CN115182965A - 一种阻尼扭转减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻尼扭转减振器，涉及减振技术领域，包括沿曲轴依次安装的齿带轮和圆盘，圆盘周向通过多个螺栓连接惯性盘，惯性盘内具有容纳腔；容纳腔内设有沿螺栓轴向安装且交替布置的夹层橡胶板和夹层钢板，夹层橡胶板、夹层钢板与惯性盘内壁形成硅油腔；圆盘的外圆周面连接设于容纳腔内的弹塑性钢阻尼器。本发明通过多种减振结构协同作用吸收耗散振动能量，使得曲轴振幅减小，衰减了曲轴的扭转振动。

Description

一种阻尼扭转减振器
技术领域
本发明涉及减振技术领域，尤其涉及一种阻尼扭转减振器。
背景技术
发动机曲轴是个扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。当加于曲轴的简谱干扰力的频率与曲轴的自振频率相等或为曲轴自振频率的整倍数时，就会出现很大振幅的扭转共振。共振会引起一系列不良后果，为了提升发动机的性能，需要降低曲轴的振动，由此引入曲轴扭转减振器。
现有扭转减振器大致分为三类，一是橡胶扭转减振器，其利用共振时惯性盘和轮毂的相对转动，橡胶发生剪切变形，进而消耗一部分能量，从而衰减扭转振动；二是硅油扭转减振器，原理与橡胶扭转减振器类似，橡胶置换为硅油，利用硅油的内摩擦阻力，进而消耗一部分能量，从而衰减扭转振动；三是硅油橡胶减震器，其结合了硅油和橡胶扭转减震器共同的优点起到更好的扭转减振作用。
但是上述三种类型的减振器在使用过程中存在一些问题，单一的橡胶扭转减振器，由于橡胶受温度的限制比较大，高温和低温下橡胶的弹性相差很大，影响扭转减振器的性能稳定性；硅油扭转减振器硅油容易泄露，从而使得减振失效；硅油橡胶扭转减振器相比两者减震效果相对较好，但针对振幅较大的共振，减振效果不是很好。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种阻尼扭转减振器，通过多种减振结构协同作用吸收耗散振动能量，使得曲轴振幅减小，衰减了曲轴的扭转振动。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种阻尼扭转减振器，包括沿曲轴依次安装的齿带轮和圆盘，圆盘周向通过多个螺栓连接惯性盘，惯性盘内具有容纳腔；容纳腔内设有沿螺栓轴向安装且交替布置的夹层橡胶板和夹层钢板，夹层橡胶板、夹层钢板与惯性盘内壁形成硅油腔；圆盘的外圆周面连接设于容纳腔内的弹塑性钢阻尼器。
作为进一步的实现方式，所述圆盘将容纳腔分隔成对称的两部分，圆盘两侧均设有夹层橡胶板和夹层钢板。
作为进一步的实现方式，所述容纳腔内壁、圆盘表面均与夹层钢板接触。
作为进一步的实现方式，所述弹塑性钢阻尼器周向均匀分布多个连接头，连接头与惯性盘内壁固定。
作为进一步的实现方式，所述惯性盘开有与硅油腔连通的注油口，硅油腔内填充硅油。
第二方面，本发明的实施例还提供了一种阻尼扭转减振器，包括沿曲轴依次安装的齿带轮和圆盘，圆盘周向均匀设置多个凹陷部，圆盘固定有包覆于凹陷部外侧的惯性盘，惯性盘内设有容纳腔；所述凹陷部通过隔板形成至少两个减振区域，每个减振区域均安装减振块，隔板与容纳腔内壁之间安装黏滞阻尼器，所述圆盘外侧与惯性盘内壁之间设有橡胶层。
作为进一步的实现方式，每个减振区域相对设置两个减振块。
作为进一步的实现方式，所述减振块包括交替设置的夹层橡胶板和夹层钢板。
作为进一步的实现方式，所述凹陷部的横截面呈扇形。
作为进一步的实现方式，所述黏滞阻尼器沿圆盘周向间隔分布多个，并与凹陷部交错分布
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过在惯性盘容纳腔中设置交替分布的夹层钢板和夹层橡胶板，并配合硅油和弹塑性钢阻尼器进行协同作用，振动能量被吸收耗散，使得曲轴振幅减小，衰减了曲轴的扭转振动；且油腔通过夹层钢板和夹层橡胶板封堵，不会出现漏油的问题。
(2)本发明在圆盘与惯性盘中安装减振块、黏滞阻尼器，并配合橡胶层形成三级减振结构，圆盘和惯性盘之间的橡胶层通过剪切变形吸收耗散一部分振动能量；减振块中夹层钢板和夹层橡胶减振作用吸收耗散一部分振动能量和黏滞阻尼器在共振时发挥阻尼效果，在协同作用下，振动能量被吸收耗散，使得曲轴振幅减小，衰减了曲轴的扭转振动。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例一的结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是实施例二的结构示意图；
