RU2131524C1 - Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131524C1 RU2131524C1 RU97109545/06A RU97109545A RU2131524C1 RU 2131524 C1 RU2131524 C1 RU 2131524C1 RU 97109545/06 A RU97109545/06 A RU 97109545/06A RU 97109545 A RU97109545 A RU 97109545A RU 2131524 C1 RU2131524 C1 RU 2131524C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- belt
- pulley
- internal combustion
- resonator
- gear
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Abstract
Изобретение относится к элементам зубчато-ременных приводов механизмов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в частности газораспределительного механизма (ГРМ) ДВС или его вспомогательных агрегатов. Зубчато-ременный привод ДВС, в частности ГРМ, содержит охваченные зубчатым ремнем ведущий и ведомые шкивы, а также элементы шумоглушения. Элементы шумоглушения выполнены в виде резонатора Гельмгольца, который образован замкнутой кольцевой полостью, сообщающейся посредством отверстий с атмосферой, в частности и через зазор, открытый с обеих сторон и образованный вершиной зуба ремня и впадиной в зубьях шкива. Резонатор настроен на собственную частоту низшей формы колебаний воздуха в зазоре. Технический результат заключается в повышении эффективности шумоглушения и снижении материалоемкости шкива. 5 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к элементам зубчато-ременного привода вспомогательных агрегатов или газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Классическая конструкция привода ГРМ описана, например, в заявке ФРГ N 2113533, кл. F 02 B 67/06, публ. 02.08.79 г. Привод содержит ведущий вал (коленчатый вал кривошипно-шатунного механизма) с зубчатым колесом и ведомый вал (кулачковый распределительный вал ГРМ) с зубчатым колесом, причем рабочие профили колес взаимосвязаны посредством зубчатого ремня. Зубчатые колеса (или шкивы), как правило, выполнены монолитными, с последующей механической обработкой зубчатого венца и ступицы, из металла (известно выполнение их и из полимерного материала), ремень выполнен из полимерного материала (резины) и армирован кордом. Конструкция таких приводов наряду с такими преимуществами, как компактность, простота, низкая стоимость и т. п., имеет ряд проблем и недостатков, к которым в том числе следует отнести следующие:
повышенный шум при работе передачи, что обусловлено беспрепятственным генерированием и передачей акустических и вибрационных возбуждающих импульсов в процессе пересопряжения зубьев ремня и шкива, присоединенных близкорасположенных элементов защитных кожухов и других структурных элементов двигателя; усложнен процесс замены прошедших свой рабочий ресурс зубчатых колес, поскольку это предусматривает демонтаж колес с валов двигателя и замена их новыми, при одновременном обеспечении контроля установки и регулирования. При этом, как правило, заменяется все колесо, хотя процессу износа подвержена, как правило, только часть колеса, включающая непосредственно зубчатый венец. Здесь следует отметить и то, что процесс изготовления зубчатых колес включает достаточно сложных, многообразных технологических переходов, требует высокоточного оборудования, специальной дорогостоящей оснастки и инструмента, что обуславливает их достаточно высокую стоимость.
повышенный шум при работе передачи, что обусловлено беспрепятственным генерированием и передачей акустических и вибрационных возбуждающих импульсов в процессе пересопряжения зубьев ремня и шкива, присоединенных близкорасположенных элементов защитных кожухов и других структурных элементов двигателя; усложнен процесс замены прошедших свой рабочий ресурс зубчатых колес, поскольку это предусматривает демонтаж колес с валов двигателя и замена их новыми, при одновременном обеспечении контроля установки и регулирования. При этом, как правило, заменяется все колесо, хотя процессу износа подвержена, как правило, только часть колеса, включающая непосредственно зубчатый венец. Здесь следует отметить и то, что процесс изготовления зубчатых колес включает достаточно сложных, многообразных технологических переходов, требует высокоточного оборудования, специальной дорогостоящей оснастки и инструмента, что обуславливает их достаточно высокую стоимость.
Из заявки Японии (JP)A N 63-225761, кл. F 16 H 55/48, публ. 20.09.88, известен шкив облегченной конструкции, корпус которого выполнен из синтетической смолы, смешанной со стекловолокном, венец которого снабжен U-образными канавками, облицованными тонким многослойным покрытием, с которым контактирует рабочая поверхность ремня. Покрытие выполнено из структуры, включающей кусочки ткани или асбеста, смешанные со смолой в термоактивном состоянии. Материалы шкива и покрытия имеют одинаковые коэффициенты объемного расширения, что обеспечивает нормальную работоспособность конструкции при нагревании шкива силами трения, приводящими его во вращение. Многослойное покрытие венца шкива не только позволяет улучшить износостойкость и сцепление его с приводным ремнем, но и в некоторой степени обеспечить частичное демпфирование структурного шума, излучаемого зубчатым колесом, изготовленным из полимерного материала с повышенным внутренним трением.
