гаситель крутильных колебаний вращающихся тел

Формула изобретения

Гаситель крутильных колебаний вращающихся тел, содержащий установленный на имеющем возможность вращения валу корпус с рабочей полостью, частично заполненной ферромагнитной жидкостью, размещенное в рабочей полости гидравлическое сопротивление и постоянный магнит, неподвижно установленный вне корпуса и охватывающий последний в зоне расположения ферромагнитной жидкости, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде концентрично охватывающей вал кольцевой камеры, разделенной на отсеки внутренними сплошными радиальными перегородками, а гидравлическое сопротивление выполнено в виде дросселей с шариковым клапаном, установленных во внутренних сплошных радиальных перегородках кольцевой камеры с направлением пропускания ферромагнитной жидкости, совпадающим с направлением обхода кольцевой камеры в одну из сторон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для устранения паразитных крутильных колебаний вращающихся тел, в частности, в зубчатых передачах, двигателях различных типов и т.п.

Известны гасители крутильных колебаний вращающихся тел, содержащие установленный на имеющем возможность вращения валу корпус с заполненной вязкой жидкостью кольцевой полостью, и расположенный в полости маховик, составленный из секторов, имеющих возможность упругого радиального смещения /см. а.с. СССР №806929, кл. F 16 F 13/30, 1977 [1]; а.с. СССР №1057718, кл. F 16 F 15/16, 1982 [2]/.

Недостатками известных устройств являются низкая эффективность гашения крутильных колебаний и значительная сложность конструкции. Гашения паразитных колебаний здесь происходит как за счет сил вязкого трения между инерционными элементами и вязкой жидкостью в зазорах между элементами и стенками полости, так и за счет изменения осевого момента инерции вращающегося тела при колебаниях инерционных элементов. Такое гашение позволяет уменьшить интенсивность паразитных колебаний, однако не дает возможности полностью их устранить.

Известны также гасители колебаний вращающихся тел, содержащие либо жестко насаженные на вал ступицы с лопатками, имеющими возможность проскальзывания относительно маховика, на котором прикреплены камеры с вязкой жидкостью, охватывающие лопатки с малыми зазорами, либо упруго установленную диафрагму с малыми отверстиями, обеспечивающими возможность перетекания вязкой жидкости из одной камеры в другую при колебаниях диафрагмы /см., например, "Вибрации в технике", Справочник в 6 томах под ред. К.В.Фролова, Москва, Машиностроение, 1981, т.6, стр.343-344, рис.28 [3]/, либо снабженный индуктором постоянного магнитного поля корпус, заполненный ферромагнитной жидкостью, и вал с лопастями и дросселирующими каналами в них /а.с. СССР №1252567, кл. F 16 F 6/00, 1985 [4]/.

Недостатками известных устройств также являются значительная сложность конструкции, а также низкая эффективность гашения паразитных колебаний, осуществляемого за счет диссипации энергии при дросселировании вязкой жидкости сквозь зазоры в лопатках и отверстия в упругой диафрагме и лопастях.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является гаситель крутильных колебаний, содержащий корпус с рабочей полостью, частично заполненной ферромагнитной жидкостью, размещенное в полости гидравлическое сопротивление в виде сетки из немагнитного материала, и постоянный магнит, неподвижно установленный вне корпуса и охватывающий последний в зоне расположения ферромагнитной жидкости /см. а.с. СССР №732599, кл. F 16 F 6/00, 1978 [5]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства - прототипа являются низкая эффективность гашения паразитных крутильных колебаний, а также ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что устройство с одной стороны позволяет лишь эффективно демпфировать паразитные колебания, но не дает возможность полностью их устранять, а с другой стороны - может быть использовано для демпфирования лишь колебаний тел, работающих в ограниченном диапазоне угловых перемещений, но не в режиме вращения.

Сущность изобретения заключается в создании гасителя крутильных колебаний вращающихся тел, в котором за счет принципиальной нелинейности и вентильного характера гидравлического сопротивления обеспечивается с одной стороны - вращение тела при осуществлении вязкого демпфирования, а с другой - полный срыв паразитных крутильных колебаний.

