Гармонический демпфер

Демпфер гармоник — это устройство, установленное на свободном (привод вспомогательных агрегатов) конце коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания для противодействия крутильным и резонансным колебаниям коленчатого вала. это устройство должно плотно прилегать Для эффективной работы к коленчатому валу. Посадка с натягом обеспечивает идеальное перемещение устройства вместе с коленчатым валом. Это важно для двигателей с длинными коленчатыми валами (например, рядных шестицилиндровых или восьмицилиндровых двигателей) и двигателей V8 с крестообразными кривошипами, а также двигателей V6 и рядных трехцилиндровых двигателей с неравномерным порядком зажигания. Гармоники и крутильные вибрации могут значительно сократить срок службы коленчатого вала или вызвать мгновенный выход из строя, если коленчатый вал работает с усиленным резонансом или через него. Демпферы имеют определенный вес (массу) и диаметр, которые зависят от используемого демпфирующего материала/метода, чтобы уменьшить механическую добротность или демпфировать резонансы коленчатого вала.

Гармонический балансир (иногда называемый демпфером коленчатого вала , демпфером крутильных колебаний или демпфером вибрации ) — это то же самое, что и демпфер гармоник, за исключением того, что балансир включает в себя противовес для внешней балансировки вращающегося узла. Гармонический балансир часто служит шкивом для ремней привода вспомогательных агрегатов, вращающих генератор, водяной насос и другие устройства с приводом от коленчатого вала. ^[1]

Нуждаться

Потребность в демпфере будет зависеть от возраста конструкции двигателя, его производства, прочности компонентов, используемого диапазона мощности, диапазона оборотов и, самое главное, ^{[ нужна ссылка ]} качество настройки двигателя. Настройка двигателя, особенно в приложениях, управляемых компьютером, может существенно повлиять на долговечность. ^{[ нужна ссылка ]} агрессивность настройки подвергает двигатель риску детонации, которая может иметь катастрофические последствия для всех вращающихся компонентов узла. Современные (примерно 1988+) DOHC, SOHC плоские 4, плоские 6, плоские 8 и плоские V8 не нуждаются в этом устройстве. С наличием демпфера или без него коленчатый вал в некоторой степени будет действовать как пружина кручения. Импульсы, приложенные к коленчатому валу шатунами, будут «заводить» эту пружину, которая будет реагировать (как система пружина-масса ) разматыванием и перематыванием в противоположном направлении. Эта обмотка коленчатого вала обычно гасится естественным путем. Однако при определенных скоростях вращения коленчатого вала такая обмотка может перекрываться с собственной резонансной частотой коленчатого вала, тем самым увеличивая амплитуду частоты и, возможно, приводя к повреждению коленчатого вала.

Крутильное движение коленчатого вала и гармоники

Каждый раз, когда цилиндр зажигается, сила сгорания передается на шатунную шейку коленчатого вала. Под действием этой силы шейка стержня в некоторой степени отклоняется в крутильном движении. Гармонические колебания возникают в результате крутильного движения, передаваемого коленчатому валу. Эти гармоники являются функцией многих факторов, включая частоты, создаваемые самим горением, и собственные частоты, которые металлы создают под воздействием горения и изгиба. В некоторых двигателях крутильное движение коленчатого вала на определенных скоростях может синхронизироваться с гармоническими колебаниями, вызывая резонанс . В некоторых случаях резонанс может вызвать нагрузку на коленчатый вал до такой степени, что он растрескается или полностью выйдет из строя.

Противодействие крутильному движению кривошипа и гармонической вибрации.

Гармонический балансир помогает минимизировать крутильные гармоники и резонанс коленчатого вала. Демпфер состоит из двух элементов: инерционной массы и элемента, рассеивающего энергию. Чаще всего этот элемент изготавливается из резины и может состоять из синтетического эластомера, сцепления, пружины или жидкости. Масса противодействует крутильным движениям кривошипа и вместе с рассеивающим энергию элементом поглощает гармонические колебания.

Строительство

Демпфер OEM состоит из внешней массы, приклеенной/вулканизированной к внутренней ступице. Демпфер послепродажного обслуживания состоит из массы, которая прикреплена/установлена к корпусу (сталь, алюминий, титан и т. д.) на основе различных типов демпфера и где масса контролируется по-разному. Первые три используют более старые технологии; Во-первых, это демпфер жидкостного типа, который окружает массу, погруженную в корпус, который затем склеивается или сваривается вместе. Во-вторых, это тип уплотнительного кольца, который окружает массу несколькими уплотнительными кольцами, когда она находится в корпусе. Третий тип — фрикционный, в котором муфты и пружины воздействуют на массу внутри внешнего корпуса. Четвертый — новейший тип, в котором масса располагается над эластомерным кольцом и прикрепляется к внешнему корпусу. Коленчатый вал и демпфер вместе снова становятся (в своей реакции на кручение) системой пружина-масса-демпфер , что может произойти только в том случае, если они будут соединены с натягом.