Из заявок Японии по классу F 16 H 55/48 NN 62-390 (В), публ. 07.01.87 и 61-43583 (В), публ. 29.09.86, известны шкивы ременной передачи сборной конструкции, в частности привода ГРМ, рабочий венец которых выполнен в виде отдельного съемного кольцевого элемента из износостойкой синтетической смолы, неподвижно смонтированного на ободе шкива посредством выступов в элементе и соответствующих им отверстий в ободе шкива. Такая конструкция позволяет производить замену только рабочих элементов колес в случае необходимости.
Из патента России N 2062338, кл. F 02 B 67/06, публ. 20.06.96, бюл. N 17, (ПРОТОТИП), известен привод вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания, содержащий ведущий и по крайней мере один ведомый зубчатые шкивы, сплошной зубчатый ремень, охватывающий зубчатые венцы, элементы шумоглушения, выполненные в виде отверстий, расположенных во впадинах зубьев шкивов, причем отверстия выполнены глухими, глубина их составляет половину ширины ремня, а оси отверстий расположены в центрах впадин зубьев радиально к оси шкива.
Глухие отверстия, практически не ухудшая эксплуатационные и технологические характеристики привода, выполняют функции классических четвертьволновых акустических резонаторов для подавления излучения звука основной низшей собственной моды колебаний воздушных каналов, образующихся по ширине зубьев в зонах входа и выхода зубьев шкива и ремня из зацепления.
Механизм подавления излучения указанной выше конструкции основан на использовании четвертьволнового резонатора как сумматора волн противофазных амплитуд вследствие пробега волны по резонатору от зоны соединения с каналом до донышка и обратно на расстояние, равное половине длины волны. На этом и основывается механизм подавления излучения свистящего звука вытесняемого воздуха из зон входа и выхода зубьев ремня и колеса из зацепления.
Однако, несмотря на эффективность, рассмотренные резонаторы тупикового типа имеют нежелательно высокую чувствительность к настройке и ограниченную эффективность, и любое, даже очень незначительное отклонение конструктивных параметров такого резонатора или зубчатого колеса может снизить эффективность шумоглушения зубчато-ременного привода в целом. Особенно проблематично обеспечить стабильность приемлемой эффективности резонатора в условиях массового производства с неизбежным разбросом геометрических параметров конструкции зубчатых колес.
Цель изобретения - повышение эффективности шумоглушения привода за счет уменьшения чувствительности к настройке (расстройке) устройства шумоподавления. Еще одной целью является снижение материалоемкости конструкции шкива.
С этой целью, в известном зубчато-ременном приводе механизмов двигателя внутреннего сгорания, содержащем ведущий и по крайней мере один ведомый зубчатый шкивы, сплошной зубчатый ремень, охватывающий зубчатые венцы, и элементы шумоглушения, выполненные в виде отверстий, расположенных во впадинах зубьев шкивов и размещенных радиально к оси шкива, внутри шкива образована замкнутая кольцевая полость, сообщающаяся посредством отверстий с окружающей средой (зоной взаимного контактирования сопрягающихся зубьев ремня и колеса), при этом ширина ремня, объем полости, число отверстий и их проходное сечение связаны зависимостью:
где B - ширина зуба ремня, м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий, м2;
l - толщина отверстия, м;
V - объем кольцевой полости (камеры резонатора Гельмгольца), м3.
где B - ширина зуба ремня, м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий, м2;
l - толщина отверстия, м;
V - объем кольцевой полости (камеры резонатора Гельмгольца), м3.
При таком конструктивном исполнении техническая задача решается путем замены известного семейства тупиковых резонаторов на менее чувствительный к настройке и более эффективный по заглушению (более широкополосный по частоте) резонатор Гельмгольца. Одновременно с этим, выполнение внутри шкива кольцевой полости приводит к уменьшению материалоемкости конструкции.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
- на фиг. 1 показан зубчато-ременный привод механизмов двигателя:
- на фиг. 2 и 3 показаны сечения зубчатого колеса, в котором образован резонатор Гельмгольца;
- на фиг. 4 показан фрагмент привода, когда зуб колеса охвачен зубом ремня:
- на фиг. 5 показана эпюра распределения давления звука на низшей собственной резонансной форме колебаний воздушного объема в зазоре, открытом с обеих сторон и образованном вершиной зуба ремня и впадиной между зубьями шкива.
- на фиг. 1 показан зубчато-ременный привод механизмов двигателя:
- на фиг. 2 и 3 показаны сечения зубчатого колеса, в котором образован резонатор Гельмгольца;
- на фиг. 4 показан фрагмент привода, когда зуб колеса охвачен зубом ремня:
- на фиг. 5 показана эпюра распределения давления звука на низшей собственной резонансной форме колебаний воздушного объема в зазоре, открытом с обеих сторон и образованном вершиной зуба ремня и впадиной между зубьями шкива.
