新聞主題	柴油發(fā)動(dòng)機(jī)硅油減振器原理、作用、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)圖解

 

摘要：硅油減振器系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，它可提高發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的工作可靠性，改善整機(jī)性能。硅油減振器的性能和質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能起著關(guān)鍵作用。但是很多小型生產(chǎn)廠家往往僅根據(jù)理論給出其阻尼等關(guān)鍵參數(shù)，即假定減振器發(fā)揮最佳阻尼，但是康明斯發(fā)電機(jī)公司實(shí)測(cè)后結(jié)果表明，這種假定并不準(zhǔn)確。只有通過(guò)理論計(jì)算和柴油機(jī)臺(tái)架測(cè)試，給出確定硅油減振器扭振參數(shù)(當(dāng)量慣量、阻尼)的有效方法，能較好地驗(yàn)證柴油機(jī)和硅油減振器的扭振參數(shù)。

 

二、扭轉(zhuǎn)減震器工作原理

 

      硅油減振器降低柴油機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的一種常用裝置，扭振減振器外殼和慣性環(huán)做成法蘭聯(lián)接的型式，可直接安裝在曲軸自由端，慣性環(huán)經(jīng)過(guò)青銅襯套繞轂自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在慣性環(huán)和外殼之間很小的間隙中充滿粘度很高、穩(wěn)定性強(qiáng)的硅油。但是在注入硅油進(jìn)行抽真空處理的過(guò)程中，會(huì)有空氣殘留，只要空氣量在規(guī)定的范圍內(nèi)就毫無(wú)影響。結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)如圖3所示。

      本文以硅油減振器為例，來(lái)介紹其工作原理。

      首先，我們需要了解機(jī)械震動(dòng)的概念。對(duì)于自由的機(jī)械體，它有六個(gè)自由度，即三個(gè)平動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。因此，我們可以將機(jī)械運(yùn)動(dòng)分為震動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種類(lèi)型。

      我們通常所說(shuō)的機(jī)械震動(dòng)指的是平動(dòng)，也稱(chēng)為線震動(dòng)。而減震器的作用是減少扭轉(zhuǎn)震動(dòng)，也稱(chēng)為扭震。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)汽油的燃燒產(chǎn)生的爆炸力推動(dòng)活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)。然后，曲軸將往復(fù)慣性力轉(zhuǎn)化為扭矩，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞出去。與線震動(dòng)不同，扭震主要是由旋轉(zhuǎn)部件受到交變扭矩引起的波動(dòng)，通常所說(shuō)的扭矩是指一段時(shí)間內(nèi)的平均值。

      扭震會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)在齒輪嚙合點(diǎn)處磨損、敲擊、發(fā)動(dòng)機(jī)前端異響等不良后果，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致曲軸疲勞斷裂、螺栓松動(dòng)、齒輪齒斷裂、凸輪軸斷裂等嚴(yán)重故障。曲軸系統(tǒng)的固有頻率、負(fù)載和機(jī)力頻率接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。

      為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的固有頻率，使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率遠(yuǎn)離曲軸系統(tǒng)的固有頻率，也就是所謂的調(diào)頻，曲軸系統(tǒng)通常會(huì)安裝減震器。常用的減震器包括橡膠減震器和硅油減震器。橡膠減震器由內(nèi)輪、外輪、橡膠圈三部分組成，它在發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率范圍內(nèi)的共振頻率會(huì)吸收扭震能量，通過(guò)散熱消耗。

      硅油減震器的工作原理是利用硅油的粘性和流動(dòng)性來(lái)減緩震動(dòng)的傳遞。硅油減震器的結(jié)構(gòu)主要由主體慣性環(huán)和堿膜顫套組成。慣性環(huán)可以自由旋轉(zhuǎn)，堿膜顫套可以提供摩擦阻尼。

      硅油減震器的殼體通過(guò)緊固螺栓固定在曲軸前端，與曲軸系統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲軸系統(tǒng)發(fā)生扭震時(shí)，由于慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，硅油減震器的運(yùn)動(dòng)總是滯后于殼體的運(yùn)動(dòng)，因此，硅油的粘性阻尼可以消耗震動(dòng)的能量，產(chǎn)生熱量，從而達(dá)到減弱曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的目的。

 

圖3  硅油減扭轉(zhuǎn)減震器設(shè)計(jì)圖 1-環(huán)形殼體；2-摩擦環(huán)； 3-慣性環(huán)； 4-密封墊圈；5-儲(chǔ)油槽

