для нисходящего и восходящего движений, применён в тележках грузовых вагонов. Силы трения в этих гасителях возникают при относительном вертикальном и горизонтальном перемещениях трущихся поверхностей клиньев по фрикционным планкам, укреплённым на колонках боковых рам тележки. Следовательно, клиновые гасители могут гасить вертикальные и горизонтальные колебания. Они отличаются простотой конструкции, надёжностью в эксплуатации и широко применяются в тележках грузовых вагонов.

В буксовом подвешивании тележек типов КВЗ-5, КВЗ-ЦНИИ, ТВЗ-ЦНИИ-М пассажирских вагонов установлены фрикционные гасители, размещённые внутри наружных пружин буксового рессорного подвешивания. В этом гасителе имеется втулка шпинтона, надетая на шпинтон рамы тележки. Вокруг втулки расположены шесть фрикционных конусных секторов.

В комплект гасителя входят: верхнее и нижнее опорные (нажимные) кольца, внутренняя пружина. Упругие элементы подвешивания совместно с гасителями колебаний амортизируют толчки, уменьшают динамические силы и повышают плавность хода.

Принцип действия гасителя колебаний основан на возникновении сил трения между фрикционными секторами и втулкой шпинтона при их взаимных смещениях во время колебаний рамы тележки относительно буксы. Под давлением пружины конусные нажимные кольца прижимают секторы к втулке. Сила прижатия секторов к втулке шпинтона определяется жёсткостью внутренней пружины и углом наклона опорных поверхностей колец и секторов. На нарезную часть шпинтона навёртывается корончатая гайка, под которую ставится тарельчатая рессора, предназначенная для фиксации втулки шпинтона.

Одним из основных недостатков всех фрикционных гасителей колебаний является то, что они имеют большие силы трения покоя, препятствующие прогибам рессорного подвешивания, когда величина возмущающей силы меньше силы трения самого гасителя.

Гидравлический гаситель колебаний

Гидравлические гасители колебаний, применяемые в тележках вагонов, обычно выполнены телескопическими поршневыми. Такие гасители удобны в эксплуатации, имеют незначительную массу и обладают рациональной характеристикой.
Гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ имеет цилиндр, который одним концом установлен в углублении фланца нижнего клапана и прижат направляющей втулкой. Шток с поршнем ввёрнут в верхнюю головку и закреплён винтом. Верхний клапан ввёрнут в углубление поршня и штока, а также закреплён пружинным кольцом. Нижний клапан с пружинным кольцом во фланце свободно вставлен в углубление нижней головки. Через фрезеровочные канавки головки нижняя часть клапана сообщается с резервуаром. К головке приварен корпус, который является базой для сборки всех частей гасителя и, кроме этого, наружной стенкой резервуара. Для защиты от повреждений кожуха и штока и предотвращения проникновения пыли к верхней головке привёрнут кожух.

Для предотвращения перетекания жидкости из подпоршневой зоны в надпоршневую и обратно поршень снабжён чугунным уплотнительным кольцом. Главное уплотняющее устройство штока на выходе из цилиндра – направляющая втулка вспомогательное – каркасные сальники. Причём нижний сальник обеспечивает снятие жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а верхний – для снятия пыли и грязи при входе штока в цилиндр. Каркасные сальники смонтированы в обойме. Торцы цилиндра уплотнены алюминиевым кольцом. Внутренние части гасителя (втулка, цилиндр, фланец клапана) закреплены натяжным кольцом, которое ввёрнуто в верхнюю часть корпуса. Натяжное кольцо 6 через металлическую шайбу и резиновое уплотнение упирается в обойму и через неё нажимает на направляющую втулку, цилиндр, фланец и нижнюю головку. Кольцо застопорено планкой, один конец которой прикреплён к нему шурупом, а другой – входит в прорезь корпуса.

Для закрепления гасителя к надрессорной балке и раме тележки в верхней и нижней головках имеются отверстия с металлическими и резиновыми втулками.

Принцип действия этих гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости поршнем через узкие (дроссельные) каналы и всасывании её обратно через клапан одностороннего действия. При прохождении жидкости через дроссельные каналы возникает вязкое трение, в результате чего механическая энергия колебательного движения вагона превращается в тепловую, которая затем рассеивается.

Рабочей жидкостью для гидравлических гасителей колебаний вагонных тележек служат веретённое, приборное и трансформаторное масла, а также другие специальные жидкости. На отечественных дорогах гидравлические гасители заливают приборным маслом (ГОСТ 1805–76).

Гидравлические гасители колебаний могут быть расположены в тележках вертикально, наклонно и горизонтально. В горизонтальном положении рассмотренные гасители вследствие утечки рабочей жидкости функционируют ненадёжно. В настоящее время разработаны новые конструкции специальных гасителей колебаний с высокой надёжностью.

Гидравлические гасители колебаний

§ 10. Гидравлические гасители колебаний

В зависимости от демпфирующей силы гасители колебаний устанавливают между рамами кузова и тележки (на электровозах ВЛЮ, ВЛЮУ, ВЛП и ВЛ80

всех индексов; на электропоездах во второй ступени с витыми пружинами и др.) и между рамой тележки и буксами (на электровозах ЧС4, ЧС4Т и др.) Гашение колебаний в них происходит под действием сил вязкого трения жидкости, возникающих при продавливании ее поршнем через узкие каналы и всасывании обратно через клапаны одностороннего действия (т.

е. происходит превращение механической энергии колебательного движения в тепловую и передача ее в окружающую среду). Гасители бывают

двустороннего и одностороннего действия. На электровозе или вагоне допускается установка гидравлического гасителя колебаний только одного типа.

Телескопический поршневой гаситель двустороннего действия (рис. 29,а) развивает усилия сопротивления на ходах сжатия и растяжения и состоит из цилиндра 5 с головкой 15, в котором при колебаниях рамы кузова или тележки перемещается поршень 6 с клапанами 17 и кольцом 4. В нижнюю часть цилиндра запрессован корпус 18 с клапа-

Рис 29 Гидравлический гаситель двустороннего действия

ном 19. Шток 6 уплотнен сальниковым устройством, состоящим из обоймы 7 и двух каркасных сальников 10. Гайка 8 фиксирует положение деталей гасителя и одновременно сжимает резиновое кольцо 14, которое уплотняет корпус 16 Гаситель крепят с помощью верхней // и нижней / головок резиновых втулок 2 и стальных вкладышей 3.

На верхнюю головку наворачивают защитный кожух 9, который фиксируется болтом 13. Крепление штока к верхней головке осуществляется винтом 12.

При ходе поршня 6 вверх (рис. 29,6) давление рабочей жидкости в надпорш-невой полости повышается, диск клапана 19 в поршне прижимается к посадочным поясам корпуса, жидкость, преодолевая большое сопротивление, поступает через щелевые каналы, расположенные на наружном поясе, в подпоршневую полость 20. Однако давление в этой полости все равно снижается, так как освобождающийся объем под поршнем больше объема поступившей жидкости. Вследствие образовавшегося разрежения объем под поршием заполняется жидкостью, всасываемой из вспомогательной камеры 21 через канавки в нижнем корпусе, калиброванные отверстия клапана 19 и пазы дистанционного кольца. При повышении давления в иадпоршиевой полости до 4,41 МПа (45 кгс/см2) открывается клапан 17 в поршне, и часть жидкости перепускается в подпоршневую полость 20. Давление в иадпоршиевой полости падает, шарик под действием пружины закрывает отверстие клапана 17.

Когда поршень перемешается вниз (рис. 29,в), давление рабочей жидкости в подпоршневой полости 20 повышается, диск нижнего клапана 19 прижимается к посадочным поясам корпуса, и часть жидкости, преодолевая большое сопротивление, переходит через щелевые каналы во вспомогательную камеру 22. Одновременно при этом ходе давление жидкости в иадпоршиевой полости снижается, клапан 17 открывается, и часть жидкости перетекает через калиброванные отверстия клапана в освободившееся надпоршневое пространство. Если давление в подпоршневой полости 20 повысится до 4,41 МПа (45 кгс/см2), сработает клапан 19 в нижнем корпусе,

и часть жидкости перепустится во вспомогательную камеру 23. Давление в полости 21 упадет, шарик клапана 19 под действием пружины закроет отверстие.

Гидравлический гаситель одностороннего действия создает силу сопротивления только на ходе сжатия Ход растяжения является вспомогательным, шток свободно перемещается вверх и засасывает рабочую жидкость в подпоршневую полость.

Гидравлические гасители устанавливают под углом 35—45° к горизонтали, что позволяет исключить или ограничить вертикальные и горизонтальные колебания кузова или рамы тележки. Пригодность гасителя колебаний определяют способностью его противодействовать колебательному процессу, которая оценивается силой сопротивления гасителя.

Исправность гасителя колебаний периодически проверяют на специальном стенде, где снимают рабочую диаграмму. В случае искажения диаграммы по сравнению с приведенной в заводской инструкции гаситель ремонтируют. В качестве рабочей жидкости применяют масло приборное

⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒

Гаситель колебаний высотных сооружений

Изобретение относится к строительству и предназначено для гашения колебаний высотных сооружений (башен) при воздействии сейсмических, ветровых и других возмущающих факторов.

Известны гасители колебаний высотных сооружений (RU 977634, 2096565, 11966181), динамические гасители колебаний (962502, 11920143, 11909062, 909061, 887756, 885481), устройство для гашения колебаний высотных сооружений (11920144, 894106), а также способ демпфирования гасителя колебаний (11863792). Всех их объединяет общий недостаток — низкая эффективность гашения колебаний высотных сооружений.

Гаситель колебаний высотных сооружений представляет собой колебательное звено, которое присоединяется к верхней части высотной башни, резонансное колебание которого необходимо подавить. Колебательное звено представляет собой несколько гибких прочных конических стержней различной длины, веса и диаметра, жестко закрепленных концом большего диаметра к верхней внешней части башни, а концом меньшего диаметра направленных вертикально вверх, что придает им вид ветвей деревьев. Ветви колебательного звена могут иметь на себе аналогичные ветви меньшего размера. Каждая ветвь колебательного звена имеет свою индивидуальную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), отличающуюся от АЧХ основного ствола башни, что исключает их столкновение между собой в процессе колебания. Таким образом, конструкция гасителя колебаний высотных сооружений повторяет природную технологию, при которой ветви высоких деревьев, в виде перевернутых маятников, гасят колебания основного ствола дерева. Основное предназначение ветвей гасителя колебаний — виброзащита высотной башни. При этом снижение уровня колебаний высотной башни сопровождается уменьшением динамических нагрузок. Геометрические параметры ветвей колебательного звена рассчитываются по специальным математическим моделям.