Изображенный на фиг. 1 зубчато-ременный привод механизмов ДВС содержит охваченные зубчатым ремнем 1 ведущий 2 и два ведомых зубчатых шкива 3, а также элементы шумоглушения, выполненные в виде резонаторов Гельмгольца. Объем резонатора образован замкнутой кольцевой полостью 4, которая посредством отверстий 5 сообщается с атмосферой, в частности и через зазор 6, открытый с обеих сторон и образованный вершиной зуба 7 ремня 1 и впадиной 8 в зубьях 9 шкива 2 или 3. Геометрические параметры резонатора и зазора подобраны определенным образом, о чем подробно будет сказано ниже.
Работает зубчато-ременный привод механизмов двигателя обычным образом.
Акустические процессы, определяющие высокий уровень аэродинамического акустического излучения наиболее распространенного зубчато-ременного привода механизмов двигателя, обусловлены следующими факторами. Воздух, в силу газонепроницаемости плотных структур материалов ремня и венца шкива, сжимается в межзубных каналах (зазорах) 6, образующихся в зонах венца шкива 2 или 3 и ремня 1, входящих или выходящих из зацепления, и вытесняется с высокими скоростями через свободные срезы названных открытых с обеих сторон зазоров 6. По обеим сторонам этой зоны (ширины зуба - длины канала, открытого с обеих сторон) в процессе вытеснения воздуха образуются вихри. Они возникают потому, что по обе стороны от быстро движущегося потока воздуха давление быстро падает. Падение давления вызывает отсасывание струи с боков, поэтому большая скорость воздуха, выходящего из канала, и турбулентность струи приводят к образованию вихрей. Образование вихрей, их взаимодействие со свободными кромками образованных каналов и прохождение то по одну, то по другую сторону кромки вызывает колебания давления в ближнем объеме воздуха. Волны сжатия-разрежения, образуемые раскачкой столба воздуха в канале вихревыми явлениями на свободных кромках и бегущие вдоль канала, достигая открытого конца канала, встречают бесконечно малый объем воздуха в неограниченном наружном пространстве. Малый объем воздуха, который волна переместит из узкого канала в наружное пространство, не в состоянии повысить давление снаружи и поэтому волна не сможет выйти наружу, а отразившись от открытого конца канала (с очень малыми потерями энергии), вернется обратно и претерпит те же преобразования. Этот процесс последовательных отражений продолжается со скоростью распространения звуковых волн (~340 м/с при 20oС). В результате наложения (суперпозиции) бегущих волн в таком канале образуется стоячая волна. При этом вдоль канала укладывается целое число полуволн с минимальными значениями давлений на концах, фиг.5, которые, в результате многократного отражения, складываясь, увеличивают амплитуду стоячей волны, что в конечном итоге приводит к акустическому резонансу. При резонансе отраженные волны комбинируются так, что усиливают друг друга. Это так называемая конструктивная, с точки зрения усиления излучения (а не деструктивная), интерференция волн. Резонанс в канале обеспечивает обратную связь и вызывает образование и усиление вихрей точно в такт с резонансной частотой (жестко связанной с длиной канала). В этом случае возникают условия, достаточные для возбуждения упругих (звуковых) волн, распространяемых от источника в неограниченное окружающее пространство.
Одновременно с подробно рассмотренным процессом генерирования звука с приводным зубчатым ремнем, имеют место и другие механизмы генерирования звука. Например, из-за быстрого изменения воздушного объема каналов и импульсного возбуждения воздушного столба на частоте пересопряжения зубьев, эти сравнительно низкочастотные возбуждающие импульсы выводят из состояния равновесия воздушные столбы каналов, колеблющиеся в затухающем режиме на своих собственных частотах, образуя соответствующий высокочастотный свист (писк).
В отличие от прототипа, где для подавления излучения звука основной низшей (первой) собственной моды колебаний воздуха в зазорах 6, образующихся в зонах входа и выхода зубьев 7 ремня 1 и впадин 8 шкивов 2 и/или 3 из зацепления, используется узконастроенный четвертьволновой резонатор, в предлагаемом приводе эту же самую функцию выполняет менее чувствительный к настройке и более широкополосный по частоте резонатор Гельмгольца, собственная частота которого совпадает с частотой низшей собственной формы колебаний (моды) воздуха в зазоре 6. Для этого, геометрические параметры: ширина ремня 1, объем полости 4, толщина отверстия ("горлышка" резонатора Гельмгольца) 5 и общая площадь проходных сечений отверстий выполняются в соответствии с зависимостью:
где B - ширина ремня (зазора 6), м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий ("горлышек" резонатора), м2;
l - толщина отверстия или длина соединительной горловины резонатора, м;
V - объем камеры резонатора, м3.
