Термометрирование демпфера крутильных колебаний коленчатого вала автомобильного восьмицилиндрового дизеля

Полный текст

Введение

Для демпфирования крутильных колебаний коленчатого вала применяют демпферы. Для этого, как правило, используют два типа демпферов: резиновые и жидкостные (силиконовые) [1]. Резиновые демпферы по конструкции проще, но они могут быть эффективны только на одной резонансной частоте и не могут размещаться в закрытом пространстве из-за возможности перегрева.  Жидкостные демпферы, как показывает опыт, эффективны практически во всем диапазоне рабочих частот вращения коленчатого вала (рис.1 и 2).

Рис. 1.  Эффективность демпфирования вибраций стяжного болта передней коренной опоры дизеля 4Ч13/12: 1 – без демпфера крутильных колебаний; 2 – с демпфером

Рис. 2. Эффективность демпфирования крутильных колебаний коленчатого вала жидкостным демпфером дизельного двигателя 4Ч13/12:1 – без демпфера; 2 – с демпфером

Конструктивно жидкостные демпферы размещаются в закрытом пространстве без наличия принудительного охлаждения. Как известно, эффективность демпфирования зависит от вязкости применяемой жидкости, а вязкость зависит от температуры.

Исследованию подвергался жидкостной демпфер с установленными термопарами согласно рис. 3

Рис. 3 Схема установки термопар на демпфере.

Оценка эффективности демпфера производилась по величине максимальной амплитуды угла закрутки носка коленчатого вала, замеренной при работе двигателя по внешней скоростной характеристик. Тепловое состояние демпфера исследовалось при 2400 мин-1 частоты вращения коленчатого вала, нагрузка -100%. Замер температур производился в течении 1 часа работы двигателя через каждые 5 мин.

При работе двигателя без демпфера наблюдаются две резонансные частоты вращения коленчатого вала. Максимальные амплитуды углов закрутки носка коленчатого вала составляет 0,252° и 0,186° при 1750 и 1950 мин-1 с 8 и 7 моторными гармониками, соответственно. Для сравнения максимальное значение амплитуды угла закрутки носка коленчатого вала на двигателе дизельном 4Ч12/13 составляет 0,22°. Следовательно, угол закрутки коленчатого вала двигателя дизельного 4Ч13/12 на 14,5% больше, чем у двигателя дизельного 4Ч12/13.

Демпфер крутильных колебаний полностью устраняет резонанс. Амплитуда углов закрутки снизилась на этих режимах в 1,59; 2,5 раза. Максимальные углы закрутки коленчатого вала на двигателе с демпферами составляют 0,198° при 2400 мин-1.

Из анализа результатов торсиографирования следует, что эффективность работы демпферов практически идентичны. Оба демпфера эффективно работают в диапазоне 1600…2000 мин-1 частоты вращения, в диапазоне свыше 2000 мин-1   демпфера не уменьшают амплитуды углов закрутки коленчатого вала.

На рис. 4 и рис. 5 представлены результаты термометрирования демпферов. Из анализа результатов термометрирования следует, что температура во всех точках замеров практически совпадает.

Рис. 4 Зависимость угла закрутки коленчатого вала, температуры масла и демпфера (вариант 1) в т. 2, 3, 4 от времени прогрева при 2400 мин-1

Рис. 5 Зависимость угла закрутки коленчатого вала, температуры масла и демпфера (вариант 2) в т. 2, 3, 4 от времени прогрева при 2400 мин-1

После 30…35 мин. прогрева температура демпферов стабилизируется и через 60 мин. Работы двигателя на режиме, составляет для демпферов 90 ° и 85° градусов соответственно.

Характер изменения теплового состояния демпферов совпадает с характером изменения температуры масла в поддоне двигателя. Следовательно, тепловое состояние демпферов определяется температурой масла в поддоне двигателя. Изменение угла закрутки носка коленчатого вала в процессе прогрева незначительно для обоих вариантов демпферов. Разница между максимальным и минимальным значениями углов составляет 0,006…0,008°. Исключение составляют первые 5 мин прогрева демпфера вариант 2 (рис.5), где разница составляет 0,025°.

При работе дизельного двигателя без демпфера крутильных колебаний коленчатого вала возникает резонанс с 8-ой моторной гармоникой при 1750 мин-1, угол закрутки при этом составляет 0,252°.

Демпфер крутильных колебаний полностью устраняет указанный резонанс. Максимальная амплитуда крутильных колебаний на двигателе с демпфером составляет 0,198° при 2400 мин-1.

Место расположения канавки на опорной поверхности демпфера (канавка в центре, канавка смещена на край) не влияет на эффективность работы демпфера. Тепловое состояние демпферов определяется температурой масла в поддоне двигателя и не зависит от расположения точек замеров в корпусе.

Заключение

Тепловое состояние гасителей определяется температурой масла в поддоне двигателя и не зависит от расположения точек замеров в корпусе. Угол закрутки носка коленчатого вала при работе в течении часа на режиме 2400 мин^-1 меняется незначительно.

Об авторах

Альбина Рустамовна Костина

Автор, ответственный за переписку.
Email: satullaevaar@gmail.com
SPIN-код: 2612-7997
Россия

Вячеслав Николаевич Никишин

Email: VNNikishin@kpfu.ru
SPIN-код: 6978-1196

Список литературы

Дополнительные файлы