Техническим результатом изобретения является:

1. Более эффективное гашение колебаний высотных башен по сравнению с известными динамическими, маятниковыми и другими устройствами.

2. Возможность использования ветвей колебательного звена для размещения на них приемных и передающих радиоантенн.

3. Возможность использования токоведущих частей ветвей колебательного звена в качестве громоотвода при прохождении больших токов от грозовых туч.

4. Возможность сбора небольших токов утечки из грозовых туч через токоведущие части ветвей колебательного звена и использования их в системе энергоснабжения высотного сооружения и других наземных потребителей.

Фрикционный гаситель колебаний

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам фрикционных гасителей колебаний, применяемых для демпфирования колебаний железнодорожного подвижного состава.

Известен фрикционный гаситель колебаний, размещенный между надрессорной балкой и боковой рамой тележки, состоящий из упругого тела и установленного на него клина, взаимодействующего с рабочими поверхностями надрессорной балки и боковой рамы [1].

Этот гаситель колебаний, используемый на вагонных тележках типа ЦНИИ-ХЗ, обеспечивает демпфирование колебаний надрессорного строения экипажа в вертикальной и горизонтальной (поперечной) плоскостях. Величина силы трения его зависит от сжатия упругого тела (т.е. от загрузки экипажа).

Недостатком известного гасителя колебаний является то, что для ремонта этого гасителя колебаний необходимо разбирать тележку, восстанавливать рабочие поверхности надрессорной балки боковой рамы и клина. Не имеет этот гаситель колебаний и защиты от внешней среды, что приводит к его загрязнению, к нестабильному коэффициенту трения, а следовательно, и демпфирующих характеристик гасителя. При движении порожнего вагона из-за малой нагрузки на клинья рессор подвешивания сила трения клиньев не обеспечивает требуемого демпфирования и, следовательно, безопасности движения вагона при повышенных скоростях. Статистика сходов грузовых вагонов [2] показывает, что этому явлению подвержены в основном порожние вагоны.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран фрикционный гаситель колебаний (фрикционный амортизатор) железнодорожного подвижного состава, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и прокладочное кольцо через фрикционные клинья, взаимодействующие с фрикционным стаканом [3].

Этот гаситель колебаний может быть защищен чехлом от внешней среды, и для проведения ремонта его легко снять с тележки без ее разборки.

Недостатком известного фрикционного гасителя колебаний является то, что у него сила трения не зависит от соотношения частот гармонических составляющих возмущающей силы при прохождении периодических неровностей пути и частоты собственных колебаний надрессорного строения. При приближении частоты одной из гармонических составляющих возмущающей силы к частоте собственных колебаний надрессорного строения порожнего вагона происходит резонансное усиление колебаний, что приводит к ухудшению плавности хода экипажа и увеличению вертикального воздействия на путь. Для снижения амплитуды колебаний при резонансе трение в гасителе необходимо увеличивать. В то же время вне режима резонанса трение в гасителе приводит к ухудшению плавности хода и увеличению воздействия на путь и поэтому должно быть минимальным. Однако в известном гасителе величина силы трения зависит от сжатия нажимной пружины (от загрузки экипажа), и его невозможно изменить в зависимости от наличия или отсутствия резонансных колебаний надрессорного строения.

Известно [4], что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от напряженности магнитного поля в пятне контакта и может быть повышен. Для более детального исследования влияния магнитного поля на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках [5]. Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей контакта «сталь по стали» при прохождении тока в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем на 20%. В настоящее время данное явление объясняется прежде всего эффектом магнитопластичности, одной из главных причин которого считают увеличение подвижности дислокаций при воздействии внешнего электромагнитного поля под влиянием электронных спинов, локализованных на дефектах кристаллической решетки [6].

Целью изобретения является повышение плавности хода экипажа, снижения его воздействия на путь и повышение безопасности движения.

Указанная цель достигается во фрикционном гасителе колебаний, содержащем нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и прокладочное кольцо через фрикционные клинья, взаимодействующие с фрикционным стаканом. Отличительной особенностью его является то, что гаситель имеет обмотку электромагнита, размещенную на нажимном стакане, и соединенный с ней источник тока, при этом коэффициент трения между фрикционными клиньями и фрикционным стаканом изменяется подчиненной системой регулирования, состоящей из регулятора тока, сигнал на который поступает с выхода сумматора, сравнивающего сигнал задания величины предельной амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающего с блока уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, с действительным сигналом амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающим с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения, двойного интегратора и выпрямителя.

Фрикционный гаситель колебаний (см. чертеж) содержит нажимной клин 1, опирающийся на нажимную пружину 2 и прокладочное кольцо 3 через фрикционные клинья 4, взаимодействующие с фрикционным стаканом 5. На фрикционном стакане 5 расположена обмотка электромагнита 6, к которой подведено напряжение от источника тока 7. Подчиненная система регулирования состоит из регулятора тока 8 (РТ), сумматора 9 (Σ), блока уставки 10 (У), датчика вертикального ускорения надрессорного строения 11 (ДУ), двойного интегратора 12 (ДИ) и выпрямителя 13.

Фрикционный гаситель колебаний работает следующим образом.

При вертикальных колебаниях надрессорного строения порожнего вагона, вызванных проездом неровностей пути, нажимной клин 1 перемещается, преодолевая сопротивление нажимной пружины 2, взаимодействующей с клином через прокладочное кольцо 3 и силы трения, возникающие в контакте фрикционных клиньев 4 и фрикционного стакана 5. На фрикционном стакане 3 размещена обмотка электромагнита 6, при этом величина тока, проходящего через нее, задается подчиненной системой регулирования.

На регулятор тока 8 (РТ) поступает сигнал с выхода сумматора 9 (Σ). На сумматор 9 (Σ) подается сигнал от блока уставки 10 (У), который пропорционален заданному предельному уровню амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения порожнего вагона вне резонансной зоны, и сигнал с датчика вертикального ускорения надрессорного строения 11 (ДУ), который после двукратного интегрирования двойным интегратором 12 (ДИ) и выпрямления выпрямителем 13, в свою очередь, пропорционален амплитуде вертикальных перемещений надрессорного строения порожнего вагона с частотами, близкими частоте его собственных колебаний на рессорном подвешивании. Пока сигнал от блока уставки 10 больше, чем сигнал с датчика вертикального ускорения надрессорного строения 11, регулятор тока 8 не открывается и ток от источника 7 через обмотку электромагнита 6 не проходит. При превышении сигнала от датчиков 11 над сигналами от датчика 10 регулятор тока открывается и ток от источника 7 начинает проходить через обмотку электромагнита 6, при этом основная часть магнитного потока проходит через фрикционные клинья 4 и фрикционный стакан 5. Этот магнитный поток вызывает увеличение коэффициента трения в их контакте, что ведет к увеличению силы сопротивления гасителя перемещениям. В зависимости от величины положительной разности этих сигналов регулятор тока 8 увеличивает или уменьшает значение тока, проходящего от источника тока через обмотку электромагнита 6, тем самым увеличивая или уменьшая значения силы трения в гасителе колебаний. При равенстве сигналов регулятор тока закрывается и ток через обмотку электромагнита не проходит.

При проезде периодических неровностей пути, приближении частоты одной из гармоник возмущающей силы к частоте собственных колебаний надрессорного строения порожнего вагона увеличивается амплитуда вертикальных колебаний надрессорного строения, что, в свою очередь, приводит к увеличению тока, проходящего через обмотку электромагнита, увеличению коэффициента трения в контакте фрикционных клиньев и фрикционного стакана, ограничению амплитуды колебаний надрессорного строения за счет большего рассеяния энергии колебаний и, соответственно, повышению плавности хода экипажа и снижению его воздействия на путь. Вне резонансных зон сила трения в контакте фрикционных клиньев и фрикционного стакана определяется нажатием пружины и коэффициентом трения, который будет ниже коэффициента трения в случае пропускания тока через обмотку электромагнита.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении коэффициента трения между фрикционными клиньями и фрикционным стаканом в зависимости от величины тока, пропускаемого через обмотку электромагнита, что позволяет увеличивать рассеяние энергии в гасителе в режиме резонансного усиления колебаний надрессорного строения и ведет к повышению плавности хода экипажа, снижению его воздействия на путь и, следовательно, повышению безопасности движения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вагоны. Под ред. Л.А. Шадура. М.: Транспорт, 1980 г., рис. VII.27, стр. 167 и рис.VIII.8, с. 182.

2. Безопасность движения железнодорожного подвижного состава. М.: Интекс, 2010. Тр. ВНИИЖТ. — 175 с.

3. Соколов М.М., Варава В.И., Левит Г.М. Гасители колебаний подвижного состава: Справочник. М.: Транспорт. 1985, рис. 3.5а, С. 52.

4. Лужнов Ю.М., Прунцев А.П. Влияние постоянного магнитного поля на трение твердых тел. — Труды МИИТ, 1974, вып. 467.

5. В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел: ОрелГТУ, 2007. С. 95-101.

6. Полетаев В.А., Потемкин Д.А. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механические свойства стали. Вестник Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ). — 2007. — №3. — С. 8-11.

Фрикционный гаситель колебаний, содержащий нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и прокладочное кольцо через фрикционные клинья, взаимодействующие с фрикционным стаканом, отличающийся тем, что гаситель имеет обмотку электромагнита, размещенную на нажимном стакане, и соединенный с ней источник тока, при этом коэффициент трения между фрикционными клиньями и фрикционным стаканом изменяется подчиненной системой регулирования, состоящей из регулятора тока, сигнал на который поступает с выхода сумматора, сравнивающего сигнал задания величины предельной амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающий с блока уставки предельной амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, с действительным сигналом амплитуды вертикальных колебаний надрессорного строения, поступающим с датчика вертикальных ускорений надрессорного строения, двойного интегратора и выпрямителя.

31603513107 Гасители колебаний (гидродемпферы)

Размещение завершено

Участники и результаты

Гаситель колебаний (гидродемпфер)

Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный Космический Научно-Производственный Центр Имени М.В.Хруничева»

ИНН 7730052050 КПП 773001001

Место поставки

456043, г. Усть-Катав, Челябинская область, ул. Заводская, д.1

Требования к участникам

Требование к отсутствию участников закупки в реестре недобросовестных поставщиков

Закупка иного способа размещения признана несостоявшейся:

В связи с тем, что на лот была подана/допущена одна заявка на участие

Участник	Цена,  ₽	Рассмотрение заявок
░░░ ░░░░░░░░░░░ ░░░░░░░░░░░░░░░░ ░░░░░░░░ ░░░░░░	░ ░░░ ░░░░░░ 	░░░░░

Гаситель колебаний НЦ1100, цена 11700 грн.

