四、曲轴的扭振与减振器 (1)扭振的概念 假设有一个弹性钢棒,其一端被固定,而另一自由端上有一个圆盘,如果把圆盘施加一个扭矩,将他转动某一角度,然后放开,则系统将在钢棒材料弹力及圆盘质量惯性力的作用下进行角振动,圆盘和弹性钢棒时而转到其平衡位置(静止时的位置)的这一边,时而又转到其平衡位置的另一边。这样的角振动,称为自由扭转振动;偏离平衡位置的{zd0}角度,称为振幅,其振动频率(即每分钟振动的次数)称为自由振动频率。圆盘质量越大及钢棒的刚性愈小,自振频率越小。 由于钢棒材料内部的分子之间有摩擦作用(称为阻尼),自由扭阵现象将逐渐衰减,振幅逐渐变小,{zh1}整个系统便停止振动。 (2)曲轴的扭振 柴油机的曲轴也不是{jd1}刚体,它与随同一起运动的活塞组、连杆组及飞轮等构成一个质量很大的弹性系统,在外力作用下,也会发生扭转振动。这样一个弹性系统,如图所示的情况:
其前端为自由端,其后端好像固定在飞轮前的附近,振动系统的质量分散在曲轴全长上。当柴油机的曲柄连杆机构和飞轮的尺寸、材料等一定时,这个弹性系统,也就是曲轴便有xx确定的自振频率。 (3)橡胶减振器 轮毂固定在曲轴上,减振体为圆环形,他们与中间的硫化橡胶层贴合。当曲轴旋转时,轮毂通过橡胶层带着减振体一起旋转,当曲轴发生扭转振动时,减振体由于惯性力图保持原来的运动状态,橡胶层便产生很大的交变剪切变形,吸收很多的扭振能量,使曲轴扭振减弱。 (4)硅油减振器 减振器壳体和盖板内密封一个惯量相当大的惯性盘,在壳体与惯性盘之间有狭窄间隙,间隙中充满硅油。当曲轴发生扭振时,固定在自由端的壳体因惯量小随曲轴一起振动,而惯性盘的惯量相对于壳体则很大,壳体与惯性盘之间产生相对角位移,粘度很大的硅油在狭窄的间隙中产生阻尼,衰减曲轴扭振能量。