Демпфер гармоник - Harmonic damper

Нижний шкив гармонического балансира на четырехцилиндровом двигателе

А демпфер гармоник это устройство, прикрепленное к свободному (вспомогательному) концу коленчатый вал из двигатель внутреннего сгорания чтобы противостоять крутильный и резонанс колебания от коленчатого вала. Это устройство должно быть посадка с натягом к коленчатому валу для эффективной работы. Посадка с натягом гарантирует, что устройство движется синхронно с коленчатым валом. Это важно для двигателей с длинными коленчатыми валами (например, прямо-6, прямо-8 двигатели) и двигатели V8 с кривошипами поперечной плоскости. Гармоники и крутильные колебания могут значительно сократить срок службы коленчатого вала или вызвать мгновенный выход из строя, если коленчатый вал работает при усиленном резонансе или проходит через него. Демпферы спроектированы с определенным весом (массой) и диаметром, которые зависят от используемого демпфирующего материала / метода, для уменьшения механического Добротность, или влажные резонансы коленчатого вала. А гармонический балансир (иногда демпфер коленчатого вала, крутильный демпфер, или же гаситель колебаний) - то же самое, что и демпфер гармонических колебаний, за исключением того, что балансир включает противовес для внешней балансировки вращающегося узла. Гармонический балансир часто служит шкивом для ремня привода вспомогательных агрегатов, вращающего генератор переменного тока, водяной насос и другие устройства с приводом от коленчатого вала.^[1]

Необходимость

Потребность в демпфере будет зависеть от возраста конструкции двигателя, его изготовления, прочности компонентов, полезного диапазона мощности, диапазона оборотов и, что наиболее важно,^{[нужна цитата ]} качество настройки двигателя. Настройка двигателя, особенно в приложениях с компьютерным управлением, может существенно повлиять на долговечность,^{[нужна цитата ]} агрессивность мелодии ставит двигатель под угрозу детонации, которая может иметь катастрофические последствия для всех вращающихся компонентов узла. Современные (примерно 1988+) DOHC, SOHC flat 4, I4, Flat 6, I6, V6, Flat 8 и Flat Flat V8 не нуждаются в этом устройстве. При наличии демпфера или без него коленчатый вал в некоторой степени действует как торсионная пружина. Импульсы, подаваемые на коленчатый вал шатуны "накрутит" эту весну, которая откликнется (как пружинно-массовая система ) путем разматывания и перемотки в обратном направлении. Эта обмотка коленчатого вала обычно демпфируется естественным образом. Однако при определенных скоростях вращения коленчатого вала такая обмотка может перекрываться с собственной резонансной частотой коленчатого вала, тем самым увеличивая амплитуду частоты и, возможно, приводя к повреждению коленчатого вала.

Торсионное движение коленчатого вала и гармоники

Каждый раз, когда цилиндр срабатывает, сила сгорания передается шейке штока коленчатого вала. Цапфа штока в некоторой степени отклоняется в крутильном движении под действием этой силы. Гармонические колебания возникают в результате крутильного движения, передаваемого коленчатому валу. Эти гармоники являются функцией многих факторов, включая частоты, создаваемые фактическим сгоранием, и собственные частоты, которые металлы создают при нагрузках при горении и изгибе. В некоторых двигателях крутильное движение коленчатого вала на определенных скоростях может синхронизироваться с гармоническими колебаниями, вызывая резонанс. В некоторых случаях резонанс может вызвать нагрузку на коленчатый вал до точки появления трещин или полного отказа.

Противодействие крутильному движению кривошипа и гармонической вибрации

Гармонический балансир помогает минимизировать крутильные гармоники и резонанс коленчатого вала. В демпфер состоит из двух элементов: инерции масса и элемент, рассеивающий энергию. Чаще всего изготавливается из резины, этот элемент может состоять из синтетического эластомера, сцепления, пружины или жидкости. Масса противодействует крутильным движениям кривошипа и вместе с элементом, рассеивающим энергию, поглощает гармонические колебания.

Строительство

Демпфер OEM состоит из внешней массы, прикрепленной / вулканизированной к внутренней ступице. Амортизатор с дополнительными характеристиками состоит из массы, которая прикрепляется / монтируется к корпусу (из стали, алюминия, титана и т. Д.) На основе различных типов амортизатора и где масса регулируется по-разному. Первые три используют старую технологию; Во-первых, это демпфер жидкостного типа, который окружает массу, погруженную в корпус, которая затем склеивается или сваривается. Во-вторых, тип уплотнительного кольца, который окружает массу рядом уплотнительных колец, когда она находится в своем корпусе. В-третьих, это фрикционный тип, в котором муфты и пружина действуют на массу внутри внешнего корпуса. Четвертый - это новейший тип, в котором груз устанавливается и прикрепляется к эластомерному кольцу, которое затем прикрепляется к внешнему корпусу. Коленчатый вал и демпфер вместе становятся (в своей крутильной реакции) пружина-масса-демпфер Опять же, это может произойти только в том случае, если они будут совмещены с натягом.