где B - ширина ремня (зазора 6), м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий ("горлышек" резонатора), м2;
l - толщина отверстия или длина соединительной горловины резонатора, м;
V - объем камеры резонатора, м3.
Резонаторный глушитель работает на основе принципа акустического короткого замыкания. При совпадении частоты звука с собственной частотой резонатора объемная скорость массы газа в горлышках стремится к бесконечности, а акустическое сопротивление - к нулю. Таким образом, когда у горлышка проходит уплотненный участок звуковой волны, резонатор отбирает и аккумулирует в себе энергию, а затем возвращает ее разреженному участку волны. Следовательно, его работа сводится к сглаживанию колебаний, уменьшая их амплитуду. Резонатор Гельмгольца наиболее эффективно работает на частотах, близких к его собственной частоте, а максимальное заглушение отмечается на его резонаторной частоте: Гц. При этом, частотный диапазон его заглушения является более широкополосным в сравнении с диапазоном известного четвертьволнового резонатора. В этом проявляется его преимущество, как более широкополосного и менее чувствительного к настройке (расстройке) шумоглушащего устройства.
Таким образом, настраивая частоту резонатора Гельмгольца fp на частоту наиболее интенсивного высокочастотного свиста зубчатого зацепления (где В - ширина ремня), обеспечиваем его эффективное шумоподавление. При этом, ослабляются проблемы точной настройки (расстройки) резонатора, и он является более эффективным по шумозаглушению. В это же время используются более легкие пустотелые зубчатые колеса.
Claims (1)
1. Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания, содержащий ведущий и по крайней мере один ведомый зубчатые шкивы, сплошной зубчатый ремень, охватывающий зубчатые венцы, и элементы шумоглушения, выполненные в виде отверстий, расположенных во впадинах зубьев шкивов и размещенных радиально к оси шкива, отличающийся тем, что внутри шкива образована замкнутая кольцевая полость, сообщающаяся посредством отверстий с окружающей средой, при этом ширина ремня, объем полости, "толщина" отверстия и общая площадь их проходного сечения связаны зависимостью
где В - ширина ремня, м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий (горлышек резонатора) м2;
l - длина горловины ("толщина" отверстия), м;
V - объем камеры резонатора, м3.
где В - ширина ремня, м;
F - общая площадь проходных сечений отверстий (горлышек резонатора) м2;
l - длина горловины ("толщина" отверстия), м;
V - объем камеры резонатора, м3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109545/06A RU2131524C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109545/06A RU2131524C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97109545A RU97109545A (ru) | 1999-05-20 |
RU2131524C1 true RU2131524C1 (ru) | 1999-06-10 |
Family
ID=20193911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97109545/06A RU2131524C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131524C1 (ru) |
-
1997
- 1997-06-06 RU RU97109545/06A patent/RU2131524C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A3, 23.01.93. 5. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4942594B2 (ja) | ヘリコプター用ガスタービンエンジンの消音のための装置、およびそのようにして得られるエンジン | |
US6883752B2 (en) | Vibration damper for aircraft engine | |
US6309176B1 (en) | Noise attenuating sound resonator for automotive cooling module shroud | |
US5613649A (en) | Airfoil noise control | |
RU2131524C1 (ru) | Зубчато-ременный привод механизмов двигателя внутреннего сгорания | |
RU2126899C1 (ru) | Привод газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания | |
KR100484003B1 (ko) | 톱니벨트구동수단용플랜지휠을구비한기어휠 | |
RU2062338C1 (ru) | Привод вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания | |
RU2230208C2 (ru) | Устройство для звукопоглощения в двухконтурном турбореактивном двигателе | |
KR100793898B1 (ko) | 밸런스 샤프트 모듈 | |
RU2319856C2 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
JP5882914B2 (ja) | 可変の多孔率を有する騒音を減衰させるカバリングを備えるガス誘導管 | |
Kaiser et al. | Special noise problems in automotive timing belts | |
RU50254U1 (ru) | Многокамерный глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания | |
KR100395059B1 (ko) | 타이밍 벨트 커버 | |
RU2260703C2 (ru) | Звукопоглощающая конструкция для тракта газотурбинного двигателя | |
RU56960U1 (ru) | Многокамерный глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания | |
RU2138671C1 (ru) | Воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания | |
SU956714A1 (ru) | Камера шумоглушени | |
SU1449694A1 (ru) | Система воздухоснабжени двигател внутреннего сгорани | |
RU2263550C1 (ru) | Резонансный генератор акустических колебаний | |
SU1023118A2 (ru) | Глушитель шума | |
RU2155274C1 (ru) | Воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания транспортного средства | |
RU2172846C2 (ru) | Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания | |
RU2090765C1 (ru) | Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050607 |