图4是图3的B-B剖面图；
图5是实施例二的减振块结构示意图。
其中，1、曲轴，2、键，3、螺栓，4、齿带轮，5、惯性盘，6、弹塑性钢阻尼器，7、硅油腔，8、螺栓，9、夹层橡胶板，10、夹层钢板，11、圆盘，12、注油口，13、黏滞阻尼器，14、减振块，14-1、夹层钢板，14-2、夹层橡胶板，15、橡胶层，16、圆盘。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种阻尼扭转减振器，如图1和图2所示，包括沿曲轴1依次安装的齿带轮4和圆盘11，圆盘11与齿带轮4通过螺栓3连接。
在本实施例中，圆盘11为扩张结构，即其包括第一安装部、扩张部和第二安装部，第一安装部为圆环结构，用于与齿带轮4装配；第二安装部同样为圆环结构，并与第一安装部相互平行；扩张部连接于第一安装部和第二安装部之间，为圆台型结构；通过设置扩张部，使圆盘11与齿带轮4之间形成减振结构的安装空间。
圆盘11的第二安装部外侧安装惯性盘5，惯性盘5与圆盘11通过多个沿周向均匀分布的螺栓8连接。惯性盘5内设有容纳腔，如图1所示，容纳腔的纵向截面为“凸”字型结构；圆盘11的第二安装部将容纳腔分成对称的两部分。
在圆盘11与惯性盘5内壁之间沿螺栓8交替安装有多层夹层钢板10和夹层橡胶板9，夹层钢板10和夹层橡胶板9的层数根据实际情况设置，只要满足与惯性盘5内壁、圆盘11侧面相接触的均为夹层钢板10即可。
夹层钢板10和夹层橡胶板9均为环形结构，且分布开设有用于螺栓8穿过的通孔。夹层钢板10、夹层橡胶板9的内径与惯性盘5内径相适应，外径根据容纳腔尺寸而定，以图1所示方向为参考，夹层钢板10和夹层橡胶板9外部距惯性盘5底面有一定间隙，以使夹层钢板10和夹层橡胶板9顶部与惯性盘5内表面之间形成硅油腔，硅油腔内填充有超高黏度硅油。惯性盘5设有用于填充硅油的注油口12。
本实施例通过设置夹层钢板10和夹层橡胶板9，使容纳腔对应于圆盘11和惯性盘5之间的区域通过夹层钢板10和夹层橡胶板9紧密连接进行封堵。
圆盘11的外圆周面固定有弹塑性钢阻尼器6，如图2所示，弹塑性钢阻尼器6周向具有多个均匀分布的连接头，连接头的个数可根据实际要求调整，例如四个，通过连接头使弹塑性钢阻尼器6与惯性盘5内壁固定。
如图2所示，弹塑性钢阻尼器6整体呈环形，连接头为凸出于弹塑性钢阻尼器6外圆周的块状结构，连接头的端部为弧形以与惯性盘5内壁相适应。
本实施例的工作原理为：
在曲轴1发生共振时，振动能量通过曲轴1传到齿带轮4，然后传到圆盘11，圆盘11传到与之连接的夹层钢板10，夹层钢板10再传到夹层橡胶板9，依次传递，最后传到与惯性盘5连接的最后一块夹层钢板10，振动在夹层钢板10和夹层橡胶板9不断传递的过程中，夹层橡胶9发生变形，不断吸收耗散振动能量，起到一定的减振效果。
惯性盘5质量较大，相当于一个小飞轮，在共振发生时，硅油腔内充满超高黏度硅油，惯性盘5和圆盘11之间发生相对角振动，硅油产生内摩擦力，消耗了振动能量。在圆盘11与惯性盘5之间还设置弹塑性钢阻尼器6，弹塑性钢阻尼器6圆环端和圆盘11外圆固定连接，连接头与惯性盘5固定连接，在发生共振时，弹塑性钢阻尼器6发生弹塑性变形，在弹塑性变形的过程中吸收耗散振动能量。
本实施例通过夹层钢板10和夹层橡胶板9、硅油和弹塑性钢阻尼器6协同作用，起到有效的减振效果，最大限度的减小振幅，衰减扭转振动。
实施例二：
本实施例提供了一种阻尼扭转减振器，如图3和图4所示，包括沿曲轴1依次安装的齿带轮4和圆盘16，齿带轮4与曲轴1通过键2连接，圆盘16通过螺栓3与齿带轮4固定。
在本实施例中，圆盘16包括第一安装部、扩张部和第二安装部，第一安装部为圆环结构，用于与齿带轮4装配；扩张部连接于第一安装部和第二安装部之间，为圆台型结构。
第二安装部厚度(沿曲轴1轴向尺寸)大于第一安装部和扩张部厚度，扩张部连接于第二安装部的中间位置。第二安装部沿周向均匀开设多个凹槽以形成凹陷部，如图4所示，该凹槽的横截面呈扇形。
凹陷部的个数可根据具体减振要求设置，本实施例设置四个凹陷部。
在本实施例中，每个凹陷部内通过隔板分隔成空间相等的两个区域，使凹陷部形成“山”型结构。可以理解的，在其他实施例中，凹陷部也可以划分为三个或三个以上区域。
