自調頻橡膠減振器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及自調頻橡膠減振器，屬于抗離心力的減震器技術領域。
【背景技術】
[0002] 曲軸作為內燃機中主要的運動部件之一，它的強度和可靠性在很大程度上決定著 內燃機工作的可靠性，它在運行過程中會產生扭振，當扭振剪切應力超過軸系所能承受的 應力時，軸系將發(fā)生斷裂。扭振減振器是目前廣泛采用的減小扭轉振動振幅，減小激振能量 與增加阻尼消耗能量的有效方法，避免軸系剪切應力過大造成軸系斷裂，而且較低的扭振 對降低發(fā)動機的噪聲有利。在實踐中發(fā)現，某些發(fā)動機的某一階次扭振相對其它階次扭振 更大，因此目前尚缺少一款使其對這階次的扭振抑制效果更加明顯的減振器。 【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有減振器存在的上述缺陷，提出了一種自調頻橡膠 減振器，發(fā)動機轉速升高時，利用離心力使減振器慣性體有效慣量減小，實現橡膠減振器固 有頻率變大，使得軸系扭振一直處于被抑制的狀態(tài)，從而實現軸系減振的目的。
[0004]本實用新型是采用以下的技術方案實現的：本實用新型所述的自調頻橡膠減振 器，包括與曲軸連接的輪轂、慣性環(huán)和兩者中間的橡膠層，慣性環(huán)的溝槽內活動固定有活動 慣性塊，活動慣性塊通過連桿與離心球相連，離心球和輪轂之間設置有彈簧。
[0005]進一步地，活動慣性塊在慣性環(huán)上的溝槽內滑動設置。
[0006] 進一步地，當發(fā)動機轉速降低時，離心球產生的旋轉離心力和彈簧產生的彈力的 作用使活動慣性塊保持受力平衡。
[0007]進一步地，當發(fā)動機轉速升高時，離心球跟活動慣性快的離心力都會變大，離心球 會往外移動，而活動慣性快則往里移動，慣性環(huán)慣量隨著轉速的升高而降低。
[0008] 進一步地，離心球至少設置有一個。
[0009]進一步地，減振器慣性環(huán)上溝槽的形狀根據需要的調節(jié)軸系的扭振曲線定制，改 變活動慣性塊的軌跡。
[0010] 本實用新型的核心在于:使橡膠減振器的固有頻率具有可變性，從而實現最佳減 振效果。利用了杠桿原理，實現了活動慣性塊能夠克服離心力的作用向曲軸側移動，使橡膠 減振器固有頻率向希望的方向變化?？梢栽O計活動慣性塊的滑動軌跡，實現對軸系扭振曲 線形狀的精確控制。
[0011] 本實用新型的有益效果是：
[0012] (1)本實用新型所述的自調頻橡膠減振器，當橡膠減振器固有頻率無法改變時，減 振器只能在發(fā)動機的一定轉速范圍實現良好的減振效果。通過改變慣性環(huán)慣量來實現減振 器固有頻率的自動調節(jié)，不但可以實現減振器在全轉速范圍內時間發(fā)動機軸系的減振，還 能降扭振控制在一個很低的水平；
[0013] (2)本實用新型所述的自調頻橡膠減振器，根據杠桿原理，利用離心球產生的慣性 力，使得活動慣性塊在轉速升高的情況下能夠向曲軸側移動從而降低慣性環(huán)的有效慣量， 實現了減振器固有頻率的增加；
[0014] (3)本實用新型所述的自調頻橡膠減振器，可以通過改變減振器慣性環(huán)上溝槽的 形狀，改變活動慣性塊的軌跡，從而精確調節(jié)軸系的扭振曲線。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型的軸系模型圖。
[0016] 圖2是自由端曲軸的扭振曲線圖。
[0017]圖3是本實用新型的結構示意圖。
[0018]圖4是本實用新型的剖視圖。
[0019]圖中：1慣性環(huán);2活動慣性塊;3離心球;4彈簧;5橡膠層;6輪轂;7連桿。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0021] 橡膠減振器是由與曲軸連接的輪轂6、慣性環(huán)1和兩者中間的橡膠層5構成。減振器 的結構對軸系扭振影響是巨大的，將發(fā)動機及外接軸系的模型簡化成如圖1所示。圖1中，Id 是減振器慣性環(huán)1的轉動慣量，Kd是橡膠的剛度，Cd是橡膠產生的阻尼系數，Ad是慣性環(huán)1的 扭振幅值，Ie是發(fā)動機軸系的慣量(包括減振器輪轂6、曲軸、活塞、連桿7等，不包括飛輪），Ke 是軸系的剛度，~2 =IWI^軸系本身的固有頻率(不帶減振器慣性環(huán)l)，Ae是曲軸的扭振 幅值。1一4是缸壓變化對軸系產生的周期性激勵，其中1是該周期激勵的幅值，co為周期 性激勵的頻率。
[0022] 這實際上是一個有阻尼的動力減振器，這個二自由度組合系統(tǒng)的振動微分方程為 [0023 ] 1/乂 +式一 4 + ?奪-裊遠豸孩=對.⑴
[0024]解這個微分方程，可得到曲軸的扭振幅值Ae，見公式(2)，以及慣性環(huán)1的扭振幅值Ad，見公式(3)。
[0027] 由公式(2)可以得到曲軸的扭振幅值I隨著激勵頻率co變化的曲線圖2。圖中給出 了匹配了三個不同減振器的曲軸扭振曲線，三個減振器的慣性環(huán)1具有不同的慣量。其中藍 色曲線對應著慣性環(huán)1慣量為0.05kg?m2的減振器，綠色曲線對應著慣性環(huán)1慣量為 0.04kg?m2的減振器，紅色曲線對應著慣性環(huán)1慣量為0.03kg?m2的減振器。從圖中可以看 出，每條曲線都有兩個波峰，各自的峰值頻率及波峰值分別如下表所示。