Гидравлические гасители колебаний, применяемые в тележках вагонов, обычно выполнены телескопическими поршневыми. Такие гасители удобны в эксплуатации, имеют незначительную массу и обладают рациональной характеристикой.

Рис. 6. Гидравлический гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ: 1 – кольцо поршневое; 2 – цилиндр; 3 – направляющая втулка; 4 – кольцо резиновое; 5 – кольцо; 6 – натяжная гайка; 7 – стопорный винт головки; 8 – головка верхняя; 9 – стопорный винт кожуха; 10 – планка стопорная; 11 – сальник каркасный; 12 – обойма; 13 – кожух верхний; 14 – шток; 15 – корпус гасителя; 16 – фланец нижнего клапана; 17 – головка нижняя; 18 – клапан нижний; 19 – втулка металлическая; 20 – втулка резиновая; 21 – шариковый клапан; 22 – клапан верхний; 23 – поршень; 24 – кольцо стопорное; 25 – пружина клапана; 26 – регулировочная втулка; 27 – пружина шарикового клапана; 28 – резервуар 

Гаситель колебаний типа КВЗ-ЛИИЖТ имеет цилиндр 2, который одним концом установлен в углублении фланца 16нижнего клапана 18 и прижат направляющей втулкой 3. Шток 14 с поршнем 23 ввёрнут в верхнюю головку 8 и закреплён винтом 7. Верхний клапан 22 ввёрнут в углубление поршня и штока, а также закреплён пружинным кольцом 24. Нижний клапан 18 с пружинным кольцом  во фланце 16 свободно вставлен в углубление нижней головки 17. Через фрезеровочные канавки головки нижняя часть клапана 18 сообщается с резервуаром 28. К головке 17 приварен корпус 15, который является базой для сборки всех частей гасителя и, кроме этого, наружной стенкой резервуара. Для защиты от повреждений кожуха и штока и предотвращения проникновения пыли к верхней головке 8 привёрнут кожух 13.
Для предотвращения перетекания жидкости из подпоршневой зоны в надпоршневую и обратно поршень снабжён чугунным уплотнительным кольцом 1. Главное уплотняющее устройство штока на выходе из цилиндра – направляющая втулка 3, вспомогательное – каркасные сальники 11. Причём нижний сальник обеспечивает снятие жидкости с поверхности штока при выходе его из цилиндра, а верхний – для снятия пыли и грязи при входе штока в цилиндр. Каркасные сальники смонтированы в обойме 12. Торцы цилиндра 2 уплотнены алюминиевым кольцом. Внутренние части гасителя (втулка 3, цилиндр 2, фланец клапана 16) закреплены натяжным кольцом 6, которое ввёрнуто в верхнюю часть корпуса 15. Натяжное кольцо 6 через металлическую шайбу 5 и резиновое уплотнение 4упирается в обойму 12 и через неё нажимает на направляющую втулку 3, цилиндр 2, фланец 16 и нижнюю головку 17. Кольцо 6 застопорено планкой 10, один конец которой прикреплён к нему шурупом, а другой – входит в прорезь корпуса 15.
Для закрепления гасителя к надрессорной балке и раме тележки в верхней и нижней головках имеются отверстия с металлическими 19 и резиновыми 20 втулками.      
Верхний 22 и нижний 18 клапаны взаимозаменяемы и снабжены предохранительными шариковыми устройствами для ограничения сопротивления гасителя при чрезмерных скоростях перемещения штока или повышения вязкости жидкости при низкой температуре. В этих случаях шариковое устройство срабатывает и перепускает часть жидкости, минуя дроссельные каналы на седле клапана. 
Принцип действия этих гасителей заключается в последовательном перемещении вязкой жидкости поршнем через узкие (дроссельные) каналы и всасывании её обратно через клапан одностороннего действия. При прохождении жидкости через дроссельные каналы возникает вязкое трение, в результате чего механическая энергия колебательного движения вагона превращается в тепловую, которая затем рассеивается.
Работу гасителя рассмотрим на примере его принципиальной схемы.

При движении поршня 6 вниз (ход сжатия) верхний клапан 7 приподнимается, и жидкость из-под поршневой полости цилиндра перетекает в надпоршневую. Однако вследствие движения штока 1 давление в полости рабочего цилиндра 3 повышается и часть жидкости с большим гидравлическим сопро­тивлением перетекает через дроссельные отверстия нижнего клапана 8 в резервуар 5.
При движении поршня 6 вверх (ход растяжения) верхний клапан 7 закрывается, давление жидкости в надпоршневой зоне полости цилиндра 3 повышается, и жидкость с большим гидравлическим сопротивлением перетекает через дроссельные каналы верхнего клапана 7 в надпоршневую полость. Одновременно в этой полости наступает разряжение, так как объём перетекающей в неё из надпоршневой полости жидкости меньше объёма надпоршневой полости. Вследствие этого нижний клапан 8 поднимается и часть жидкости засасывается в подпоршневую зону из резервуара 5, заполняя освобождённое штоком 1 пространство. Резервуар 5 гасителя колебаний служит не только ёмкостью для жидкости, вытесняемой штоком 1 из цилиндра 3, но и сборником жидкости, просачивающейся через кольцевой зазор между направляющей втулкой 2 и штоком 1.
Рабочей жидкостью для гидравлических гасителей колебаний вагонных тележек служат веретённое, приборное и трансформаторное масла, а также другие специальные жидкости. На отечественных дорогах гидравлические гасители заливают приборным маслом (ГОСТ 1805–76).
Силовая характеристика гидравлического гасителя представлена на рисунке. Площадь фигуры, представленной на этом рисунке, является работой гасителя за один цикл нагружения. По оси ординат откладывают силу нагружения гасителя, по оси абсцисс — ход, то есть удлинение или укорачивание.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ ВЫСОТНОГО СООРУЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ГАСИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ
ВЫСОТНОГО СООРУЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Научная статья

Патрикеев А.В.*

Российский университет транспорта (МИИТ), Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (patrikeev-av[at]mail. ru)

Аннотация

Рассматривается возможность экспериментальной оценки эффективности работы механического гасителя колебаний в процессе эксплуатации инженерного сооружения. Современные механические гасители колебаний, как правило, не позволяют оценить эффективность их работы в ходе эксплуатации. Существует риск недостаточной объективности технического заключения, выдаваемого изготовителем гасителя. На конкретном примере представлен общий обзор возможности оценки эффективности механического гасителя колебаний высотного сооружения в рамках независимой научно-технической экспертизы.

Ключевые слова: высотное сооружение, эксплуатация, механический гаситель колебаний, оценка эффективности, энергия колебаний, амплитудный спектр мощности.

EVALUATING THE PERFORMANCE OF THE MECHANICAL DAMPENER
OF A HIGH-RISE STRUCTURE IN USE

Research article

Patrikeev A.V.*

Russian University of Transport (MIIT), Moscow, Russia

* Corresponding author (patrikeev-av[at]mail. ru)

Abstract

The article considers the possibility of an experimental evaluation of the mechanical dampener performance of an engineering structure in use. Modern mechanical dampers usually do not allow us to evaluate performance effectiveness in use. There is a risk of lacking objectivity of the engineering opinion issued by the damper manufacturer. A specific example provides a general overview of the possibility of evaluating the effectiveness of a mechanical dampener of a high-rise structure within the framework of an independent scientific and technical expertise.

Keywords: high-rise structure, operation, mechanical dampener, estimating effectiveness, vibration energy, amplitude power spectrum.

Введение

Для инженерных сооружений, подверженных в ходе эксплуатации значительным динамическим воздействиям, например, от ветровой нагрузки, применяются меры по снижению интенсивности динамических процессов [1], [2]. Различают пассивные и активные методы снижения резонансных аэродинамических колебаний. К активным методам относят применение специальных технических устройств, заранее проектируемых для защиты конкретного инженерного соооружения от чрезмерных механических колебаний, на основании результатов предварительных научных исследований. Эти технические устройства являются неотъемлемой частью инженерного сооружения, устанавливаются в процессе монтажа несущих конструкций и вводятся в эксплуатацию одновременно с защищаемым сооружением. Функционирование таких устройств может быть основано на различных физических принципах. Наиболее распространены механические гасители колебаний, представляющие собой механизмы с тяжелыми, массивными частями, содержащие в своем составе упругие и вязкие элементы, а также демпфирующие устройства для обеспечения безопасного преобразования энергии механических колебаний сооружения в тепло [3].

Современные механические гасители колебаний, как правило, не позволяют оценить эффективность их работы в ходе эксплуатации. Механические гасители имеют уникальную конструкцию, поскольку разрабатываются для конкретных уникальных сооружений. Организация – изготовитель механического гасителя колебаний сопровождает монтаж изделия «под ключ», после чего гарантирует паспортные характеристики изделия в пределах некоторого гарантийного срока службы. Если в дальнейшем у эксплуатирующей организации возникнут сомнения в достаточности уровня обеспечения механической безопасности сооружения, оснащенного такими гасителями, то ей придется снова обратиться к организации-изготовителю механического гасителя, с целью проведения дополнительных исследований и выдачи соответствующего заключения. При этом существует реальный риск неодстаточной объективности подобного заключения. В данной работе на конкретном примере представлен общий обзор возможности оценки эффективности механического гасителя колебаний высотного сооружения, например, в рамках независимой научно-технической экспертизы.

Методы и принципы исследования

Механические гасители колебаний проектируются для высотного сооружения в том случае, если в ходе динамического расчета конечно-элементной модели будущего сооружения выявляется склонность его к резонансным колебаниям на некоторых частотах [3]. Если по каким-либо причинам у проектировщиков нет возможности путем конструктивных изменений устранить возможность опасного резонанса, принимается решение на применение механических гасителей. Это приводит к некоторому изменению несущих конструкций сооружения, а также компоновки внутреннего пространства здания. Для уточнения динамических характеристик может потребоваться изготовление динамически подобной модели, испытание её на воздействие ветровой нагрузки в аэродинамической трубе [4]. Конструкция механического гасителя колебаний предполагает, что его основные динамические характеристики (собственная частота колебаний f_гас и логарифмический декремент затухания δ_гас ) соответствуют резонансной частоте f_соор и декременту затухания δ_соор того колебательного процесса сооружения, интенсивность которого необходимо снизить.

