CN102678820A - 液压式扭振减振器 - Google Patents

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周瑞平
汪萌生
徐翔
祁亮
罗朝阳
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Wuhan University of Technology WUT
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Abstract

一种液压式扭振减振器，包括中间连接块，惯性圆盘、惯性外壳、圆环托盘、弹簧组件和滑动轴承；中间连接块固定在两片惯性外壳之间，惯性外壳上有扇形凹槽，圆环托盘带环形凹槽，惯性圆盘左右两端面有若干凸出的翅片，两个圆环托盘位于惯性圆盘左右两侧，惯性外壳和圆环托盘与惯性圆盘同轴，惯性圆盘位于惯性外壳内部正中间，在惯性外壳和惯性圆盘之间形成若干扇形腔体，空腔中充满减振介质，相邻的腔体之间通过阻尼小孔相通；圆环托盘的凹槽内布置有若干弹簧组件，以扭转弹性方式分别与惯性外壳和惯性圆盘相连，圆环托盘通过螺栓连接到惯性外壳上；惯性圆盘的外缘设有凸台，其凸台上嵌有滑动轴承，惯性外壳支撑在滑动轴承上绕其自由转动。

Description

液压式扭振减振器
技术领域
本发明涉及一种液压式扭振减振器，具体为降低内燃机曲轴扭振振幅并调整曲轴系统的固有频率的液压式扭振减振器。
背景技术
内燃机在运转过程中，曲轴由于受到交变激振力矩的作用发生扭转振动，从而使曲轴产生扭转变形和扭振应力，会导致曲轴断裂、主轴瓦剥落烧损、正时齿轮损坏等危害；同时由于柴油机强载程度的增加，其扭转振动进一步加剧，为减少扭转振动所产生的冲击，往往需要在曲轴上安装减振器以消减扭转振动。
扭振减振器的外部尺寸和连接形式可用法兰连接在内燃机的曲轴轴上，上述类型的扭振减振器还可用于其它的旋转部件上，如凸轮轴、中间轴、驱动轴和变速箱上。
扭振减振器基本上可以分为阻尼弹性减振器、无阻尼弹性减振器及无弹性阻尼减振器三种，其中无阻尼弹性减振器依靠它的弹性来调整系统的固有频率，以此实现减振的目的，它只适合于定转速发动机，如发电机组等；无弹性阻尼减振器是依靠减振器的阻尼来降低扭振振幅，其阻尼由减振器内部流体的粘性产生，受温度、减振器几何尺寸等因素的影响，确定比较困难；从理论上来说，阻尼弹性减振器是最理想的减振器，一方面可以通过它的弹性来调整系统的固有频率，另一方面可以通过减振器的阻尼来降低扭振振幅。目前大部分的阻尼弹性减振器是依靠减振器材料自身的阻尼来减小扭振振幅，因此其阻尼相对较小，在某些场合为提高阻尼系数，需要增加减振器自身的尺寸，又带来了空间布置上的问题。
针对该背景，本发明的目的是根据客户的要求和实际情况设计能够同时调整系统转动惯量、刚度和阻尼的阻尼弹性减振器，在便于安装维护以及通用性的基础上，同时保持其紧凑的尺寸。
发明内容
本发明目的旨在提供一种阻尼弹性减振器——液压式扭振减振器，能够准确控制扭振减振器的转动惯量、阻尼和刚度，在满足苛刻的几何空间的要求下，使液压式扭振减振器和内燃机得到较好的匹配。
实现本发明目的所采用的技术方案是：一种液压式扭振减振器，主要由惯性外壳和惯性圆盘组成，其中惯性圆盘位于惯性外壳内部正中间，惯性圆盘和惯性外壳之间安装有滑动轴承，两者之间可发生相对旋转。惯性外壳上有扇形凹槽，惯性圆盘两端面有凸出翅片，将惯性外壳上扇形凹槽分成不连通的两部分空腔，空腔中充满减振介质，在惯性外壳与惯性圆盘贴合处开有阻尼孔，联通相邻的两个扇形空腔，当惯性圆盘和惯性外壳之间具有相对旋转时，扇形空腔中的减振介质受到翅片的挤压，将沿着惯性外壳与惯性圆盘的相对运动方向，通过阻尼孔从一个扇形空腔流入相邻的另一个扇形空腔，由此减振介质产生压力差，从而起到减少振动的作用，其阻尼的大小与阻尼孔的数目、几何尺寸以及减振介质的种类相关。为便于调整惯性圆盘和惯性外壳之间的刚度，惯性圆盘和惯性外壳之间设计有带环形凹槽的圆环托盘，圆环托盘与惯性外壳之间在圆环托盘内安装有若干弹簧，其两端分别与惯性圆盘和圆环托盘相连，一方面建立系统的刚度：单面弹簧之间的刚度为串联的关系，系统的总刚度为系统两个端面弹簧的并联；另一方面可防止惯性圆盘的翅片与惯性外壳发生碰撞。系统的转动惯量可通过惯性圆盘和惯性外壳的几何尺寸和材料确定。