[0028] 表1慣性環(huán)不同慣量的減振器的扭振峰值
[0029]
[0030]由表1可知，扭振曲線的第1個波峰隨著慣性環(huán)1慣量的降低，其波峰中心頻率會變 大，而且峰值也會變大，第2個波峰隨著慣性環(huán)1慣量的降低，其波峰中心頻率也會變大，而 且峰值會變小。值得關注的是，兩個波峰中間的波谷地帶，這個區(qū)域的扭振是最小的，而且 隨著慣性環(huán)1慣量的降低是往高頻率區(qū)域移動的。這意味著，可以利用這個波谷地帶，使發(fā) 動機在不同轉速下運行時，曲軸的扭振一直處在很低的水平。事實上，具有不同慣量慣性環(huán) 1的減振器安裝在發(fā)動機上，減振器的慣性環(huán)1慣量大小規(guī)律為:轉速不同相當于激勵頻率 不同，橫坐標表征實際上是一樣的，因此，發(fā)動機6階次的扭振變化規(guī)律跟理論上扭振變化 規(guī)律是一致的。
[0031] 因此設計一款減振器，其慣性環(huán)1慣量隨著轉速的升高而降低，設置好減振器的各 項參數，可以實現某階次"曲軸的扭振一直處在波谷地帶"，降低軸系的扭振。事實上，某些 發(fā)動機只有單個階次扭振特別高，這樣的減振器可以顯著的的降低這類發(fā)動機的軸系扭 振。
[0032] 本實用新型設計的減振器，在轉速較低的情況下，慣性環(huán)1具有較大的慣量，此時 減振器具有較低的固有頻率，而轉速較高的情況下，慣性環(huán)1具有較小的慣量，此時減振器 具有較高的固有頻率，從而使減振器達到自調頻的目的。該減振器由慣性環(huán)1，活動慣性塊 2,離心球3,彈簧4,橡膠層5,輪轂6,連桿7組成，如圖3和圖4所示，其中活動慣性塊2能夠在 慣性環(huán)1上的溝槽內滑動。
[0033]當發(fā)動機以轉速n旋轉時，由于離心球3產生的旋轉離心力和彈簧4產生的彈力的 作用，活動慣性塊2保持受力平衡。當發(fā)動機轉速升高到m時，離心球3跟活動慣性快2的離 心力都會變大，不過由于杠桿原理離心球3產生的力矩更大，它會往外移動，而活動慣性快2 則往里移動，而彈簧4被拉伸產生更大的力，直到達到一個新的平衡狀態(tài)。此時活動慣性塊2 更靠里，造成慣性環(huán)1有效慣量變小，從而實現慣性環(huán)1慣量隨著轉速的升高而降低的目的。 [0034]當然，上述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定對本實用新 型的實施例范圍。本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實 用新型的實質范圍內所做出的均等變化與改進等，均應歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍 內。
【主權項】
1. 一種自調頻橡膠減振器，其特征在于:包括與曲軸連接的輪轂(6)、慣性環(huán)（1)和兩者 中間的橡膠層(5 )，慣性環(huán)（1)的溝槽內活動固定有活動慣性塊(2 )，活動慣性塊(2)通過連 桿(7)與離心球(3)相連，離心球(3)和輪轂(6)之間設置有彈簧(4)。2. 根據權利要求1所述的自調頻橡膠減振器，其特征在于:活動慣性塊(2)在慣性環(huán)（1) 上的溝槽內滑動設置。3. 根據權利要求1所述的自調頻橡膠減振器，其特征在于：當發(fā)動機轉速降低時，離心 球(3)產生的旋轉離心力和彈簧(4)產生的彈力的作用使活動慣性塊(2)保持受力平衡。4. 根據權利要求1所述的自調頻橡膠減振器，其特征在于：當發(fā)動機轉速升高時，離心 球(3)跟活動慣性快的離心力都會變大，離心球(3)會往外移動，而活動慣性快則往里移動， 慣性環(huán)(1)慣量隨著轉速的升高而降低。5. 根據權利要求1所述的自調頻橡膠減振器，其特征在于:離心球(3)至少設置有一個。6. 根據權利要求1所述的自調頻橡膠減振器，其特征在于:減振器慣性環(huán)（1)上溝槽的 形狀根據需要的調節(jié)軸系的扭振曲線定制，改變活動慣性塊(2)的軌跡。
【專利摘要】本實用新型涉及自調頻橡膠減振器，屬于抗離心力的減震器技術領域。其解決了現有技術存在的軸系剪切應力過大造成軸系斷裂和發(fā)動機噪聲過大的問題。本實用新型包括與曲軸連接的輪轂、慣性環(huán)和兩者中間的橡膠層，慣性環(huán)的溝槽內活動固定有活動慣性塊，活動慣性塊通過連桿與離心球相連，離心球和輪轂之間設置有彈簧。當發(fā)動機轉速升高時，利用離心力使減振器慣性體有效慣量減小，實現橡膠減振器固有頻率變大，使得軸系扭振一直處于被抑制的狀態(tài)，從而實現軸系減振的目的。本實用新型可廣泛運用于抗離心力的減震器場合。
【IPC分類】F16F15/121, F16F15/26
【公開號】CN205371451
【申請?zhí)枴緾N201620011940
【發(fā)明人】曹精明, 張中業(yè), 冷振波, 周帥, 姚敏
【申請人】濰柴動力股份有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月7日