Суть совместной работы двух основных компонентов динамической системы – гасителя колебаний и защищаемого сооружения – состоит в обмене энергией между ними, поскольку в ходе взаимодействия происходит «перетекание» энергии колебаний от сооружения к гасителю с последующим тепловым рассеянием. В соответствии с таким энергетическим подходом, эффективность гасителя колебаний на инженерном сооружении Эф есть отношение суммарной энергии колебаний сооружения в частотной области резонанса при отсутствии действия гасителя колебаний Е_о к суммарной энергии колебаний сооружения в той же области при действии гасителя Е_г :

Соотношение энергий колебаний может быть получено из результатов спектрального анализа исходных электронных архивов перемещений характерных точек сооружения под воздействием эксплуатационной ветровой нагрузки. Электронные архивы для условий отсутствия действия гасителя колебаний и при действии гасителя колебаний должны быть зарегистрированы одним и тем же способом, с использованием одного и того же комплекта регистрационного оборудования, при однотипном ветровом воздействии одной и той же интенсивности. Длительность регистрации (время экспозиции) в обоих случаях также должна быть одинакова и соответствовать требованиям метода анализа [5]. Необходимым условием для получения значения эффективности Эф в ходе натурного эксперимента является возможность «выключения» гасителя колебаний из совместной работы с сооружением. Это условие может представлять на практике серьезную техническую проблему. Необходимо также строго соблюдать требования механической безопасности сооружения в ходе планирования и проведения натурного эксперимента с «выключенным» механизмом гасителя колебаний.

Основные результаты

В качестве исходных материалов для данного исследования использованы фрагменты электронных архивов параметров колебаний реального высотного сооружения, оснащенного механическими гасителями колебаний для снижения резонансных явлений под воздействием ветровой нагрузки. Таким сооружением является Главный монумент памятника Победы на Поклонной горе в г. Москве. Два цифровых архива перемещений одной и той же характерной точки были зарегистрированы при однотипных ветровых нагрузках одной и той же интенсивности [6]. В одном из двух случаев механический гаситель колебаний первого тона изгиба (основного колебательного процесса у данного сооружения) [7] был на время эксперимента специально приведен в полностью неподвижное состояние. Для обеспечения механической безопасности сооружения время экспозиции было принято минимально допустимым (11 минут) при объеме выборки = 4096 строк [8]. Это позволило реализовать для спектрального анализа алгоритм БПФ и использовать функцию экспоненциального сглаживания. Точность определения резонансных частот и их декрементов затухания при этом несколько снижена, но для определения соотношения энергий колебаний это несущественно.

Для окрестностей каждого пика спектральной плотности определим интервал частот

в котором содержится наибольшая часть энергии (мощности) сигнала [9].

Используем критерий заданного уровня, зададим граничный уровень интервала F_гр = 0,1 F_max , где F_max – абсолютный максимум амплитудного спектра. Поскольку исходный архив контролируемого параметра представляет собой дискретную функцию S(t) с величиной дискрета Δt, то после преобразования Фурье мы также получим дискретный спектр F(ω) с величиной дискрета Δ ω. Линейная частота f = ω/2π .

График спектра представляет собой изображение функции F(f) спектральной плотности мощности, которая описывает распределение мощности сигнала в зависимости от частоты, то есть мощность, приходящуюся на единичный интервал частоты. Функция имеет размерность [Вт/Гц] = [Вт*с]. Мощность резонансных механических колебаний, регистрируемых в точке контроля, упрощенно запишем, как

где   – соответственно, средняя частота нижнего и верхнего дискретов диапазона шириной Δf окрестностей пика функции спектральной плотности [10]. Значение постоянного коэффициента пропорциональности K обсуждать не будем, поскольку нас интересует соотношение энергий, и в ходе последующих вычислений эти коэффициенты сократятся.

На рис. 1 представлены расчетные схемы и результаты обработки двух однотипных архивов колебаний, зафиксированных в одной и той же точке контроля. Различие между ними только одно: слева изображен результат, когда гаситель колебаний «выключен» из работы; справа – гаситель «включен» в работу (обратите внимание, вертикальный масштаб у графиков различный). Принимаем допущение, что масса гасителя колебаний существенно мала по сравнению с массой сооружения, поэтому «включение» или «выключение» гасителя незначительно влияет на резонансную частоту сооружения, и в первом приближении мы можем этим влиянием пренебречь. Штриховкой на рисунке выделены области графиков, учитываемые в расчете мощности механических колебаний.

Для случая, когда гаситель колебаний «выключен», получаем:

E₀= 65,877 – 21,280 = 44,597 [у.е.]

Для случая, когда гаситель колебаний «включен», получаем:

E_r= 33,709 – 7,280 = 26,429 [у.е.]

Эффективность гасителя колебаний

«Включение» гасителя колебаний в данном случае снижает энергию колебаний первого тона изгиба сооружения в 1,678 раза.

 

Рис. 1 – Расчетные схемы и результаты обработки архивов колебаний (объяснения в тексте)

 

Заключение

По результатам исследования можно сделать вывод о том, что вполне реально выполнить оценку эффективности механического гасителя колебаний в ходе эксплуатации инженерного сооружения. Такая оценка может быть выполнена способом экспресс-анализа основных динамических характеристик сооружения (собственной частоты колебаний f_соор и логарифмического декремента затухания δ_соор) в рамках независимой научно-технической экспертизы. Необходимым условием для выполнения подобного исследования является неукоснительное обеспечение механической безопасности инженерного сооружения в момент «выключения» механизма гасителя колебаний. Поэтому эксперимент следует тщательно планировать и выполнять в условиях отсутствия экстремальных внешних воздействий.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Шаблинский Г.Э. Мониторинг уникальных высотных зданий и сооружений на динамические воздействия / Г.Э. Шаблинский. – М.: АСВ, 2013. – 336 с.
2. Поддаева О.И. Архитектурно-строительная аэродинамика / О.И Поддаева, А.С. Кубенин, П.С. Чурин. – М: НИИ МГСУ, 2015. – 88 с.
3. Дукарт А.В. Динамические гасители колебаний конструкций / А.В. Дукарт, А.И. Олейник – М.: АСВ, 2015. – 248 с.
4. Шахраманьян А.М. Опыт использования автоматизированных систем мониторинга деформационного состояния несущих конструкций на олимпийских объектах Сочи-2014 / А.М. Шахраманьян, Ю.А. Колотовичев // Вестник МГСУ. 2015. № 12. С. 92-105.
5. Патрикеев А.В. Динамический мониторинг зданий и сооружений как один из критериев обеспечения безопасной эксплуатации / А.В. Патрикеев, Е.К. Салатов, В.П. Спиридонов // Материалы XVIII международного семинара «Технологические проблемы прочности». Подольск, 2011. С. 78-81.
6. Патрикеев А.В. Основы методики динамического мониторинга деформационных характеристик зданий и сооружений / А.В. Патрикеев, Е.К. Салатов // Вестник МГСУ, 2013. № 1. С. 133-138.
7. Ишков А.Н. Оценка значимости периода основного тона собственных колебаний зданий и сооружений, как критерия, определяющего техническое состояние гражданских зданий / А.Н. Ишков, Г.Д. Шмелев, Н.И. Филиппова // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура, ВГТУ, г. Воронеж. 2017. № 3 (2). С. 9-15.
8. Минина О.В. Метод построения спектра шума измерительного сигнала с помощью стандартных функций Microsoft Excel / О.В. Минина, М.Б. Богданов : [Электронный ресурс] : URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-postroeniya-spektra-suma-izmeritelnogo-signala-s-pomoschyu-standartnyh-funktsiy-microsoft-excel.pdf. (дата обращения: 19.08.2020)
9. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / А.Б. Сергиенко– 2-е изд. – СПб.: Питер, 2016. – 751 с.
10. Бирбраер А. Н. Экстремальные воздействия на сооружения / А.Н. Бирбраер, А.Ю. Роледер. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2009. – 594 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Shablinskiy G.E. Monitoring unikal’nikh vysotnykh zdaniy i soougheniy na dinamicheskiye vozdeystvija [Monitoring of unique high-rise buildings and structures on dynamic impacts] / G.E. Shablinskiy. DIA publishing house. 2013, 336 p. [in Russian]
2. Poddaeva O.I. Arkhitekturno-stroitel’naya aerodinamika [Architectural aerodynamics] / O.I. Poddaeva, A.S. Kubenin, P.S. Churin. Research Institute MGSU. 2015, 88 p. [in Russian]
3. Dukart A.V. Dinamicheskiye gasiteli kolebaniy konstruktsiy [Dynamic vibration dampers of structures] / Dukart A.V., Oleinik A.I. DIA publishing house. 2015, 248 p. [in Russian]
4. Shakhraman’jan A.M. Opyt ispol’zovaniya avtomatizirovannykh sistem monitoringa deformatsionnogo sostoyaniya nesushchikh konstruktsiy na olimpiyskikh ob’’yektakh Sochi-2014 [The experience of using automated systems for monitoring the deformation state of load-bearing structures at the Olympic facilities in Sochi-2014] / Shakhraman’jan A.M., Kolotovichev Yu.A. // Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2015, No. 12, pp. 92–105. [in Russian]
5. Patrikeev A.V. Dinamicheskiy monitoring zdaniy i sooruzheniy kak odin iz kriteriyev obespecheniya bezopasnoy ekspluatatsii. Materialy XVII mezhdunarodnogo seminara “Tekhnologicheskiye problemy prochnosti” [Dynamic monitoring of buildings and structures as one of the criteria for ensuring safe operation. Materials of the XVII International Seminar “Technological Problems os Strength”] / Patrikeev A.V., Salatov E.K., Spiridonov V.P.. Podolsk, 2011, Pp. 78-81. [in Russian]
6. Patrikeev A.V. Osnovy metodiki dinamicheskogo monitoringa deformatsionnykh kharakteristik zdaniy i sooruzheniy [Fundamentals of the dynamic monitoring of deformation characteristics of biuldings and structures] / Patrikeev A.V., Salatov E.K. // Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, No. 1, pp. 133–138. [in Russian]
7. Ishkov A.N. Otsenka znachimosti perioda osnovnogo tona sobstvennykh kolebaniy zdaniy i sooruzheniy, kak kriteriya, opredelyayushchego tekhnicheskoye sostoyaniye grazhdanskikh zdaniy. Zhilishchnoye khozyaystvo i kommunal’naya infrastruktura. [Assessment of the significance of the period of the fundamental tone of the the natural vibrations of buildings and structures, as a criterion that determines the technical condition of civil buildings. Housing and communal infrastructure] / Ishkov A.N., Shmelev G.D., Filippova N.I. VGTU – Voronezh:, 2017, No. 3 (2), Pp. 9-15. [in Russian]
8. Minina O.V. Metod postroyeniya spektra shuma izmeritel’nogo signala s pomoshch’yu standartnykh funktsiy Microsoft Excel [A method for constructing a noise spectrum of a measuring signal using standard Microsoft Excel functions] / Minina O.V., Bogdanov M.B. – [Electronic resource] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-postroeniya-spektra-suma-izmeritelnogo-signala-s-pomoschyu-standartnyh-funktsiy-microsoft-excel.pdf. (accessed: 19.08.2020) [in Russian]
9. Sergienko A.B. Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital Signal Processing] – 2nd ed. / Sergienko A.B. – SPb.; Peter, 2016 – 751 p. [in Russian]
10. Birbraer A.N. Ekstremal’nyye vozdeystviya na sooruzheniya. Publishing house Politkhnicheskogo universiteta [Exstreme impacts on structures. Publishing house of Polytechnic University] / Birbraer A.N.. – SPb:, 2009, 594 p. [in Russian]

