曲轴扭振减振器

曲轴扭振减振器

1曲轴扭振

当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振。对扭转振动而言, 由于曲轴较长,扭转刚度较小, 而且曲轴轴系的转动惯量又较大, 故曲轴扭振的频率较低, 在内燃机工作转速范围内容易产生共振,当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。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的可靠性。因此, 扭转振动是内燃机设计过程中必须考虑的重要因素。为了消减曲轴的扭转振动，现在汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭振减振器。

2扭振减振器的功能及种类

为了消减曲轴的扭转振动，现在汽车发动机多在扭振振幅最大的曲轴前端装置扭振减振器。它的功能简单介绍有以下三个方面：

(1) 消减曲轴扭转振动，提高曲轴的疲劳寿命，减少应力水平；

(2) 传递扭矩，衰减扭矩波动；

(3) 减少整车的振动、噪音。

减振器就其特性而言，可分为三大类：

动力减振器，主要依靠它的动力效应改变轴系的自振频率，使之移出工作转速范围，达到避振目的，如弹簧式和摆式动力减振器等；阻尼减振器，主要依靠固体的摩擦阻尼或液体的粘性阻尼来吸收干扰力矩输入系统的振动能量，以减小振动，如橡胶减振器和硅油减振器等；复合减振器，就是既有调频作用，又有阻尼降幅作用，如硅油橡胶减振器和硅油弹簧减振器。

目前应用最多的就是橡胶减振器和硅油减振器。其中橡胶减振器广泛应用于汽油发动机，硅油减振器主要应用于。目前用于汽车橡胶减振器主要是单级减振器（只有一个惯性质量），但是，随着轿车发动机的轻量化和大功率化，单级橡胶阻尼式减振器的减振效果已满足不了曲轴系统扭转振动控制的要求，目前在一些轿车发动机上已经采用了多级的橡胶阻尼式减振器。以下是几种国内外常见的减振器。

2.1单级扭振减振器

图2.1为常见结构形式的单级扭振减振器。1为减振器壳体，2为硫化橡胶层，3为减振器惯性质量。

图2.1单级扭振减振器

2.2多级并联式扭振减振器

图2.2 为两级并联式扭振减振器。零件7 为轮毅，是扭振减振器与发动机曲的连接件；钢圈1 和带轮2（齿圈）为紧配合，合成为一个惯性环，与橡胶件8组成为一级扭振减振器。摩擦环6 和5 为由特氟龙材料制成的部件，因此带轮2和轮毅7 之间可以相互转动。惯性环4 为另一惯性质量，与橡胶件3 组成另一个扭振减振器。橡胶件3 一侧硫化在轮毅7 上，另一侧则硫化在惯性质量上，因此，图2.2 所示的扭转减振器为两级并联式扭振减振器。

图2.2两级并联式扭振减振器图2.3三级并联是扭振减振器

图2.3 为三级并联式扭振减振器的结构图。轮毅8 为扭振减振器与曲轴的连接件。橡胶件2、6 和10 的一侧与轮毅3、7、9 硫化在一起，另外一侧分别与惯性环1、带轮5 和11 硫化在一起。摩擦环4 由特氟龙材料制成，因此摩擦环4与带轮(兼作惯性环)5 之间可以相互转动。惯性环1 与橡胶件2、带轮5 与橡胶件6、带轮（兼作惯性环）11 与橡胶件10 组成三级并联式扭转减振器。

2.3多级串联式扭振减振器

图2.4 为两级串联式扭振减振器结构图。轮毅7 为扭振减振器和曲轴前端的连接件，惯性环5 和轮毅，之间的连接为紧配合，两者组成一惯性质量。橡胶件6 的一侧与轮毅7 硫化在一起，另一侧与惯性环1 硫化在一起。橡胶件2 的一侧与惯性环1 硫化在一起，另外一侧与带轮（兼惯性环）3 硫化在一起。摩擦环4是由特氟龙材料制成的钢圈，因此带轮3 和摩擦环4 之间可以相互转动。由于带轮3 和橡胶件2 组成的扭转减振器是串联连接在由惯性环1 和5 合成的惯性质量和橡胶件6 组成的扭振减振器上的，因此图2.4 所示的扭振减振器为两级串联式扭振减振器。

图2.4两级串联式扭振减振器

2.4硅油扭振减振器

图2.5为硅油减振器的结构简图，1为壳体，2为惯性圆盘，3为硅油，4为耐磨衬套。惯性圆盘装在壳体内，可绕光滑耐磨的减磨衬套自由转动，惯性圆盘与壳体间有一定的间隙，间隙内充满硅油。硅油减振器的壳体固联在曲轴前端，与曲轴系统一起运动。当曲轴系统发生扭振时，由于惯性圆盘转动惯量较大，它的运动总是滞后于壳体的运动，此时间隙中硅油的黏性阻尼就会消耗振动能量，从而达到减弱曲轴系统扭转振动的目的。硅油减振器密封较困难，硅油与空气接触

吸收水分时容易变质，减弱减振器减振效果。

图2.5硅油扭振减振器

2.5硅油-橡胶复合式扭振减振器

图2.6 为硅油- 橡胶复合式扭振减振器结构图。轮毂12 与发动机曲轴相连接，轮毂1、11 与轮毂12 为紧配合。橡胶件2 的两侧分别与轮毂1 和带轮( 兼惯性环)5 硫化在一起，带轮5 与橡胶件2 共同组成橡胶阻尼式扭振减振器。钢圈3、4、6 和10 由特氟龙材料制成，与它们相连接的两个物体之间可以相互转动。惯性环9 为硅油减振器惯性环，它与由轮毂11、7 和8 之间组成的密封腔之间充满硅油，硅油与惯性环9 组成一级硅油阻尼式扭振减振器。由于橡胶阻尼式扭振减振器( 由弹性阻尼原件和惯性原件组成) 和硅油阻尼式扭振减振器为并联的形式，因此，图42.6所示的曲轴减振器为二级并联硅油- 橡胶复合式扭振减振器。

图2.6硅油-橡胶复合式扭振减振器

2.6弯曲复合式扭振减振器

图2.7 为弯曲复合式减振器结构图。轮毂4 为减振器与曲轴前端的连接件，轮毂3 与轮毂4 之间为紧配合，因此，轮毂3 可以视为轮毂4 的一部分。带轮1 兼作惯性环，与橡胶件2 一起组成一个扭转减振器，惯性环6 与橡胶件5 组成弯曲减振器。

图2.7弯曲复合式扭振减振器