Технический результат - увеличение эффективности гашения крутильных колебаний и расширение функциональных возможностей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном гасителе крутильных колебаний вращающих тел, содержащем установленный на имеющем возможность вращения валу корпус с рабочей полостью, частично заполненной ферромагнитной жидкостью, размещенное в полости гидравлическое сопротивление, и постоянный магнит, неподвижно установленный вне корпуса и охватывающий последний в зоне расположения ферромагнитной жидкости, особенность заключается в том, что корпус выполнен в виде концентрично охватывающей вал кольцевой камеры, разделенной на отсеки внутренними сплошными радиальными перегородками, а гидравлическое сопротивление выполнено в виде дросселей с шариковым клапаном, установленных в радиальных перегородках камеры с направлениями пропускания жидкости, совпадающими с направлением обхода камеры в одну из сторон.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый гаситель колебаний, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Гаситель крутильных колебаний вращающихся тел содержит установленный на имеющем возможность вращения в опорах 1 валу 2 корпус 3 с рабочей полостью 4, выполненный в виде концентрично охватывающей вал 2 кольцевой камеры 3, 4, разделенной на отсеки внутренними сплошными радиальными перегородками 5 и частично заполненной ферромагнитной жидкостью 6, размещенное в полости 4 гидравлическое сопротивление, выполненное в виде дросселей 7 с шариковым клапаном, установленных в радиальных перегородках 5 камеры 3, 4 с направлениями пропускания жидкости 6, совпадающими с направлением обхода камеры 3, 4 в одну из сторон, а также постоянный магнит 8, неподвижно установленный вне корпуса 3 и охватывающий последний в зоне расположения ферромагнитной жидкости 6. Постоянный магнит 8 выполнен П-образной формы соединением прямого стержневого постоянного магнита с двумя полюсными наконечниками, охватывающими корпус 3. Дроссели 7 с шариковым клапаном выполнены в виде стального шарика, жестко вставленного /с фиксацией пайкой/ в меньшее основание витой конической пружины с возможностью перекрытия шариком отверстия в радиальной перегородки 5 камеры 3, 4 при соответствующем направлении движения ферромагнитной жидкости 6, и открытия этого отверстия при противоположном направлении движения жидкости 6.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Пусть, например, ферромагнитная жидкость 6 полностью заполняет верхний на чертежах отсек между радиальными перегородками 5, и ширина постоянного магнита примерно соответствует окружной длине данного отсека, то есть весь объем ферромагнитной жидкости 6 сосредоточен в зоне действия постоянного магнитного поля. Вся дроссели 7 с шариковым клапаном установлены в радиальных перегородках 5 с направлениями пропускания жидкости 6, совпадающими с направлением обхода камеры 3, 4 по ходу часовой стрелки /см. фиг.2/. Поэтому, при вращении камеры 3, 4 а рабочем режиме против хода часовой стрелки на фиг.2 ферромагнитная жидкость 6, удерживаемая постоянным магнитом 8, последовательно проходит сквозь отверстия дросселей 7, обеспечивая необходимый эффект демпфирования с стационарном режиме вращения. Обеспечение одновременно как эффективности демпфирования в данном рабочем режиме вращения, тек и минимально допустимых потерь мощности при вращении вследствие гидравлического сопротивления жидкости при ее перетекании из отсека в отсек достигается подбором диаметра отверстий дросселей 7, возможностью выполнения нескольких дросселей 7 на каждой из перегородок 5, а также изменением вязкости ферромагнитной жидкости 6 путем изменения /подбора/ требуемой величены напряженности магнитного поля постоянного магнита 8. При отклонении режима вращения ротора /вала 2/ от стационарного рабочего, сопровождающегося появлением крутильных колебаний /например, режим разгона, торможения, действие внешних вибрационных нагрузок, переходные процессы при действии внешних ударных нагрузок/ в один из двух полупериодов крутильных колебаний камера 3, 4 будет стремиться повернуться по часовой стрелке на фиг.2. При этом ферромагнитная жидкость 6, удерживаясь магнитом 8 на месте, закрывает отверстие в левом от нее на фиг.2 дросселе, препятствуя, тем самым, данному повороту камеры 3, 4. Это приведет к магнитному срыву возникающего колебательного режима и, естественно, к полному гашению паразитных крутильных колебаний в начальном периоде их возникновения.

Очевидно, что предложенное устройство, имея сравнительно простую конструкцию, позволяет не просто демпфировать паразитные колебания за счет эффекта диссипации энергии при дросселировании жидкости и т.п., а принципиально гасит данные колебания за счет срыва колебательного режима путем препятствия движению в одном из направлений в один из полупериодов колебаний. Устройство характеризуется широкими функциональными возможностями и может быть использовано в принципе как для режимов вращения, так и для поступательного перемещения.