Подробнее о гасителях вибрации

Материал для демпфирования вибрации

Изображение предоставлено: Technicon Acoustics

Гасители вибрации используются для поглощения вибрации, исходящей от машин, пешеходов и т. Д., В первую очередь для уменьшения шума, связанного с такой вибрацией, и создания более комфортных условий. Хотя существуют механические крепления, специально предназначенные для установки поршневого оборудования, они не рассматриваются в этой статье, поскольку считаются виброизоляционными.Вместо этого в этой статье рассматривается ряд демпфирующих материалов, таких как резина или полиуретан, которые сами по себе могут уменьшить вибрацию вблизи источника, а также уровень окружающего шума и дискомфорта.

Основы

Подобно тому, как автомобильный амортизатор гасит колебания дорожных ударов в подрессоренной подвеске, гасители вибрации блокируют передачу механической энергии на полы и сквозь стены, преобразовывая ее в другую форму энергии, а именно в тепло. Некоторые материалы, такие как пена, являются очень хорошими гасителями вибрации, но не обладают достаточной жесткостью для использования в тяжелой технике, в то время как другие материалы, такие как резина, обеспечивают хорошую поддержку, но не очень хорошо гасят.Добавление технического углерода в натуральный каучук увеличивает как его прочность, так и его демпфирующие характеристики.

Полиуретан успешно используется во вторичных втулках автомобильной подвески, где он заменяет резиновые втулки, обычно поставляемые оригинальными производителями. В этих условиях более твердый полиуретан имеет тенденцию передавать водителю больше ощущений от дороги, чего так жаждут энтузиасты производительности, но что, вероятно, приравнивается к большему дискомфорту для среднего автомобилиста. Полиуретан становится все более популярным материалом для гашения вибраций в промышленных условиях, и его состав может быть разработан для улучшения его демпфирующих свойств.Некоторые производители делают полиуретановый материал, специально предназначенный для гашения вибрации.

При ударе резиновым молотком молоток отскакивает, поскольку резина эластична. Путем изготовления головки молотка из вязкоупругого материала этот отскок можно уменьшить или, в некоторых случаях, почти полностью исключить. Это идеальный демпфирующий материал, способный выдерживать нагрузку, а также гасить вибрацию, исходящую от нагрузки. Вязкоупругие материалы разделяют некоторые характеристики вязких жидкостей и некоторые характеристики эластичных материалов.Некоторые из этих материалов являются запатентованными формулами, разработанными специально для их демпфирующих характеристик. Одним из таких продуктов является Sorbothane ^® _[1] .

Листы поливинилхлорида часто добавляются в кожухи и ограждения для поглощения звука, производимого закрытым оборудованием, как в случае генераторов с приводом от двигателя. Часто лист приклеивается к тонкой металлической пленке, обращенной внутрь, в то время как другая сторона листа покрывается самоклеящимся клеем или PSA.Эту конструкцию иногда называют «ограниченным слоем», поскольку демпфирующий материал зажат между металлическими поверхностями листа с одной стороны и твердой поверхностью корпуса с другой. Это позволяет механически передавать звуковую энергию в демпфирующий материал. Этот же материал иногда кладут на стены для поглощения звука. Более подробную информацию об этих материалах можно найти в нашем Руководстве для покупателя по акустическим материалам.

Рекомендации

Коэффициент или коэффициент демпфирования — это рейтинг, применяемый к материалам для оценки их способности отражать или поглощать энергию.Чем выше этот коэффициент, тем лучше материал подходит для использования в качестве гасителя колебаний. На материалы может влиять температура, и производители часто указывают диапазон температур, в котором функционирует материал. Химическая устойчивость — еще один фактор, который необходимо учитывать, поскольку определенные материалы лучше выдерживают жесткие дезинфицирующие химические вещества, которые могут применяться, например, при упаковке пищевых продуктов. Также следует учитывать устойчивость к ультрафиолетовому излучению.

Еще одним фактором, который следует учитывать при выборе гасителей вибрации, является значение тангенса угла диэлектрических потерь материала, также называемое коэффициентом потерь, которое измеряет потенциал рассеивания энергии вязкоупругого материала.Чем выше значение, тем выше способность материала рассеивать механическую энергию в виде тепла.

Вес играет роль при выборе подходящей толщины демпфера вибрации, поскольку давление, которое воспринимает материал, зависит от площади прокладки, а также от количества устанавливаемых прокладок. Производители могут предоставить рекомендации по выбору подходящей толщины.

Приложения

Гасители вибрации доступны во многих распространенных формах, таких как полусферы, шайбы, кольца, диски и листы.Многие из них можно приобрести с предварительно нанесенным PSA, чтобы обеспечить быстрое и легкое приклеивание к нижней стороне небольших машин, инструментов и т.д. Гасители вибрации также могут быть приобретены с врезанными резьбовыми шпильками, резьбовыми вставками и т. Д. В качестве вариантов крепления.

Гасители вибрации используются под машинами всех типов, включая компрессоры, силовые прессы, конвейеры и т. Д. Везде, где вибрация, производимая оборудованием, может повлиять на людей и другое оборудование.Гасители вибрации также используются для защиты чувствительных инструментов от внешних вибраций. Помимо очевидного применения в оборудовании, гасители вибрации используются для защиты всевозможных предметов от повреждений во время транспортировки.Материалы нашли свое применение и в спортивных товарах, от стелек для кроссовок до ковриков для йоги, где они служат для защиты спортсменов от ударов. воздействия.

Как уже упоминалось, гасители колебаний могут включать в себя различные механические устройства, такие как те, которые используются в поршневых двигателях или для сглаживания крутильных колебаний в передачах энергии.В этой статье основное внимание уделяется амортизаторам, которые зависят от свойств различных материалов, которые позволяют размещать их на вибрирующих объектах или под ними, как способ предотвращения воздействия их движений на людей или другое оборудование.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение гасителей вибрации, включая их конструкцию, рекомендации по выбору и области применения. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Уведомления об авторских правах и товарных знаках

[1] Sorbothane ^® является зарегистрированным товарным знаком Sorbothane, Inc., Кент, Огайо.

Прочие изделия по акустике

Больше из технологического оборудования

Какой амортизатор лучше всего подходит для ваших нужд?

Гашение вибрации — важная часть строительных машин или рабочих заводов. Когда вы говорите о ситуациях, в которых много движущихся частей и много трения, вам определенно нужно уметь контролировать вибрации.Избыточная вибрация может создать ненужный шум, быстрее сломать движущиеся части машины или даже привести к тому, что машина развалится и прекратит работу раньше, чем позже.

Есть много разных способов контролировать вибрацию. Один — просто поглотить его. Это процесс, известный как гашение вибрации. С годами появилось множество различных веществ, которые могут помочь поглощать и гасить вибрацию от различных источников. Вот несколько вариантов, которые доступны и сегодня:

• Масло : Это старое вещество используется для уменьшения вибрации системы путем ее поглощения.Он не может изолировать вибрации, но может немного снизить общую вибрацию системы. Он прост в использовании и может быть полезен для очень ограниченного использования, особенно тех, в которых трение является основной проблемой.
• Пружины : это не настоящий гаситель вибрации, но они могут помочь изолировать вибрацию в системе. Они в основном поглощают энергию одним способом и высвобождают ее другим, что упрощает управление вибрацией. Однако, прежде чем пробовать пружины, учтите, что они имеют ограниченное применение и могут со временем выйти из строя.
• Резина : Это был действительно следующий шаг по сравнению с пружинами. Он также поглощает энергию и выделяет ее в другом формате, чтобы изолировать вибрацию. Он может немного гасить вибрацию, но на самом деле он просто работает, чтобы изолировать ее, и не имеет истинных демпфирующих способностей.
• Полиуретан : Новые вещества, такие как пена и пеноподобный полиуретан, могут использоваться для поглощения некоторой части энергии в системе. Иногда они используются для изоляции, но их также можно использовать для гашения вибрации и энергии во всей системе.
• Sorbothane : Это запатентованное вязкоупругое вещество сочетает в себе свойства некоторых старых гасителей вибрации и добавляет несколько собственных свойств. Он поглощает энергию, но также может ее высвобождать. Из-за этого его можно использовать для изоляции или демпфирования.

В качестве гасителя вибрации Sorbothane является лидером в линейке и использует новейшие технологии. Помимо выполнения функций многих предыдущих амортизаторов, он также служит дольше и более универсален.Из этого гибкого материала можно сформировать любое количество прокладок, плиток и других предметов, которые можно встроить в вашу машину или фабрику различными способами. Он использовался в различных приложениях, например, для закрепления крепления для камеры и улучшения здоровья бегунов в кроссовках.

Это вещество явно лучше всего подходит для большинства потребностей в гашении вибрации. Его можно использовать в двигателях или в более крупных системах, таких как системы HVAC. Он настолько универсален и работает так долго, что инженерам нравится с ним работать.

Хотите узнать больше о решениях для гашения вибрации Sorbothane? Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше или запросить ценовое предложение.

Двигатель вибрации • Fluidampr — производитель демпферов для газовых и дизельных двигателей

Это инструментальное средство для понимания того, что такое крутильные колебания коленчатого вала и как они связаны с вашим двигателем.

