自调频橡胶减振器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及自调频橡胶减振器，属于抗离心力的减震器技术领域。
【背景技术】
[0002] 曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着 内燃机工作的可靠性，它在运行过程中会产生扭振，当扭振剪切应力超过轴系所能承受的 应力时，轴系将发生断裂。扭振减振器是目前广泛采用的减小扭转振动振幅，减小激振能量 与增加阻尼消耗能量的有效方法，避免轴系剪切应力过大造成轴系断裂，而且较低的扭振 对降低发动机的噪声有利。在实践中发现，某些发动机的某一阶次扭振相对其它阶次扭振 更大，因此目前尚缺少一款使其对这阶次的扭振抑制效果更加明显的减振器。 【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有减振器存在的上述缺陷，提出了一种自调频橡胶 减振器，发动机转速升高时，利用离心力使减振器惯性体有效惯量减小，实现橡胶减振器固 有频率变大，使得轴系扭振一直处于被抑制的状态，从而实现轴系减振的目的。
[0004]本实用新型是采用以下的技术方案实现的：本实用新型所述的自调频橡胶减振 器，包括与曲轴连接的轮毂、惯性环和两者中间的橡胶层，惯性环的沟槽内活动固定有活动 惯性块，活动惯性块通过连杆与离心球相连，离心球和轮毂之间设置有弹簧。
[0005]进一步地，活动惯性块在惯性环上的沟槽内滑动设置。
[0006] 进一步地，当发动机转速降低时，离心球产生的旋转离心力和弹簧产生的弹力的 作用使活动惯性块保持受力平衡。
[0007]进一步地，当发动机转速升高时，离心球跟活动惯性快的离心力都会变大，离心球 会往外移动，而活动惯性快则往里移动，惯性环惯量随着转速的升高而降低。
[0008] 进一步地，离心球至少设置有一个。
[0009]进一步地，减振器惯性环上沟槽的形状根据需要的调节轴系的扭振曲线定制，改 变活动惯性块的轨迹。
[0010] 本实用新型的核心在于:使橡胶减振器的固有频率具有可变性，从而实现最佳减 振效果。利用了杠杆原理，实现了活动惯性块能够克服离心力的作用向曲轴侧移动，使橡胶 减振器固有频率向希望的方向变化。可以设计活动惯性块的滑动轨迹，实现对轴系扭振曲 线形状的精确控制。
[0011] 本实用新型的有益效果是：
[0012] (1)本实用新型所述的自调频橡胶减振器，当橡胶减振器固有频率无法改变时，减 振器只能在发动机的一定转速范围实现良好的减振效果。通过改变惯性环惯量来实现减振 器固有频率的自动调节，不但可以实现减振器在全转速范围内时间发动机轴系的减振，还 能降扭振控制在一个很低的水平；
[0013] (2)本实用新型所述的自调频橡胶减振器，根据杠杆原理，利用离心球产生的惯性 力，使得活动惯性块在转速升高的情况下能够向曲轴侧移动从而降低惯性环的有效惯量， 实现了减振器固有频率的增加；
[0014] (3)本实用新型所述的自调频橡胶减振器，可以通过改变减振器惯性环上沟槽的 形状，改变活动惯性块的轨迹，从而精确调节轴系的扭振曲线。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型的轴系模型图。
[0016] 图2是自由端曲轴的扭振曲线图。
[0017]图3是本实用新型的结构示意图。
[0018]图4是本实用新型的剖视图。
[0019]图中：1惯性环;2活动惯性块;3离心球;4弹簧;5橡胶层;6轮毂;7连杆。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0021] 橡胶减振器是由与曲轴连接的轮毂6、惯性环1和两者中间的橡胶层5构成。减振器 的结构对轴系扭振影响是巨大的，将发动机及外接轴系的模型简化成如图1所示。图1中，Id 是减振器惯性环1的转动惯量，Kd是橡胶的刚度，Cd是橡胶产生的阻尼系数，Ad是惯性环1的 扭振幅值，Ie是发动机轴系的惯量(包括减振器轮毂6、曲轴、活塞、连杆7等，不包括飞轮），Ke 是轴系的刚度，~2 =IWI^轴系本身的固有频率(不带减振器惯性环l)，Ae是曲轴的扭振 幅值。1一4是缸压变化对轴系产生的周期性激励，其中1是该周期激励的幅值，co为周期 性激励的频率。
[0022] 这实际上是一个有阻尼的动力减振器，这个二自由度组合系统的振动微分方程为 [0023 ] 1/乂 +式一 4 + ?夺-袅遠豸孩=对.⑴
[0024]解这个微分方程，可得到曲轴的扭振幅值Ae，见公式(2)，以及惯性环1的扭振幅值Ad，见公式(3)。