Конструкция двигателя, материалы и другие факторы

С течением времени разработка двигателей постоянно развивалась практически во всех областях: от материалов, эксплуатации и функций. Многие из достижений были предприняты японскими производителями, поскольку они сделали качество и долговечность краеугольным камнем своих программ. Японцы продвинули распространение кованых коленчатых валов с вращающимися узлами при балансе 0 грамм. Кованые коленчатые валы намного прочнее и значительно менее склонны к вредному крутильному движению коленчатого вала, что также снижает гармонические частоты. Этот прогресс также привел к добавлению кованых шатунов и поршней первоначально в двигатели с наддувом, а в последнее время и в двигатели без наддува. Добавление этих дополнительных кованых компонентов повышает жесткость двигателя и еще больше снижает вероятность повреждения коленчатого вала. С появлением компьютерного проектирования и анализа методом конечных элементов производители теперь могут находить и модернизировать слабые места. Несмотря на некоторые из этих улучшений, некоторые двигатели, такие как традиционный V8, имеют порядок зажигания, склонный по своей природе к чрезмерным гармоникам, что требует использования этого устройства. Плоский V8, традиционно используемый в более экзотических двигателях, не страдает от чрезмерных гармоник и поэтому может использовать прочный недемпфированный двигатель. Современные (примерно 1988+) DOHC, SOHC Flat 4, Flat 6, Flat 8, Flat Plane V8 не нуждаются в этом устройстве. На протяжении многих лет во многих из этих двигателей использовался чугунный или алюминиевый кривошип или шумоглушитель NVH (снижающий шум двигателя, слышимый в пассажирском салоне). Звуковой шум и шум стал важнейшим фактором, повлиявшим на решения производителей оригинального оборудования по всему автомобилю. Кроме того, шкивы на этих двигателях установлены свободно и надежно закреплены, что исключает любую возможность действовать в качестве защитного демпфера двигателя.

Идентификация

Демпфер будет установлен в передней части двигателя (напротив сцепления или трансмиссии ), сразу за крышкой цепи привода ГРМ, шестерен или ремня, а также за шкивом привода вспомогательных агрегатов (который может иметь один или несколько V-образных, змеевидных или зубчатые ремни.) В старых автомобилях шкив и демпфер представляли собой отдельные узлы, скрепленные болтами. В автомобилях последних моделей они объединены в один блок. Метки времени почти всегда выгравированы для установки угла опережения зажигания.

Обслуживание

Оригинальные амортизаторы преимущественно изготавливаются с использованием резины в качестве связующего вещества между внутренней ступицей и внешней массой. Резина чувствительна к эксплуатационным факторам и факторам окружающей среды. Резина имеет лишь ограниченную способность выдерживать рабочие температуры, а также любые жидкости, которые могут попасть на демпфер. Они также чувствительны к низким температурам, которые могут сделать резину хрупкой. Любое растрескивание эластомера (резины) будет немедленным индикатором необходимости замены устройства. Демпферы оригинального оборудования должны быть сбалансированы, за исключением случаев, когда они действуют как внешний балансир (Harmonic Balancer), поскольку качество материалов (обычно литье или спеченное железо) не соответствует приемлемым/идеальным характеристикам баланса непосредственно на производстве. Большинство амортизаторов вторичного рынка подлежат ремонту, за исключением жидкостного типа. При использовании в гонках (дрэг, круговая трасса, шоссейные гонки и т. д.) они требуют регулярного осмотра для обеспечения их правильной работы. При использовании на уличных транспортных средствах производитель демпфера может указать интервалы проверки и обслуживания в зависимости от особенностей двигателя, на котором используется демпфер.

Эффекты удаления

Это будет зависеть от ряда факторов: от качества материалов, используемых в двигателе, его балансировки до типа конструкции коленчатого вала, качества настройки двигателя и многого другого. Двигатели постоянно совершенствуются практически во всех аспектах, но, что наиболее важно, в качестве используемых материалов и их производства (также обсуждается выше в разделе «Конструкция двигателя, материалы и другие факторы»). Эти усовершенствования варьируются от кованых коленчатых валов, поршней и шатунов до других вращающихся компонентов. Балансировка двигателя также значительно улучшилась благодаря более совершенным методам балансировки и более качественным компонентам двигателя, которые упрощают процесс балансировки. Многие производители оригинального оборудования добиваются нулевого баланса в своем производстве с 1980-х годов. Конструкция коленчатого вала также является важным фактором, поскольку коленчатые валы с поперечной плоскостью могут быть наиболее подвержены внутренним гармоническим повреждениям. Коленчатые валы с плоской поверхностью, двигатели формата I и H не имеют подобных проблем, но могут достигать экстремальных уровней мощности и оборотов, при которых может потребоваться демпфер гармоник. И последнее, это качество мелодии, которое может быть одним из наиболее важных факторов из-за всевозможных негативных последствий, связанных с плохой мелодией, от детонации до чрезмерного усиления. Другие факторы, такие как смещение поршневого пальца, время пребывания в ВМТ и длина хода, могут иметь значение, но в основном ограничиваются двигателями с перекрестной плоскостью.

Оригинальное изобретение

И Фредерик Генри Ройс , и Фредерик В. Ланчестер имеют веские претензии на изобретение гасителя вибрации: последние исследования показывают, что компания Rolls-Royce использовала скользящий (фрикционный) гаситель колебаний коленчатого вала на своих моделях мощностью 30 л.с. 1906 года ; однако Ройс не подал его на патент. Ланчестер разработал теоретическую многопластинчатую вязкостную конструкцию в 1910 году (патент 21139, 12 сентября 1910 г.). Эта конструкция была принята компанией Daimler и в течение ряда лет использовалась в ее шестицилиндровых двигателях. Ройс разработал вязкостной демпфер в 1912 году, который затем получил дальнейшее развитие и был использован в двигателе B60 1950-х годов. ^[2]

См. также

Ссылки

^ "Car Talk", март 2000 г. , получено 10 декабря 2009 г.
^ Ройс и гаситель вибраций. Том Кларк, 2003 г., ISBN 1-872922-18-X

Внешние ссылки

[1] "Car Talk", март 2000 г. , получено 10 декабря 2009 г.

[2] Ройс и гаситель вибраций. Том Кларк, 2003 г., ISBN 1-872922-18-X

[1]

[2]