Это интересная тема по физике. Последствия, которые мы наблюдаем на собственном опыте в индустрии гонок производительности и OEM-партнерах.Компания Fluidampr представила свою продукцию на конференции Advanced Engineering Technology Conference и Engine Expo в Северной Америке. Образовательные статьи и статьи были опубликованы во многих профессиональных журналах. К ним относятся EngineLabs.com , AERA Engine Professional , Race Engine Technology и Precision Engine . Мы провели бесчисленное количество обучающих семинаров у ведущих поставщиков запчастей. Не бойся. Гармоники двигателя — это не мистическая черная магия или разжигание страха.Это наука. Готовый? Давай начнем.

Есть две вещи, которые вызывают гашение двигателя. Тепло и вибрация. Все мы знаем, что вам нужно поддерживать подачу масла и охлаждающей жидкости. Следите за давлением воздуха в коллекторе и помните о наддуве. А как насчет вибрации двигателя? Это основная забота профессиональных производителей гоночных двигателей. Знаете ли вы, что у Cosworth CA 2.4L V8 с плоской кривошипом, участвовавшего в гонках Формулы-1 в середине 2000-х годов, было 13 устройств гашения вибрации, которые помогали достичь 20 000 об / мин. Включая 5 вязкостных демпферов.Один на коленчатом валу. По одному на каждом распредвале. [Источник: выдержка из статьи «King of Speed», написанной Яном Бэмси и опубликованной в выпуске 73 Race Engine Technology.] Серьезная инженерия прямо здесь.

Из нашего введения мы узнали, что существует три основных вида колебаний коленчатого вала. Мы справляемся с неуравновешенной вибрацией с помощью службы балансировки. Осевой по опоре коренного подшипника и упорным подшипникам. Кручение от гармонического балансира или демпфера.

Устройство крутильных колебаний

Ваш вращающийся узел состоит из коленчатого вала, шатунов, поршней, гибкого диска / маховика и демпфера.Эта сборка представляет собой серию масс. Масса обладает свойствами жесткости и инерции. Проще говоря, если вы ударите по нему, насколько он прогнется? С какой скоростью и силой? Простая аналогия — камертон. У него масса. Когда вы ударяете по нему, он вибрирует с заданной частотой. Ударьте сильнее, и он станет громче.

С нами? Большой! Это скоро станет реальностью.

Вращающийся узел входит в блок. Поршни подходят к цилиндрам. Закрываем головкой блока цилиндров. Принесите силу.Сосать. Хлюпать. Хлопнуть! Дуть.

Удар, который мы любим, повышает среднее эффективное давление в цилиндре. Двигатель 427ci LS с крутящим моментом 450 фунт-футов может генерировать 1088 фунтов на кв. Дюйм на кривошипе. В случае использования дизельного топлива с умеренной производительностью мы видели, что оно превышает 17 000 фунтов на квадратный дюйм. Этот скачок давления приводит в движение поршень внезапно, не так мягко. Коленчатый вал испытывает нагрузку. Каждое зажигание. Через каждый цилиндр. Неоднократно через диапазон оборотов.

Измерение давления в цилиндре

Что еще делает коленчатый вал, кроме вращения? Это масса.В микромоментах зажигания во время вращения он будет опережать свое естественное вращение и отскакивать назад. Это вызывает крутильные колебания.

Карта крутильных колебаний. 4-й порядок пересекает резонансную частоту при 5000 об / мин. Результат — потенциально опасная вибрация 3-го порядка около красной черты.

Частота и порядок

Частота крутильных колебаний измеряется в герцах или циклах в секунду. Частота — это количество оборотов в минуту, деленное на 60 (циклов в секунду).Порядок — это частота возникновения вибрации за один оборот коленчатого вала.

В четырехтактном двигателе первичный порядок равен половине числа цилиндров. Это связано с тем, что за один оборот коленчатого вала срабатывает только половина цилиндров.

Другие устанавливаемые команды — это отклонения от вибрации, колеблющейся через коленчатый вал. По мере продвижения вверх по диапазону оборотов частота каждого заказа увеличивается.

Например, наш 427ci LS V8 имеет первичный порядок 4.При 6500 об / мин возникает крутильная вибрация с частотой 433 герц ((4 x 6500) / 60). Это означает, что кривошип перекручивается и отскакивает 433 раза в секунду! Это единый приказ. Также есть несколько девиантных заказов, выполняемых с разной скоростью!

Амплитуда

Крутильные колебания имеют амплитуду. Амплитуда — это величина отклонения коленчатого вала в градусах.

Вы можете измерить двумя способами. Один поворот от центра к вершине. Другой — это общая величина отклонения от пикового скручивания через центр до пикового отскока.

Длина коленчатого вала в зависимости от порядка срабатывания, упругости или жесткости массы, а также величина приложенного среднего эффективного давления в цилиндре определяют амплитуду. Амплитуда увеличивается с более высоким давлением и / или более длинным коленчатым валом и / или более высокими шатунами.

В нашем примере с двигателем 427ci LS, поскольку частота возникает 433 раза при 6500 об / мин, коленчатый вал может скручиваться и отскакивать от пика до пика с амплитудой 0,7 градуса. В сети диаметром 2,559 дюйма, что соответствует 0.015 дюймов движения. ((0,7xw / 180) x (2,559 / 2)).

Резонанс

Мех. Итак, у нас есть крутильные колебания. Всегда существует определенный уровень нагрузки на внутренние компоненты двигателя. Подумаешь? Где неудачи?

Вернемся к простой аналогии с камертоном. Вращающийся узел представляет собой серию системных масс. Вместе они имеют собственную резонансную частоту. Правильный шаг приведет в движение камертон. Аналогичным образом, правильная частота крутильных колебаний, выровненная с собственной резонансной частотой, вызовет скачки скручивания и отскока вращающегося узла.

Масса системы имеет пружинную жесткость и инерцию. Нам нужно следить за скоростью и крутящим моментом за амплитудой. Разверните скрепку. Вы можете красиво согнуть его короткими движениями и какое-то время медленно. Длинные удары очень быстрые, и он ломается.

В этот критический момент выравнивания частоты амплитуда может увеличиваться вдвое или втрое. Это происходит с большой частотой. Скорее всего, тогда случится бойня.

Продолжая наш пример, для простоты предположим, что собственная частота вращающегося узла также составляет 433 Гц.Когда число оборотов достигает 6500, частота крутильных колебаний совпадает с собственной резонансной частотой. Размах амплитуды удваивается до 1,4 градуса. Теперь колебание коленвала составляет 0,03 дюйма!

Крутильной вибрации все равно. Со временем, а иногда и очень быстро, он найдет слабое место в рукоятке и сломает ее. В Fluidampr мы наблюдали сбои в корпусе кривошипа, в маховике и в каждой точке между ними. Для правильного измерения вибрация проходит через контакт металл-металл.Масляный насос, зубчатая передача и цепь, клапанный механизм, главные подшипники — все они подвержены износу или поломке. Поломка аксессуаров брекетов. Болты выкручиваются. Ремни привода хлопают или отрываются. Трудные времена, если вы не контролируете крутильные колебания в источнике.

Звукоизолирующие листы | Амортизатор вибрации автомобиля и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Характеристики продукта

0,060 дюйма с фольгой 0,04 дюйма и бутиловым покрытием 0,056 дюйма

MVSS-302 проходит с рейтингом B

Бутиленовый каучук с алюминиевым слоем 4 мил

Виброизоляционные и звукоизолирующие листы VMAX изготовлены из новейшего неотверждаемого бутиленового каучука, приклеенного к тонкому слою черного алюминия.В отличие от других типов материалов для гашения вибрации, звукоизолирующие листы VMAX были спроектированы таким образом, чтобы для управления вибрацией использовалась чистая сила. Тонкий слой алюминия, включенный в продукт VMAX, предотвратит изгиб подложки за пределы заданной точки. Пластины для гашения вибрации и звука VMAX легкие и для установки не требуются специальные инструменты. Звукоизолирующий лист VMAX можно наносить на поверхности из листового металла, дерева, стекловолокна и пластмассы.

Панели кузова автомобилей, изготовленные из листового металла, стекловолокна или пластика, вибрируют с различной частотой.Если они вибрируют с высокой частотой, шум может быть слышен по всему салону и способствует утомлению водителя. Этот тип шума также может отрицательно повлиять на работу автоматической звуковой системы. VMAX HVAC и автомобильный гаситель вибрации уменьшают вибрацию панелей кузова, предотвращая изгиб основания за пределы заданной точки. Установка VMAX HVAC и глушителя вибрации в автомобиле поможет снизить уровень внутреннего шума, а также повысить производительность автозвук за счет предотвращения преобразования звуковой энергии в энергию вибрации.VMAX HVAC и автомобильный гаситель вибрации также можно использовать для создания или замены хрупких пластиковых или бумажных пароизоляционных материалов за внутренними панелями.

VMAX HVAC и автомобильный гаситель вибрации — важный член специализированного семейства высокоэффективных демпфирующих устройств, разработанных для совместной работы. Консультации со специалистом по акустическим поверхностям позволят вам выбрать и комбинировать эти автомобильные звукоизоляционные продукты, чтобы превратить ваше личное пространство в идеальную среду. Для достижения наилучших результатов необходимо использовать материалы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и автомобильные гасители вибрации в течение одного года.

Вот как они предотвращают поломку коленчатых валов

9 октября 2018

Все отказы основных компонентов двигателей транспортных средств, такие как катастрофический отказ коленчатого вала, показанный выше, можно объяснить тем или иным образом, хотя в случае отказов коленчатого вала причина не всегда может быть очевидна сразу. Тем не менее, чтобы понять подобные отказы, мы должны понимать, что коленчатые валы не такие жесткие, как мы думаем, и во многих случаях коленчатые валы выходят из строя, потому что они буквально вибрируют на куски.Таким образом, в этой статье мы более подробно рассмотрим, как и почему коленчатые валы вибрируют под нагрузкой, и как возникающие при этом колебания и колебания гасятся с помощью гасителей крутильных колебаний, начиная с этого вопроса —

Что такое гаситель крутильных колебаний?