[0027] 由公式(2)可以得到曲轴的扭振幅值I随着激励频率co变化的曲线图2。图中给出 了匹配了三个不同减振器的曲轴扭振曲线，三个减振器的惯性环1具有不同的惯量。其中蓝 色曲线对应着惯性环1惯量为0.05kg?m2的减振器，绿色曲线对应着惯性环1惯量为 0.04kg?m2的减振器，红色曲线对应着惯性环1惯量为0.03kg?m2的减振器。从图中可以看 出，每条曲线都有两个波峰，各自的峰值频率及波峰值分别如下表所示。
[0028] 表1惯性环不同惯量的减振器的扭振峰值
[0029]
[0030]由表1可知，扭振曲线的第1个波峰随着惯性环1惯量的降低，其波峰中心频率会变 大，而且峰值也会变大，第2个波峰随着惯性环1惯量的降低，其波峰中心频率也会变大，而 且峰值会变小。值得关注的是，两个波峰中间的波谷地带，这个区域的扭振是最小的，而且 随着惯性环1惯量的降低是往高频率区域移动的。这意味着，可以利用这个波谷地带，使发 动机在不同转速下运行时，曲轴的扭振一直处在很低的水平。事实上，具有不同惯量惯性环 1的减振器安装在发动机上，减振器的惯性环1惯量大小规律为:转速不同相当于激励频率 不同，横坐标表征实际上是一样的，因此，发动机6阶次的扭振变化规律跟理论上扭振变化 规律是一致的。
[0031] 因此设计一款减振器，其惯性环1惯量随着转速的升高而降低，设置好减振器的各 项参数，可以实现某阶次"曲轴的扭振一直处在波谷地带"，降低轴系的扭振。事实上，某些 发动机只有单个阶次扭振特别高，这样的减振器可以显著的的降低这类发动机的轴系扭 振。
[0032] 本实用新型设计的减振器，在转速较低的情况下，惯性环1具有较大的惯量，此时 减振器具有较低的固有频率，而转速较高的情况下，惯性环1具有较小的惯量，此时减振器 具有较高的固有频率，从而使减振器达到自调频的目的。该减振器由惯性环1，活动惯性块 2,离心球3,弹簧4,橡胶层5,轮毂6,连杆7组成，如图3和图4所示，其中活动惯性块2能够在 惯性环1上的沟槽内滑动。
[0033]当发动机以转速n旋转时，由于离心球3产生的旋转离心力和弹簧4产生的弹力的 作用，活动惯性块2保持受力平衡。当发动机转速升高到m时，离心球3跟活动惯性快2的离 心力都会变大，不过由于杠杆原理离心球3产生的力矩更大，它会往外移动，而活动惯性快2 则往里移动，而弹簧4被拉伸产生更大的力，直到达到一个新的平衡状态。此时活动惯性块2 更靠里，造成惯性环1有效惯量变小，从而实现惯性环1惯量随着转速的升高而降低的目的。 [0034]当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新 型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实 用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围 内。
【主权项】
1. 一种自调频橡胶减振器，其特征在于:包括与曲轴连接的轮毂(6)、惯性环（1)和两者 中间的橡胶层(5 )，惯性环（1)的沟槽内活动固定有活动惯性块(2 )，活动惯性块(2)通过连 杆(7)与离心球(3)相连，离心球(3)和轮毂(6)之间设置有弹簧(4)。2. 根据权利要求1所述的自调频橡胶减振器，其特征在于:活动惯性块(2)在惯性环（1) 上的沟槽内滑动设置。3. 根据权利要求1所述的自调频橡胶减振器，其特征在于：当发动机转速降低时，离心 球(3)产生的旋转离心力和弹簧(4)产生的弹力的作用使活动惯性块(2)保持受力平衡。4. 根据权利要求1所述的自调频橡胶减振器，其特征在于：当发动机转速升高时，离心 球(3)跟活动惯性快的离心力都会变大，离心球(3)会往外移动，而活动惯性快则往里移动， 惯性环(1)惯量随着转速的升高而降低。5. 根据权利要求1所述的自调频橡胶减振器，其特征在于:离心球(3)至少设置有一个。6. 根据权利要求1所述的自调频橡胶减振器，其特征在于:减振器惯性环（1)上沟槽的 形状根据需要的调节轴系的扭振曲线定制，改变活动惯性块(2)的轨迹。
【专利摘要】本实用新型涉及自调频橡胶减振器，属于抗离心力的减震器技术领域。其解决了现有技术存在的轴系剪切应力过大造成轴系断裂和发动机噪声过大的问题。本实用新型包括与曲轴连接的轮毂、惯性环和两者中间的橡胶层，惯性环的沟槽内活动固定有活动惯性块，活动惯性块通过连杆与离心球相连，离心球和轮毂之间设置有弹簧。当发动机转速升高时，利用离心力使减振器惯性体有效惯量减小，实现橡胶减振器固有频率变大，使得轴系扭振一直处于被抑制的状态，从而实现轴系减振的目的。本实用新型可广泛运用于抗离心力的减震器场合。
【IPC分类】F16F15/121, F16F15/26
【公开号】CN205371451
【申请号】CN201620011940
【发明人】曹精明, 张中业, 冷振波, 周帅, 姚敏
【申请人】潍柴动力股份有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月7日