每个区域内相对安装两个减振块14，其中一个减振块14与第二安装部的内壁固定，另一减振块14与隔板固定。
如图5所示，减振块14的截面形状为扇形，减振块14包括交替设置的夹层钢板14-1和夹层橡胶板14-2，减振块14的外层为夹层钢板14-1。为了增强减振效果，夹层橡胶板14-2的厚度大于夹层钢板14-1的厚度。
本实施例的夹层钢板14-1设置四层，夹层橡胶板14-2设置三层，夹层钢板14-1厚度为3mm，夹层橡胶板14-2厚度为6mm。当然，在其他实施例中，上述层数、厚度均可调整。
惯性盘5固定于圆盘16外侧，并将圆盘16的第二安装部包裹于其内部，惯性盘5内设有容纳腔。第二安装部外壁与惯性盘5内壁之间固定有橡胶层15，橡胶层15成圆环状，保证二者连接可靠性，同时进一步增强减振效果。
在本实施例中，橡胶层15厚度大于10mm，小于40mm，以便更好的与惯性盘5和圆盘16匹配。
隔板距惯性盘5顶部有一定间距，隔板与惯性盘5之间安装黏滞阻尼器13；如图4所示，黏滞阻尼器13的个数与凹陷部一致，且沿圆盘16周向均匀分布，黏滞阻尼器13与凹陷部交错布置。黏滞阻尼器13内填充超高黏度硅油。
本实施例的工作原理为：
发动机曲轴1在气体力和惯性力作用下形成简谐干扰力，发生共振时，由于惯性盘5质量较大，相当于一个小飞轮，惯性盘5和圆盘16之间发生相对角振动，橡胶层15发生剪切变形，变形过程中吸收耗散一部分振动能量；同时曲轴1的振动通过圆盘16传到减振块14上，减振块14发生振动。
由于减振块14由夹层钢板14-1和夹层橡胶板14-2制成，经过多层夹层橡胶板14-2的吸振作用，吸收耗散一部分能量。振动能量同样通过黏滞阻尼器13传至惯性盘5，黏滞阻尼器13发挥阻尼作用，吸收耗散一部分能量。最终经过橡胶层15、减振块14和黏滞阻尼器13三者的协同作用，最大限度的减小振幅，衰减扭转振动。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻尼扭转减振器，其特征在于，包括沿曲轴依次安装的齿带轮和圆盘，圆盘周向通过多个螺栓连接惯性盘，惯性盘内具有容纳腔；容纳腔内设有沿螺栓轴向安装且交替布置的夹层橡胶板和夹层钢板，夹层橡胶板、夹层钢板与惯性盘内壁形成硅油腔；圆盘的外圆周面连接设于容纳腔内的弹塑性钢阻尼器。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述圆盘将容纳腔分隔成对称的两部分，圆盘两侧均设有夹层橡胶板和夹层钢板。
3.根据权利要求1或2所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述容纳腔内壁、圆盘表面均与夹层钢板接触。
4.根据权利要求1所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述弹塑性钢阻尼器周向均匀分布多个连接头，连接头与惯性盘内壁固定。
5.根据权利要求1所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述惯性盘开有与硅油腔连通的注油口，硅油腔内填充硅油。
6.一种阻尼扭转减振器，其特征在于，包括沿曲轴依次安装的齿带轮和圆盘，圆盘周向均匀设置多个凹陷部，圆盘固定有包覆于凹陷部外侧的惯性盘，惯性盘内设有容纳腔；所述凹陷部通过隔板形成至少两个减振区域，每个减振区域均安装减振块，隔板与容纳腔内壁之间安装黏滞阻尼器，圆盘外侧与惯性盘内壁之间设有橡胶层。
7.根据权利要求6所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，每个减振区域相对设置两个减振块。
8.根据权利要求6或7所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述减振块包括交替设置的夹层橡胶板和夹层钢板。
9.根据权利要求6所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述凹陷部的横截面呈扇形。
10.根据权利要求6所述的一种阻尼扭转减振器，其特征在于，所述黏滞阻尼器沿圆盘周向间隔分布多个，并与凹陷部交错分布。
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