Известный под разными названиями, такими как балансир гармоник, демпфер гармоник, шкив кривошипа, приводной шкив и многие другие (все из которых технически неверны в той или иной степени), гаситель крутильных колебаний представляет собой большое и массивное устройство на передней части коленчатый вал, и предназначение которого состоит в том, чтобы компенсировать искажение третьей гармоники за счет интермодуляции между второй гармоникой и основной гармоникой в ​​областях пространственного заряда триодов.” [Курсив добавлен для выделения]

Это непросто, но, к счастью, нам не нужно слишком глубоко углубляться в физику гашения колебаний. Достаточно сказать, что то, что мы обычно называем «шкив коленчатого вала» на двигателе, на самом деле является устройством гашения вибрации, которое специально настроено на конкретную частоту собственных колебаний каждой комбинации двигатель / коленчатый вал. Обычно из-за высокого удельного веса чугуна изготавливаются из чугуна, каждый гаситель вибрации спроектирован так, чтобы поглощать определенный диапазон частот колебаний, который является уникальным для каждого типа и конструкции двигателя.Фактически, термин «гармонический балансир» происходит от того факта, что некоторые производители используют ступицу демпфера, чтобы нейтрализовать некоторые вибрации двигателя, просто добавляя или удаляя массу ступицы, что, кстати, не имеет ничего общего с демпфированием коленчатого вала. вибрации.

На практике гаситель колебаний состоит из ступицы и инерционного кольца с прокладкой из гибкой резины между ними, причем резина поглощает вибрацию коленчатого вала за счет изгиба между ступицей и инерционным кольцом.Поскольку при этом постоянном изгибе выделяется тепло, преобразование вибрации в тепло является фактическим механизмом, который гасит потенциально разрушительные вибрации и деформации коленчатого вала, вызванные крутящим моментом, что вызывает этот вопрос.

Почему коленчатые валы вибрируют и деформируются?

Все объекты вибрируют при ударе другого объекта, например, бронзовый колокол. Однако частота, с которой вибрирует колокол, определяется массой колокольчика, его общей формой и силой удара, поэтому два, казалось бы, одинаковых колокола не звучат с одинаковой частотой, даже если по ним ударяют с одинаковой частотой. сила тем же объектом.

Хотя автомобильные коленчатые валы можно в некотором роде рассматривать как серию колокольчиков, которые соединены через перемычки кривошипа, механизмы, вызывающие вибрацию коленчатого вала, немного отличаются от тех, которые производят звон колокольчика. Наиболее важным из этих факторов является тот факт, что, несмотря на их огромную конструктивную прочность и жесткость, ни один коленчатый вал не является на 100% жестким, а это означает, что все коленчатые валы изгибаются и деформируются при приложении к ним смещенных от центра сил.

В этом контексте смещенная от центра сила — это крутящий момент, возникающий во время сгорания; в этом случае крутящий момент равен силе, создаваемой давлением сгорания, умноженной на расстояние смещения между центральной линией основного подшипника и центральной линией шейки подшипника. Однако на данный момент мы будем игнорировать влияние инерции коленчатого вала, изменение динамических зазоров, а также массу и инерцию маховиков / гидротрансформаторов. Итак, вот что происходит, когда цилиндр срабатывает, когда двигатель находится под нагрузкой; рассмотрите изображение ниже —

На этом изображении сужающаяся красная линия, пересекающая осевую линию коленчатого вала, представляет деформации коленчатого вала, вызванные крутящим моментом, а синие стрелки представляют собой возвратно-поступательные колебания, возникающие при поглощении деформаций коленчатым валом.Однако обратите внимание, что красная линия расширяется по направлению к передней части двигателя, что свидетельствует о том, что амплитуда деформаций, вызванных крутящим моментом, постепенно увеличивается по направлению к передней части коленчатого вала.

Вот что происходит, когда коленчатый вал находится под нагрузкой

Когда поршень оказывает направленное вниз усилие, он делает это только примерно на 100 градусов вращения коленчатого вала, но некоторая часть этой силы теряется в результате изгиба коленчатого вала, поскольку все коленчатые валы по своей природе гибкие.Вскоре после поворота на 100 градусов коленчатый вал пытается вернуться в нейтральное состояние, но, возвращаясь назад, он выходит за пределы своего нейтрального положения и в результате деформируется в противоположном направлении. Это создает колебания, которые могут или не могут подавляться, в зависимости от длины коленчатого вала, диаметра коренных подшипников и шейки, скорости двигателя, порядка срабатывания поршней, изменения динамических зазоров и, конечно, энергии. начальной направленной вниз силы.

Тем не менее, что более важно, амплитуда колебаний изменяется в зависимости от положения поршня, создавшего колебания.Например, если колебание создавалось поршнем, ближайшим к маховику / гидротрансформатору, начальная деформация и последующие колебания очень малы, поскольку масса и инерция быстро вращающейся массы является достаточно эффективным гасителем колебаний.

Однако, чем дальше от маховика / гидротрансформатора находится поршень, тем больше становится начальная деформация и возникающие в результате колебания, потому что некоторая способность вращающейся массы поглощать начальную деформацию или сопротивляться ей поглощается длиной коленчатого вала между вращающаяся масса и поршень, вызвавший деформацию.Взятые вместе, все факторы, упомянутые до этого момента, в совокупности вызывают постепенное увеличение амплитуды колебаний коленчатого вала по направлению к передней части коленчатого вала, которое может достигать двух градусов вращения коленчатого вала в противоположных направлениях.

Следует отметить, что поворот коленчатого вала на два градуса — это крайний случай. В подавляющем большинстве двигателей колебания коленчатого вала редко превышают примерно один градус, но даже в этом случае этого достаточно, чтобы в очень короткие сроки разрушить коленчатый вал; Если гаситель крутильных колебаний не эффективен для стабилизации коленчатого вала, этот коленчатый вал имеет ожидаемый срок службы всего несколько часов, прежде чем он получит усталостное разрушение.

Хотя приведенного выше должно быть достаточно, чтобы описать основы того, что вызывает вибрацию коленчатого вала, необходимо объяснить некоторые технические термины, чтобы понять, почему любой данный гаситель крутильных колебаний разработан для конкретного применения и, следовательно, НЕ взаимозаменяем с любым другим гасителем. даже если он подходит для двигателя, для которого он не был разработан. Начнем с-

Частота

Это относится к тому, сколько событий происходит за определенный период, обычно выражается в циклах в секунду, которые, в свою очередь, выражаются в герцах (abb HZ).Частоты, при которых все коленчатые валы естественным образом колеблются, всегда выражаются в герцах в секунду и являются постоянными значениями, которые не зависят от частоты вращения двигателя.

Заказы

Это относится к общему количеству событий, которые происходят во время одного оборота коленчатого вала, которое зависит от частоты вращения двигателя. Однако обратите внимание, что, поскольку порядки происходят с точно определенными приращениями друг относительно друга, порядки иногда ошибочно называют гармониками *.

* «Гармоники» относятся к кратным базовой частоте по времени, тогда как заказы основаны на событиях, независимо от прошедшего времени.Таким образом, гасители крутильных колебаний настроены на одну частоту, и поэтому они глушат порядки только этой частоты в коленчатом валу при разных оборотах двигателя.

Режим

Это описывает образцы деформации в коленчатом валу, но, в частности, количество мест в коленчатом валу, где крутящий момент коленчатого вала меняет направление, то есть с часовой стрелки на против часовой стрелки.

Узел

Это описывает точки на коленчатом валу, где деформация равна нулю, т.е.е., точка, в которой деформация в одном направлении прекращается, а деформация начинается в противоположном направлении.

Инерция

В этом контексте инерция — это тенденция любой вращающейся массы сопротивляться изменениям ее скорости вращения. Проще говоря, инерция вращения определяется соотношением между массой и диаметром вращающегося объекта.

Хотя приведенные выше описания очень интересны, все они играют роль в конструкции гасителей крутильных колебаний, поскольку все они вносят свой вклад в явление, известное как —

Критические обороты двигателя

Любой данный двигатель проходит через несколько основных критических скоростей вращения во всем своем рабочем диапазоне.Однако из-за природы резонансов и гармоник не все резонансы опасны или вредны, поэтому критические обороты двигателя классифицируются как основные критические обороты двигателя или второстепенные критические обороты двигателя. Вот что означает каждая категория —

Основные критические обороты двигателя

Проще говоря, критическая частота вращения двигателя (об / мин) — это частота, при которой вызываемые крутящим моментом колебания возникают с той же частотой, что и собственная частота колебаний коленчатого вала. Когда это происходит, две частоты резонируют друг с другом, и если ситуация сохраняется достаточно долго, резонирующие частоты могут усиливать друг друга до тех пор, пока общая частота не станет достаточно мощной, чтобы вызвать усталостный отказ коленчатого вала.

Следует отметить, что, хотя основные критические обороты двигателя могут вызывать и действительно вызывают отказы коленчатого вала, они могут также вызывать другие эффекты, такие как срезание шпонок шкива коленчатого вала, срезание болтов маховика и нажимного диска сцепления, чрезмерный и ускоренный износ цепи привода ГРМ и даже повреждение подшипников первичного вала механической коробки передач и подшипников ведущей шестерни дифференциала.

Незначительные критические обороты двигателя

При незначительных критических оборотах двигателя вызванные крутящим моментом колебания коленчатого вала могут существовать на нескольких разных частотах, но вместо того, чтобы усиливать друг друга, эти колебания вызывают гармоники, которые нейтрализуют друг друга, тем самым помогая гасить колебания.

На подавляющем большинстве автомобилей, используемых сегодня, и коленчатый вал, и гаситель крутильных колебаний прослужат весь срок службы автомобиля, не вызывая никаких проблем. Тем не менее, многолетний опыт работы в сфере ремонта автомобилей научил автора, что когда проблемы, сбои и проблемы все же возникают, их причину обычно можно отнести к одному или нескольким из следующих факторов:

Наиболее частые причины выхода из строя гасителей крутильных колебаний

Недостаточное охлаждение

Поскольку правильно функционирующая заслонка генерирует высокие температуры, критически важно, чтобы заслонка охлаждалась эффективно.По этой причине в большинстве автомобилей есть прорези или вентиляционные отверстия в брызговиках под двигателем, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток вокруг нижних частей двигателя для охлаждения демпфера. Таким образом, блокировка или закрытие этих вентиляционных отверстий почти наверняка приведет к преждевременному выходу из строя демпфера.

Механическое повреждение инерционного кольца

Инерционное кольцо — это внешняя рифленая часть демпфера, на которой находится змеевиковый ремень. Повреждения, вызванные, например, ударами дорожного мусора, деформируют кольцо, что, в свою очередь, создает неравномерную нагрузку на резиновую прокладку между инерционным кольцом и ступицей амортизатора.В течение продолжительных периодов времени такое повреждение может привести к перегреву и разрушению резиновой прокладки, что, в свою очередь, может привести к отделению инерционного кольца от ступицы — обычно с тяжелыми последствиями для радиатора и других деталей.

