什么是曲軸扭振減振器 有什么用途？

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲柄之間周期性相對(duì)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為扭振，簡(jiǎn)稱扭振。就扭振而言，由于曲軸長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)剛度小，曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，扭振頻率低，在內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)容易發(fā)生共振。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩變化的頻率與曲軸扭轉(zhuǎn)固有頻率相同或?yàn)槠湔麛?shù)倍時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。當(dāng)共振扭矩幅值增大時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，甚至曲軸斷裂。

曲軸作為內(nèi)燃機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件之一，其強(qiáng)度和可靠性在很大程度上決定了內(nèi)燃機(jī)的可靠性。因此，扭振是內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)過程中必須考慮的重要因素。為了減小曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，現(xiàn)在大多數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都在扭轉(zhuǎn)幅度最大的曲軸前端安裝扭轉(zhuǎn)減振器。

扭振減振器的功能和類型

為了降低曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，現(xiàn)在大多數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都在扭轉(zhuǎn)振動(dòng)幅度最大的曲軸前端安裝扭轉(zhuǎn)減振器。

簡(jiǎn)要介紹其在以下三個(gè)方面的作用：

(1)降低曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，提高曲軸的疲勞壽命，降低應(yīng)力水平；

(2)傳遞扭矩，衰減扭矩波動(dòng)；

(3)降低整車的振動(dòng)和噪聲。

就其特性而言，減震器可分為三類：

動(dòng)力減振器主要依靠其動(dòng)力效應(yīng)來改變軸系的固有振動(dòng)頻率，使其移出工作轉(zhuǎn)速范圍，以達(dá)到避振的目的，如彈簧式和擺式動(dòng)力減振器。

阻尼減振器，如橡膠減振器、硅油減振器等，主要依靠固體摩擦阻尼或液體粘性阻尼來吸收干擾扭矩輸入系統(tǒng)的振動(dòng)能量，以減少振動(dòng)；

復(fù)合材料減震器，如硅橡膠減震器、硅彈簧減震器，兼具調(diào)頻和減震功能。

目前廣泛使用的是橡膠減震器和硅油減震器。其中橡膠減震器廣泛應(yīng)用于汽油機(jī)，硅油減震器主要應(yīng)用于。目前汽車上主要使用單級(jí)橡膠減震器(只有一個(gè)慣性質(zhì)量)。然而，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化和大功率化，單級(jí)橡膠減振器的減振效果已經(jīng)不能滿足曲軸系統(tǒng)扭振控制的要求。目前，一些汽車發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)采用了多級(jí)橡膠減震器。下面介紹一些國內(nèi)外常見的減震器。

單級(jí)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼器

圖2.1顯示了一個(gè)普通結(jié)構(gòu)的單級(jí)扭振減振器。1是減震器外殼，2是硫化橡膠層，3是減震器的慣性質(zhì)量。

多級(jí)并聯(lián)扭振減振器

圖2.2顯示了一個(gè)兩級(jí)平行扭振減振器。零件7是齒輪，是扭振減振器和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸之間的連接件；鋼圈1和滑輪2(齒圈)緊密配合形成慣性圈，與橡膠組件8一起構(gòu)成一級(jí)扭振減振器。摩擦環(huán)6和5由PTFE材料制成，因此皮帶輪2和皮帶輪7可以一起轉(zhuǎn)動(dòng)。慣性環(huán)4是另一個(gè)慣性質(zhì)量，并且與橡膠3一起形成另一個(gè)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)阻尼器。橡膠構(gòu)件3的一側(cè)硫化在車輪7上，另一側(cè)硫化在慣性質(zhì)量上。因此，圖2.2所示的扭振減振器是一種兩級(jí)并聯(lián)扭振減振器。

圖2.3是三級(jí)并聯(lián)扭振減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。車輪8是扭振減振器和曲軸之間的連接件。橡膠部件2、6和10的一側(cè)分別由輪子3、7和9硫化，另一側(cè)分別由慣性環(huán)1和滑輪5和11硫化。摩擦環(huán)4由聚四氟乙烯制成，因此摩擦環(huán)4和滑輪(也用作慣性環(huán))5可以一起旋轉(zhuǎn)

圖2.4是兩級(jí)串聯(lián)扭振減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。Yi輪7是扭振減振器與曲軸前端的連接件，慣性環(huán)5與Yi輪緊密連接，形成慣性質(zhì)量。橡膠6的一側(cè)由輪子7硫化，另一側(cè)由慣性環(huán)1硫化。橡膠2的一側(cè)由慣性環(huán)1硫化，另一側(cè)由滑輪(也是慣性環(huán))3硫化。摩擦環(huán)4是由聚四氟乙烯制成的鋼環(huán)，因此滑輪3和摩擦環(huán)4可以一起旋轉(zhuǎn)。因?yàn)橛善л?和橡膠2組成的扭振減振器串聯(lián)在由慣性環(huán)1、5和橡膠6組成的慣性質(zhì)量組成的扭振減振器上，所以圖2.4所示的扭振減振器是兩級(jí)串聯(lián)扭振減振器。

圖2.4兩級(jí)串聯(lián)扭振減振器

硅油扭轉(zhuǎn)阻尼器

圖2.5是硅油減震器的結(jié)構(gòu)圖。1是外殼，2是慣性盤，3是硅油，4是耐磨襯套。慣性盤安裝在殼體內(nèi)，可繞光滑耐磨的抗磨襯套自由轉(zhuǎn)動(dòng)。慣性盤與外殼之間有一定間隙，間隙中填充硅油。硅油減震器的外殼固定連接在曲軸的前端，并與曲軸系統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲軸系統(tǒng)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，由于慣性盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，其運(yùn)動(dòng)總是滯后于殼體的運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，間隙中硅油的粘性阻尼會(huì)消耗振動(dòng)能量，從而降低曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。很難用硅油密封減震器。硅油與空氣接觸，吸潮易變質(zhì)，削弱減震器的減震效果。

硅油-橡膠復(fù)合扭振減振器

圖2.6是硅油-橡膠復(fù)合扭振減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。輪轂12與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，輪轂1和11與輪轂12緊密配合。橡膠部分2的兩側(cè)硫化有輪轂1和皮帶輪(也是慣性環(huán))5，皮帶輪5和橡膠部分2一起形成橡膠阻尼扭轉(zhuǎn)減振器。鋼環(huán)3、4、6和10由聚四氟乙烯制成，連接到它們的兩個(gè)物體可以彼此一起旋轉(zhuǎn)。慣性環(huán)9是硅油阻尼慣性環(huán)，硅油填充在它和由輪轂11、7和8形成的密封腔之間。硅油和慣性環(huán)9組成一級(jí)硅油阻尼扭轉(zhuǎn)減振器。由于橡膠阻尼扭振減振器(由彈性阻尼元件和慣性元件組成)和硅油阻尼扭振減振器是并聯(lián)的，所以圖42.6所示的曲軸減振器是并聯(lián)的兩級(jí)硅油-橡膠復(fù)合扭振減振器。

復(fù)合扭振減振器

圖2.7是彎曲復(fù)合阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。輪轂4是減震器和曲軸前端之間的連接體，輪轂3與輪轂4緊密配合，所以輪轂3可以看作輪轂4的一部分。滑輪1還用作慣性環(huán)，并與橡膠部件2一起形成扭轉(zhuǎn)阻尼器，而慣性環(huán)6和橡膠部件5形成彎曲阻尼器。

圖2.7彎曲復(fù)合扭振減振器