   本发明的液压式扭振减振器的具体结构参见附图1-3，它包括中间连接块，惯性圆盘、惯性外壳、圆环托盘、异型弹簧组件和滑动轴承；所述的惯性外壳有两片，两者之间放置一个中间连接块，三者通过螺栓连接到一起；惯性圆盘位于惯性外壳内部正中间，惯性外壳上有扇形凹槽，圆环托盘带环形凹槽，惯性圆盘左右两端面有若干凸出翅片，两个圆环托盘位于惯性圆盘左右两侧，其惯性外壳和圆环托盘与惯性圆盘同轴，惯性外壳和惯性圆盘之间形成若干扇形腔体，其空腔中充满减振介质，相邻的两个腔体之间通过阻尼小孔相通；若干异型弹簧组件分别放置在圆环托盘环形凹槽内并通过螺栓相互连接到一起，惯性外壳和惯性圆盘用若干对称布置的异型弹簧组件以扭转弹性方式相互连接；圆环托盘通过螺栓连接到惯性外壳上；惯性圆盘的外缘设有凸台，其凸台上嵌有滑动轴承，惯性外壳支撑在滑动轴承上绕其自由转动。
其中，所述的惯性圆盘直接通过螺栓连接在内燃机曲轴上，随曲轴一起转动；外部惯性外壳依靠内部惯性圆盘两端面部分的滑动轴承支撑，使其可以做同轴转动。
所述的惯性圆盘左右两侧凸出的翅片的数量、半径和宽度与半个惯性外壳上的扇形凹槽一致，厚度要小于惯性外壳上的扇形凹槽。
所述的惯性外壳和圆环托盘之间通过螺钉一端相连，螺钉另一端通过圆环托盘上的开孔和惯性圆盘相连。
本液压式扭振减振器中，在惯性外壳和惯性圆盘之间的扇形空腔安装有密封垫，防止减振介质流出。
本液压式扭振减振器中，所述的扇形空腔的周向壁面以及周向壁面与惯性圆盘贴合处具有相应的阻尼小孔。
本发明的有益效果是，系统的转动惯量、刚度和阻尼可精确控制，提高扭振减振器和内燃机的匹配性能；该减振器可根据实际情况设计阻尼孔的数目和大小和选择合适刚度的弹簧，具有较大的阻尼和刚度，从而减小总体尺寸；利用薄壁小孔作为阻尼孔，阻尼受温度影响小；所有部件均为螺栓或螺钉联接，使用寿命长，维护方便。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1液压式扭振减振器在内燃机曲轴上装配结构示意图
图2是本发明的液压式扭振减振器结构示意图
图3  是本发明的液压式扭振减振器A-A向图
附图中序号含义解释如下：
1.中间连接块，2. 惯性外壳，3. 惯性圆盘，4圆环.托盘，5. 异型弹簧组件，6.滑动轴承，7.阻尼小孔，8腔体，I.曲轴，II.液压式扭振减振器，a,b,c为螺栓连接。
具体实施方式
    本发明的液压式扭振减振器如图1-3所示：该减振器包括中间连接块1，惯性圆盘2、惯性外壳3、圆环托盘4、异型弹簧组件5和滑动轴承6；惯性外壳3有两片，两者之间放置一个中间连接块1，三者通过螺栓a连接到一起；惯性圆盘2位于惯性外壳3ne内部正中间，惯性外壳3为组合结构，利用螺栓通过外缘上的螺栓孔穿过中间连接块1联接到一体，惯性外壳3内部具有若干扇形凹槽（如图2所示）；圆环托盘4带环形凹槽，惯性圆盘2左右两端面有若干凸出翅片，两个圆环托盘4位于惯性圆盘2左右两侧，其惯性外壳和圆环托盘与惯性圆盘同轴，惯性外壳和惯性圆盘之间形成若干扇形腔体8，其空腔中充满减振介质，相邻的两个腔体之间通过阻尼小孔7相通；若干异型弹簧组件5分别放置在圆环托盘4环形凹槽内并通过螺栓相互连接到一起，惯性外壳和惯性圆盘用若干对称布置的异型弹簧组件5以扭转弹性方式相互连接；圆环托盘4通过螺栓b连接到惯性外壳3上；惯性圆盘2的外缘设有凸台，其凸台上嵌有滑动轴承6，惯性外壳3支撑在滑动轴承6上绕其自由转动。
如图1所示，液压式扭振减振器II的惯性圆盘2直接通过螺栓a连接在内燃机曲轴I上，随曲轴一起转动；惯性外壳2依靠内部惯性圆盘2两端面部分的滑动轴承6支撑，使其可以做同轴转动。
如图2所示，惯性外壳3内部具有若干扇形凹槽；惯性圆盘2左右两侧具有若干凸出的翅片，其数量、半径和宽度与半个惯性外壳上的扇形凹槽一致，厚度要小于外部惯性外壳上的扇形凹槽（如图3所示）。
惯性外壳和圆环托盘之间通过螺钉b一端相连，螺钉b另一端通过圆环托盘上的开孔和惯性圆盘相连。
在外部惯性外壳和内部惯性圆盘之间的扇形空腔安装有密封垫，防止减振介质流出。在所述的扇形空腔的周向壁面以及周向壁面与内部惯性圆盘贴合处具有相应的阻尼小孔7。当外部惯性外壳和内部惯性圆盘具有相对运动时，腔体内的减振介质受到翅片的挤压，通过小孔流入另一腔体，从而产生液体流体阻尼进行减振，可根据减振阻尼的要求进行腔体、流体通道结构设计和减振介质的选择。惯性外壳和惯性圆盘间发生较大的相对转动速度时，可通过弹簧变形恢复力调整，使得内外部件在运动中不会直接接触撞击，避免造成液压式扭振减振器的损坏。