 

Ro—減振器慣性環(huán)外徑，mm；

Ri—減振器慣性環(huán)內(nèi)徑，mm；

δ—減振器慣性環(huán)與殼體之間的間隙，mm；

L—減振器慣性環(huán)厚度，mm；

h—殼體厚度，mm。

      減振器的殼體、慣性環(huán)可用鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼制造，殼體亦可以用鋼板制造。所用材料的理化性能應(yīng)符合康明斯《材料與焊接規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，且其抗拉強(qiáng)度Rm應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1    柴油機(jī)扭轉(zhuǎn)減震器材料參數(shù)

 

三、扭轉(zhuǎn)減震器的作用與特點(diǎn)

 

1、減震作用

      柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，外殼隨曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于慣性環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，在扭振過(guò)程中它比殼體的運(yùn)動(dòng)要滯后一些，因此慣性環(huán)與外殼之間便存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，間隙中的硅油的阻尼就會(huì)消耗能量，對(duì)柴油機(jī)的曲軸起到減振作用。

2、降低震動(dòng)

      硅油減震器殼體中心為套入發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的通孔，殼體四周與蓋板形成一圈空腔，所述空腔內(nèi)容納慣性塊，軸承帶把慣性塊與硅油減震器殼體軸向隔開(kāi)。能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，減小安裝體積，安裝方便。

3、降低重量

      在慣性塊與硅油減震器殼體之間的間隙注有硅油，通過(guò)蓋板將慣性塊、軸承帶、硅油密封在硅油減震器殼體內(nèi)，在硅油減震器殼體兩側(cè)焊接有散熱片。增加散熱片既起到散熱作用，又有裝飾效果，同時(shí)能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量，減少零件數(shù)量，降低生產(chǎn)管理成本。

4、減輕扭振

      當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，減振器殼體與曲軸一起旋轉(zhuǎn)、一起振動(dòng)，慣性質(zhì)量則被硅油的粘性摩擦阻尼和襯套的摩擦力所帶動(dòng)。由于慣性質(zhì)量相當(dāng)大，因此它近似作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，于是在慣性質(zhì)量與減振器殼體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。曲軸的振動(dòng)能量被硅油的內(nèi)摩擦阻尼吸收，使扭振消除或減輕。

 

四、硅油減震器特點(diǎn)及零件圖

 

      硅油減震器特點(diǎn)如下：

（1）大質(zhì)量的飛輪的慣性作用使曲軸的輸出端角速度不能突變，因此可以認(rèn)為曲軸輸出端的扭角為0，即飛輪上沒(méi)有扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，這有利于延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器壽命和減小傳動(dòng)齒輪的磨損及噪音。

（2）曲軸的飛輪端相當(dāng)于扭振的固定端，曲軸的尾端是扭振的自由端。硅油扭振減震器內(nèi)部的大質(zhì)量慣性體因角速度不能突變與曲軸直接連接的外殼通過(guò)硅油發(fā)生高頻率擺動(dòng)摩擦，硅油的粘性阻尼吸收了扭振能量轉(zhuǎn)換為熱量，抑制了共振現(xiàn)象，控制扭角在安全范圍以?xún)?nèi)。

（3）硅油減震器的減震效果靠硅油的粘性和慣性體質(zhì)量保證。慣性體質(zhì)量是不變的，但硅油的溫度直接影響其粘度大小，溫度升高粘度下降。因此保證減震器良好散熱，把工作溫度控制在減震器設(shè)計(jì)溫度內(nèi)（環(huán)境溫度＜工作溫度＜80℃之間）才是最佳狀態(tài)。

 

 

 

總結(jié)：

       總的來(lái)說(shuō)，硅油減震器是一種簡(jiǎn)單、可靠的減震器，它的工作原理基于硅油的黏性和流動(dòng)性。雖然它存在一些缺點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，硅油減震器仍然是一種非常有效的減震器，可以幫助我們減少震動(dòng)和噪音，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。在硅油減振器的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，慣性環(huán)和殼體之間的配合間隙經(jīng)常出現(xiàn)變化，這個(gè)變化范圍有可能超出圖紙的要求.由于硅油減振器生產(chǎn)成本較高，為了節(jié)約成本并能有效指導(dǎo)生產(chǎn)，可從硅油減振器設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面人手，看間隙變化對(duì)硅油減振器的有效慣量、有效阻尼以及對(duì)柴油機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算方面的影響，從而減少對(duì)硅油減振器的影響。

 

 

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