Утечки масла

Все составы моторного масла разрушают резиновую прокладку амортизатора и разрушают ее при попадании на резиновую прокладку. В течение продолжительных периодов времени это может привести к ситуации, аналогичной описанной выше.

Ошибки установки

Двумя наиболее распространенными ошибками при установке являются забивание демпфера на коленчатый вал с помощью молотка и использование центрального болта для натягивания демпфера на переднюю часть вала.Оба метода могут деформировать и деформируют демпфер, что нарушает его способность гасить колебания коленчатого вала, потому что его распределение массы изменилось. При установке гасителя крутильных колебаний всегда используйте методы и инструменты, предписанные производителем.

Ошибки удаления

На многих, если не на большинстве двигателей, необходимо снимать демпфер для замены ремня ГРМ, поэтому всегда используйте съемник, который тянет за ступицу демпфера, а не за инерционное кольцо, которое разрушит резину. прокладка в демпфере.Это, в свою очередь, нарушит способность демпферов гасить колебания коленчатого вала.

Неправильное натяжение змеевикового ремня

Хотя устройства автоматического натяжения предназначены для поддержания натяжения ремня на заданном уровне, как мы все знаем, эти устройства со временем изнашиваются. Таким образом, в какой-то момент натяжение ремня может стать достаточно низким, чтобы вызвать дрожание ремня, которое создает высокочастотные циклические ударные нагрузки на резиновую прокладку в демпфере. В зависимости от частоты циклических нагрузок демпфер может стать неспособным гасить колебания коленчатого вала или, что еще хуже, циклические нагрузки могут усилить колебания коленчатого вала до такой степени, что выход из строя коленчатого вала становится явной возможностью.

Из вышесказанного должно быть очевидно, что гасители крутильных колебаний — это гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Поэтому совершенно необходимо, чтобы эти устройства заменялись только OEM-оборудованием, чтобы гарантировать правильную работу демпфера.

Однако остерегайтесь соблазна установить SFI-сертифицированный блок просто потому, что он SFI-сертифицирован. Эта сертификация означает только то, что блок вращался на высокой скорости без каких-либо торсионных воздействий, и, следовательно, эта сертификация означает только то, что блок не разлетится под действием центробежных сил, или что инерционное кольцо не отделится от ступицы, если резина подкладка выходит из строя.

По сути, сертификация FSI — это сертификат безопасности, который не имеет никакого отношения к способности сертифицированного устройства контролировать вибрации коленчатого вала.

Гаситель вибрации двигателя

— недорогой сменный демпфер

Гаситель вибрации двигателя

Гаситель вибрации — важнейший элемент любого двигателя. Имея жизненно важное значение для двигателя и важнейших вспомогательных систем, демпферы помогают свести к минимуму гармонические колебания, которые могут повредить детали двигателя и снизить производительность и эффективность.

На сайте PartsGeek.com вы найдете гасители вибрации от ведущих производителей, таких как A1 Cordone, Febi, Genuine, Scan-Tech и USA Industries, а также множество вариантов для оригинального оборудования и оригинальных эквивалентных деталей.

Мы гордимся тем, что обеспечиваем отличное обслуживание клиентов, быструю доставку и впечатляющий выбор качественных запчастей по разумной цене. А наша 30-дневная политика возврата помогает нам гарантировать, что вы получите именно ту деталь, которая необходима для того, чтобы ваш двигатель работал как часы.

Что такое гаситель колебаний двигателя? Как это работает?

Демпфер крутильных колебаний двигателя — это простая автозапчасть с множеством названий; демпфер вибрации, демпфер коленчатого вала, демпфер гармоник и демпфер крутильных колебаний — это, вероятно, лишь несколько распространенных имен.

Эта важная деталь обычно изготавливается из резины и металла. Прикрученный болтами к головке коленчатого вала, он помогает поглощать вибрации, возникающие при каждом срабатывании цилиндра. К шкиву кривошипа обычно подключаются гасители вибрации, которые помогают питать бортовые вспомогательные системы, такие как кондиционер.

Металлическая часть гасителя колебаний двигателя обеспечивает сопротивление скручиванию и сдвигу, необходимое для выдерживания высоких скоростей и силы. Между тем, резина внутри шкива поглощает удары, чтобы уменьшить напряжение и износ коленчатого вала.

Сколько стоят гасители вибрации?

Цена гасителя колебаний двигателя будет зависеть от марки и модели автомобиля, а также от материала и качества конструкции конкретной детали. Большинство амортизаторов доступно на PartsGeek.com попадают в ценовой диапазон от 30 до 150 долларов.

Зачем нужны гасители вибрации?

При срабатывании цилиндров двигателя они перемещаются вверх и вниз с высокой скоростью, создавая крутящий момент, который передается на коленчатый вал. То есть коленчатый вал помогает преобразовать исходную мощность сгорания, производимую двигателем, во вращающую силу, необходимую для того, чтобы в конечном итоге привести колеса в движение.

Силы, необходимые для производства такой мощности, огромны, и коленчатый вал включается каждый раз, когда срабатывает цилиндр.Эта сила может вызвать вибрацию самого коленчатого вала. Когда коленчатый вал вибрирует на определенных частотах, он может начать резонировать (или «гармонизировать»), резко усиливая тряску (отсюда и название «гармонический демпфер»).

Когда гасители вибрации начинают выходить из строя, двигатель может начать чрезмерно вибрировать, что может привести к таким проблемам, как повреждение коленчатого вала или смещенный змеевиковый ремень.

Что может пойти не так с гасителем крутильных колебаний двигателя?

Есть несколько признаков и симптомов неисправности амортизаторов:

• Резонанс двигателя: Одним из первых признаков ослабления амортизатора является усиленная вибрация двигателя, особенно на определенных частотах коленчатого вала.Когда амортизаторы изнашиваются, они могут быть не в состоянии эффективно поглощать удары, что увеличивает вероятность гармонических помех.
• Смещенные метки синхронизации: многие балансиры состоят из двух металлических частей, разделенных слоем резины, способной поглощать вибрации. Метки времени выбиты на внешней части шкива. При смещении может стать особенно трудно правильно рассчитать время двигателя.
• Отдельный гаситель колебаний: резиновая часть этой автомобильной детали, к сожалению, склонна к высыханию, растрескиванию и износу после продолжительного использования.В крайних случаях это может привести к полному выходу из строя гасителя колебаний, а также вспомогательного оборудования двигателя, например, систем циркуляции воздуха.

Амортизатор — обзор

Амортизирующий динамический амортизатор

На рис. 5.20 показана первичная система с добавленным вязким амортизатором. Уравнения движения:

Рис. 5.20. Система с глушителем вибрации.

MX¨ = F sin vt − KX − k (X − x) −c (X¨ − x¨)

и

mx¨ = k (X − x) + c (X˙ − x˙).

Подстановка X = X _o sin vt и x = x _o sin (vt — Ø) дает после некоторых манипуляций

X0 = F√ [( k − mv2) 2+ (cv) 2] √ {[(k − mv2) (K + k − Mv2) −k2] 2 + [(K − Mv2 − mv2) cv2] 2}

Видно, что когда c = 0, это выражение сводится к приведенному выше для незатухающего гасителя колебаний. Также, когда c очень велико

X0 = FK− (M + m) v2

Для промежуточных значений c реакция первичной системы имеет затухающие резонансные пики, хотя амплитуда вибрации не падает до нуля при исходном резонансе. частота.Это показано на рис. 5.21.

Рис. 5.21. Влияние демпфирования поглотителя на реакцию системы.

Отклик первичной системы можно минимизировать в широком диапазоне возбуждающих частот, тщательно выбирая значение c, а также располагая параметры системы так, чтобы точки P ₁ и P ₂ были примерно с такой же амплитудой. Однако одно из основных преимуществ незатухающего поглотителя, заключающееся в уменьшении амплитуды колебаний первичной системы до нуля при проблемном резонансе, теряется.

Критерий конструкции, который необходимо тщательно учитывать, — это возможная усталость и выход из строя пружины амортизатора: это может иметь серьезные последствия. Ввиду этого в некоторых системах демпфирования поглотителя не используется пружина поглотителя, а эффективность поглотителя частично снижается. Это особенно широко применяется в торсионных системах, где устройство известно как Lanchester Damper .

Можно видеть, что если k = 0,

X0 = F√ (m2v4 + c2v2) √ {[(K − Mv2) mv2] 2 + [(K − Mv2 − mv2) cv2]}.

Когда c = 0

X0 = FK − Mv2 (без поглотителя)

и когда c очень велико,

X0 = FK− (M + m) v2

Эти ответы показаны на рис. 5.22 вместе с оптимальным значением c .

Рис. 5.22. Влияние демпфера Lanchester на реакцию системы.

Беспружинный гаситель вибрации намного менее эффективен, чем подпружиненный гаситель, но его следует использовать, когда существует вероятность выхода пружины из строя или может привести к катастрофическим последствиям.

Гасители вибрации широко используются для контроля структурных резонансов.Области применения включают:

1.

Станки, где большие тела абсорбера могут быть прикреплены к передней бабке или раме для контроля нежелательного резонанса.

2.

Воздушные линии электропередачи, в которых гасители вибрации, известные как демпферы Стокбриджа, используются для управления резонансом линии, вызываемым боковым ветром.

3.

Крутильные колебания коленчатого вала двигателя, при этом демпферы Lanchester могут быть прикреплены к шкиву для контроля гармоник двигателя.

4.

Конструкции пешеходных мостов, в которых вибрация, вызываемая пешеходами, была снижена на порядок за счет установки амортизаторов.

5.

Двигатели, насосы и дизель-генераторные установки, в которых установлены гасители вибрации, чтобы уменьшить или устранить вибрацию, передаваемую на опорную конструкцию.

Не все амортизаторы используют вязкое демпфирование; Часто используется демпфирование сухого трения, а замена пружинных и демпферных элементов одним резиновым блоком, обладающим обоими свойствами, довольно распространена.

Конструкция или механизм с плохо подогнанными деталями часто дребезжит при возникновении вибрации. Дребезжание состоит из последовательности ударов, которые рассеивают энергию колебаний, и поэтому дребезжание увеличивает структурное демпфирование. Нежелательно иметь в конструкции неплотно подогнанные детали, но можно установить амортизатор.

Амортизатор — полый контейнер с неплотно прилегающим корпусом или пробкой; вибрация заставляет пулю ударить по концам контейнера, тем самым рассеивая энергию колебаний.Принцип действия амортизатора заключается в том, что при столкновении двух тел часть их энергии преобразуется в тепло и звук, так что энергия колебаний уменьшается.