Гидравлический демпфер

Техническое решение относится к судостроению, в частности к области демпферов крутильных колебаний, возникающих в судовых машинодвижительных комплексах. Технический результат - повышение эффективности работы демпфера. Он достигается тем, что в него в качестве демпфирующей жидкости использована магнитная жидкость, а крышки корпуса и маховика изготовлены из немагнитного материала.

Техническое решение относится к судостроению, в частности к области демпферов крутильных колебаний, возникающих в судовых машинодвижительных комплексах.

Наиболее близким по конструкции является демпфер крутильных колебаний, (см. кн. Истомина П.А. «Крутильные колебания в судовых ДВС». - Л.: Судостроение, 1968. - с.228.). Однако, демпфер такого рода не может эффективно гасить колебания на всех режимах работы судовой энергетической установки, поскольку рассчитан на работу с заданной эффективностью только на одном режиме, а на остальных режимах производит гашение колебаний с произвольными параметрами.

Самым близким по технической сути является демпфер крутильных колебаний с наполнителем из полиметилсилоксановой жидкости, (см. кн. Алексеева В.В., Болотина Ф.Ф. Демпфирование крутильных колебаний в судовых валопроводах. - Л.: Судостроение, 1973. с.209.). Он состоит из корпуса - ступицы, маховика и полиметилсилоксановой жидкости. Однако, полиметилсилоксановая жидкость в таком демпфере обеспечивает необходимый коэффициент демпфирования только на одном из резонансных режимов работы судовой знергетической установки, поскольку вязкость такой жидкости нелинейно зависит от частоты вращения демпфера и следовательно, коэффициент демпфирования будет отличаться на различных режимах работы судовой энергетической установки.

Техническая задача - создание устройства (демпфера), которое производило бы ослабление крутильных колебаний с заданной эффективностью во всем диапазоне режимов работ машинодвижительного комплекса.

Технический результат - повышение эффективности работы демпфера. Он достигается тем, что в известном устройстве в качестве наполнителя использована магнитная жидкость, с изменяемыми реологическими свойствами (вязкостью) в зависимости от параметров внешнего магнитного поля. Магнитная жидкость (см. кн. Борковского Б.М., Медведева В.Ф., Краснова М.С. Магнитные жидкости. - М.: Химия, 1989. - с.15) имеет в своем составе жидкую основу - полиэтилсилоксановую жидкость; магнитную фазу - частички магнетита; стабилизатор - жидкость, предотвращающая слипание частичек магнетита. При воздействии на данную жидкость внешним магнитным полем, происходит увеличение вязкости магнитной жидкости за счет слипания определенной части частичек магнетита. Крышки корпуса демпфера и маховик выполнены из не магнитного материала (например, крышки выполнены из алюминия или

стеклопластика, а маховик выполнен из свинца или бронзы), для того, чтобы обеспечить прохождение магнитного потока в заданном направлении, а также для того, чтобы маховик обладал большим моментом инерции и не происходило бы примагничивание маховика к стальным кольцам корпуса.

Предлагаемое устройство (демпфер) изображено на рисунке. Оно имеет: корпус 1, образованный двумя кольцами 2 и 3, скрепленными крышками 4 и 5, закрепляется на валу установки (на рисунке не показан), а маховик 6 находится внутри данного корпуса 1, при этом зазоры 7 между маховиком 6 и кольцами 2, 3, а также, между маховиком 6 и крышками 4 и 5, заполнены магнитной жидкостью 8.

Устройство работает следующим образом. Внешним устройством, например катушкой индуктивности (на рисунке не показано) создается магнитное поле с определенными значениями магнитной индукции. Направление магнитного потока обозначено на рисунке вектором А. Магнитный поток, проходя через крышки 2, 3, а также, проходя через маховик 6, воздействует на магнитную жидкость 8, которая находится в зазорах 7.

Изменяя свою вязкость под действием внешнего магнитного поля, магнитная жидкость изменяет соответственно и параметры демпфирования. Это доказывается формулой, выведенной на основе расчетов демпфера, (см. кн. Алексеева В.В., Болотина Ф.Ф. Демпфирование крутильных колебаний в судовых валопроводах. - Л.: Судостроение, 1973., с.234.)

где _m - безразмерный момент инерции маховика;

- плотность жидкости, кг/м³;

₀ - кинематическая вязкость жидкости, м²/с;

Q - безразмерный коэффициент, учитывающий конструктивные размеры;

R_н - наружный радиус маховика, м;

₀ - момент инерции массы, принятой в системе за основную (момент инерции двигателя установки), кг·м ²;

A₁ - амплитуда колебаний основной массы системы, рад.

Согласно расчету, работа трения в демпфере зависит от величины вязкости наполнителя и при увеличении вязкости, работа трения увеличивается, а при уменьшении - соответственно уменьшается.

Устройство позволяет производить эффективное демпфирование крутильных колебаний во всем диапазоне работ судового машинодвижительного комплекса и позволяет создать на его основе систему, с управляемыми характеристиками для различных режимов работ судового машинодвижительного комплекса.

Гидравлический демпфер, содержащий корпус, маховик и демпфирующую жидкость, отличающийся тем, что в нем в качестве демпфирующей жидкости использована магнитная жидкость, а крышки корпуса и маховика изготовлены из немагнитного материала.