Конструкция двигателя, материалы и другие факторы

С течением времени разработка двигателей постоянно совершенствовалась практически во всех областях, начиная с материала, эксплуатации и функций. Многие из достижений были сделаны японскими производителями, которые сделали качество и надежность краеугольным камнем своих программ. Японцы способствовали распространению кованых коленчатых валов с вращающимися узлами с балансировкой 0 грамм. Кованые коленчатые валы намного прочнее и значительно менее склонны к вредным крутильным движениям коленчатого вала, что также снижает гармонические частоты. В ходе этого прогресса также были добавлены кованые штоки и поршни сначала в двигатели с принудительным впуском, а в последнее время - в двигатели без наддува. Добавление этих дополнительных кованых компонентов увеличивает жесткость двигателя, что еще больше снижает опасения по поводу повреждения коленчатого вала. С появлением автоматизированного проектирования и анализа методом конечных элементов производители теперь могут находить и реконструировать более слабые области. Несмотря на некоторые из этих улучшений, некоторые двигатели, такие как традиционный V8, имеют порядок зажигания, по своей природе склонный к чрезмерным гармоникам, что требует использования этого устройства. Плоский V8, традиционно используемый в более экзотических двигателях, не страдает от чрезмерных гармоник и, следовательно, может использовать прочное недемпфированное устройство. Современные (примерно 1988+) DOHC, SOHC Flat 4, Flat 6, Flat 8, Flat Plane V8 не нуждаются в этом устройстве. На протяжении многих лет во многих из этих двигателей используется цельный чугунный или алюминиевый шкив кривошипа или звуковой демпфер NVH (снижающий шум двигателя, слышимый в пассажирском отсеке). Звуковой шумовой шум был самым большим фактором при принятии решений производителем оригинального оборудования для всего автомобиля. Кроме того, шкивы на этих двигателях установлены свободно с подходящим местом, исключающим любую возможность действовать в качестве защитного демпфера двигателя. Компания Continental недавно предоставила подробную информацию о максимально допустимом уровне шума (NVH), который должен быть слышен из-под капота двигателя в своей программе Elite Belt. http://www.thequietbelt.com/#the-art-of-silence.

Идентификация

Демпфер будет установлен в передней части двигателя (напротив схватить или же коробка передач ) сразу за крышкой цепи привода ГРМ, шестерен или ремня и за шкивом привода вспомогательных агрегатов (который может нести один или несколько клиновых, зубчатых или зубчатых ремней). В старых автомобилях шкив и демпфер были отдельными блоками, которые были прикручены болтами. вместе. В последних моделях автомобилей эти два были объединены в одно целое. Метки времени почти всегда выгравированы для установки момента зажигания.

Обслуживание

Амортизаторы OE преимущественно изготавливаются с использованием резины в качестве связующего вещества между внутренней ступицей и внешней массой. Резина восприимчива к производственным факторам и факторам окружающей среды. Резина имеет лишь ограниченную способность выдерживать рабочие температуры плюс любые жидкости, которые могут попасть на демпфер. Они также чувствительны к низким температурам, которые могут сделать резину хрупкой. Любое растрескивание эластомера (резины) будет непосредственным индикатором необходимости замены устройства. Оригинальные демпферы должны быть сбалансированы, если только они не действуют как внешний балансир (гармонический балансир), поскольку качество материалов (обычно литье или спеченное железо) не соответствует требованиям приемлемой / идеальной балансировки сразу после производства. Большинство амортизаторов вторичного рынка подлежат ремонту, за исключением жидкостных. При использовании в гонках (дрэг, круговая трасса, шоссейные гонки и т. Д.) Они требуют регулярного осмотра, чтобы убедиться в их надлежащем функционировании. При использовании на уличных транспортных средствах производитель амортизатора может указать интервалы проверки и обслуживания в зависимости от характеристик двигателя, на котором используется амортизатор.

Эффекты удаления

Известно, что некоторые энтузиасты производительности удаляли гармонический балансир, полагая, что его масса снижает производительность двигателя. Снятие этого устройства с традиционного двигателя очень рискованно из-за возможности повреждения коленчатого вала. Если на устройстве установлен груз для уравновешивания вращающегося узла, последствия могут ощущаться немедленно и могут быть катастрофическими.^{[нужна цитата ]}

Оригинальное изобретение

Обе Фредерик Генри Ройс и Фредерик В. Ланчестер имеют веские претензии на изобретение гасителя колебаний: последние исследования показали, что компания Rolls-Royce использует гаситель колебаний (фрикционный) коленчатого вала на своих моделях 1906 года мощностью 30 л.с. однако Ройс не подал на него патент. Ланчестер разработал теоретическую многодисковую вязкостную конструкцию в 1910 году (патент № 21139, 12 сентября 1910 года). В 1912 году Ройс разработал вязкостный демпфер, который затем был доработан и применен к двигателю B60 1950-х годов.^[2]

Смотрите также

внешняя ссылка

[1] «Автомобильный разговор», март 2000 г., проверено 10 декабря 2009.

[2] Ройс и гаситель колебаний. Том Си Кларк, 2003 год, ISBN 1-872922-18-X

[1]

[2]