Моделирующий демпфер фрикционного типа

Техническое решение относится к судостроению, в частности, к области экспериментальных исследований процесса демпфирования крутильных колебаний, возникающих в судовых машинно-движительных комплексах, а именно, к исследованию внутреннего взаимодействия типовых узлов демпферов жидкостного трения. Технический результат - повышение степени гашения крутильных колебаний в различных условиях, улучшение визуализации процесса гашения крутильных колебаний, повышение качества оценки внутреннего взаимодействия в моделирующем демпфере. Он достигается тем, что в известном устройстве крышка выполнена из прозрачного материала, например органического стекла, на крышку и на маховую массу нанесены шкалы шагом в один градус, крышка сверху закреплена двумя компенсационными металлическими кольцами, в корпусе демпфера имеются отверстия с резьбой, для стопорения маховой массы.

Техническое решение относится к судостроению, в частности, к области экспериментальных исследований процесса демпфирования крутильных колебаний, возникающих в судовых машинно-движительных комплексах, а именно, к исследованию внутреннего взаимодействия типовых узлов демпферов жидкостного трения.

Известно устройство для демпфирования крутильных колебаний (см. РЖ "Двигатели внутреннего сгорания." - М.: ВИНИТИ. 1982, №09, 68 с.). Предлагается демпфер вязкостного типа, в котором элементы, соединяемые с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, образуют кольцевую полость с прямоугольным сечением. В этой полости размещается маховая масса в виде кольца так, что между ней и ведущими элементами образуется в осевом и радиальном направлении щели, заполняемые вязкой жидкостью. Однако, это устройство обладает следующими недостатками:

- невозможность визуализации процесса демпфирования крутильных колебаний и фиксации маховой массы относительно корпуса демпфера;

- проблематичность разборки и внесения изменений в состав (замена демпфирующей жидкости, изменение шероховатости поверхности).

Наиболее близким по конструкции является устройство (демпфер) демпфирования крутильных колебаний (см. книгу П.А.Истомина "Крутильные колебания в судовых ДВС". - Л.: Судостроение, 1976. - 228 с.). Ступица силиконового демпфера жестко крепится к валу установки, а маховик размещается свободно внутри кожуха, составляющего одно целое со ступицей. Между поверхностью и корпуса демпфера имеются зазоры 0,2-2,5 мм, которые заполняются силиконовой жидкостью. Недостатками данного устройства является:

- невозможность визуализации процесса демпфирования крутильных колебаний и фиксации маховой массы относительно корпуса демпфера;

- проблематичность разборки и внесения изменений в его состав (замена демпфирующей жидкости, изменение шероховатости поверхности);

- невозможность определения скорости вращения маховой массы относительно корпуса демпфера и изучения характера этого движения.

Техническая задача - создание моделирующего демпфера фрикционного типа, позволяющего визуализировать процесс демпфирования крутильных колебаний, наблюдать и оценивать внутреннее взаимодействие маховой массы, корпуса демпфера и демпфирующей жидкости, варьировать параметры демпфера (заливать различные по свойствам демпфирующие жидкости, изменять шероховатость рабочих поверхностей, изменять динамические параметры демпфера, производить фиксацию маховой массы).

Технический результат - повышение степени гашения крутильных колебаний в различных условиях, улучшение визуализации процесса гашения крутильных колебаний, повышение качества оценки внутреннего взаимодействия в моделирующем демпфере.

Он достигается тем, что в известном устройстве крышка демпфера выполнена из прозрачного материала (например - органическое стекло), на крышку и на поверхность маховой массы демпфера нанесены шкалы шагом в один градус. Это решение позволяет более полно наблюдать и оценивать внутреннее взаимодействие в процессе гашения крутильных колебаний. Принцип наблюдения внутреннего взаимодействия основан на регистрации проворачивания маховой массы относительно корпуса. Регистрация происходит через прозрачную крышку при помощи скоростной кинокамеры СКС-1 м (на рисунке не показан), фиксирующей смещение друг относительно друга рисок шкал нанесенных на крышку и на маховую массу демпфера. В корпусе демпфера имеются три отверстия с резьбой, через которые, при помощи крепежных деталей возможно стопорение маховой массы. Такой способ стопорения маховой массы позволил соблюдать зазор одинаковым везде. Стопорение маховой массы позволяет

определить степень демпфирования при различных параметрах демпфера. Степень демпфирования определяется по формуле , где А₁ - амплитуда колебаний при свободной маховой массе; А₂ - амплитуда колебаний при застопоренной маховой массе.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (главный вид и вид с боку). Оно содержит корпус 1 с маховой массой 2, прозрачную крышку 3 прикрепленную к корпусу 1 при помощи болтов (на чертеже не показаны), компенсационные кольца 4 и 5, которые предназначены для компенсации различия масс стандартной и новой, более легкой, крышки и предотвращения от поломок при затяжке болтов.

Устройство работает следующим образом: после заполнения демпфирующей жидкостью корпус 1 с установленной маховой массой закрывается крышкой 3, при помощи колец 4 и 5, и устанавливается на электромеханический стенд моделирования крутильных колебаний. Для проведения анализа степени демпфирования при различных параметрах производится замер напряжений, с использованием одноканальной D-диапазонной ротативной/малой телеметрической системы тензометрирования фирмы "Astech Electronics" (см. инструкцию по эксплуатации одноканальной D-диапазонной ротативной/малой телеметрической системы тензометрирования фирмы "Astech Electronics", на рисунке не показана), в различных участках стендового вала (на рисунке не показан) и одновременная съемка внутреннего взаимодействия маховой массы 2 и корпуса 1 при помощи скоростной кинокамеры СКС-1 м (на рисунке не показана). Затем производится стопорение маховой массы 2 после чего серия экспериментов проводится повторно, но без съемки на скоростную кинокамеру. По окончанию этих экспериментов производится демонтаж, разборка и замена демпфирующей жидкости на другую, с другими трибологическими характеристиками, изменяется шероховатость рабочих поверхностей и цикл экспериментов повторяется еще раз. Принцип действия устройства основан на том, что при возникновении колебаний маховая масса 2 в силу своей инерции не следует за

колебаниями корпуса демпфера 1, стремясь сохранить частоту своего вращения постоянной, в то время как корпус 1 колеблется вместе с валом (на рисунке не показан). Это относительное смещение передается демпфирующей жидкости, которая благодаря появлению в ней сил вязкого трения поглощает энергию колебания, переводя ее в теплоту.

Устройство позволяет: моделировать работу демпфера крутильных колебаний, визуально наблюдать работу демпферов жидкостного трения, изменять параметры демпфера (менять демпфирующую жидкость и стопорить маховую массу, изменять шероховатость рабочих поверхностей), исследовать внутреннее взаимодействие при различных характеристиках, проводить исследования по подбору наиболее оптимальной демпфирующей жидкости.

Моделирующий демпфер фрикционного типа, содержащий корпус, крышку, маховую массу и компенсационные кольца, отличающийся тем, что крышка выполнена из прозрачного материала, например органического стекла, на крышку и на маховую массу нанесены шкалы шагом в один градус, крышка сверху закреплена двумя компенсационными металлическими кольцами, в корпусе демпфера имеются отверстия с резьбой, для стопорения маховой массы.