Claims (6)

1.一种液压式扭振减振器，其特征在于：该减振器包括中间连接块（1），惯性圆盘（2）、惯性外壳（3）、圆环托盘（4）、异型弹簧组件（5）和滑动轴承（6）；惯性外壳（3）有两片，两者之间放置一个中间连接块（1），三者通过螺栓（a）连接到一起；惯性圆盘（2）位于惯性外壳（3）内部正中间，惯性外壳（3）上有扇形凹槽，圆环托盘（4）带环形凹槽，惯性圆盘（2）左右两端面有若干凸出的翅片，两个圆环托盘（4）位于惯性圆盘（2）左右两侧，其惯性外壳和圆环托盘与惯性圆盘同轴，在惯性外壳和惯性圆盘之间形成若干扇形腔体（8），其空腔中充满减振介质，相邻的两个腔体之间通过阻尼小孔（7）相通；若干异型弹簧组件（5）分别放置在圆环托盘（4）环形凹槽内并通过螺栓相互连接到一起，惯性外壳和惯性圆盘用若干对称布置的异型弹簧组件（5）以扭转弹性方式相互连接；圆环托盘（4）通过螺栓（b）连接到惯性外壳（3）上；惯性圆盘（2）的外缘设有凸台，其凸台上嵌有滑动轴承（6），惯性外壳（3）支撑在滑动轴承（6）上绕其自由转动。
2.根据权利要求1所述的液压式扭振减振器，其特征在于：惯性圆盘（2）直接通过螺栓（a）连接在内燃机曲轴(I）上，随曲轴一起转动；惯性外壳依靠惯性圆盘两端面部分的滑动轴承支撑，使其做同轴转动。
3.根据权利要求1所述的液压式扭振减振器，其特征在于：惯性圆盘左右两侧凸出的翅片的数量、半径和宽度与半个惯性外壳上的扇形凹槽一致，厚度要小于惯性外壳上的扇形凹槽。
4.根据权利要求1所述的液压式扭振减振器，其特征在于：惯性外壳和圆环托盘之间通过螺钉（b）一端相连，螺钉（b）另一端通过圆环托盘上的开孔和惯性圆盘相连。
5.根据权利要求1所述的液压式扭振减振器，其特征在于：在惯性外壳和惯性圆盘之间的扇形空腔安装有密封垫，防止减振介质流出。
6.根据权利要求1所述的液压式扭振减振器，其特征在于：所述的扇形空腔的周向壁面以及周向壁面与惯性圆盘贴合处具有相应的阻尼小孔（7）。
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