当发动机运转时,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。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,传动机构磨损加剧,发动机功率下降,甚至使曲轴断裂。为了消减曲轴的扭转振动,许多发动机在扭转振幅最大的曲轴前端装有扭振减振器。
(1)曲轴扭振减振器的类型与结构
发动机常用的扭振减振器有橡胶扭振减振器、硅油扭振减振器和硅油-橡胶扭振减振器,如图2-88所示。
1)橡胶扭振减振器。如图2-88a所示,减振器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上,而减振器壳体与曲轴连接。发动机工作时,减振器壳体与曲轴一起振动,由于惯性质量滞后于减振器壳体,因而在两者之间产生相对运动,使橡胶层来回揉搓,振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收,从而使曲轴的扭振得以消减。图2-88b所示为带轮与橡胶扭振减振器的组合件;图2-88c所示为复合惯性质量减振器,它由扭转振动惯性质量和弯曲振动惯性质量复合而成,既能消减曲轴的扭转振动振幅,又能消减曲轴的弯曲振动振幅。
橡胶扭振减振器结构简单,工作可靠,制造容易,在汽车上广为应用,但其阻尼作用小,橡胶易老化,故在大功率发动机上较少应用。
2)硅油扭振减振器。如图2-88d所示,由钢板冲压而成的减振器壳体与曲轴连接。侧盖与减振器壳体组成封闭腔,其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与封闭腔之间留有一定的间隙,里面充满高黏度硅油。当发动机工作时,减振器壳体与曲轴一起旋转、一起振动,惯性质量则被硅油的黏性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大,因此它已近似作匀速转动,于是在惯性质量与减振器壳体之间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收,使扭振消除或减轻。
硅油扭振减振器减振效果好,性能稳定,工作可靠,结构简单,维修方便,应用日益普遍。但它的尺寸较大。
3)硅油-橡胶扭振减振器。如图2-88e所示,橡胶环主要作为弹性体,并用来密封硅油和支撑惯性质量。在封闭腔内注满高黏度硅油。硅油-橡胶扭振减振器集中了硅油扭振减振器和橡胶扭振减振器二者的优点。
许多曲轴扭振减振器上还有不连续的钢片,以产生曲轴转速的监测信号,用于发动机的计算机控制系统。(www.daowen.com)
图2-88 曲轴扭振减振器
a)橡胶扭振减振器 b)带轮-橡胶扭振减振器 c)复合惯性质量减振器(尼桑VH45DE) d)硅油扭振减振器 e)硅油-橡胶扭振减振器
(2)曲轴扭振减振器的检查
检查橡胶扭振减振器时,若发现减振器的壳与惯性盘之间的橡胶层脱层,出现相对转动,两者的装配记号(刻线)相错,说明扭振减振器已丧失了工作能力,应予更换。
硅油扭振减振器正常工作时,密封外壳应烫手。若无热感,则已失效,不能再用。
扭振减振器的质量是针对具体的发动机量身定做的,如果使用了不正确的减振器就可能使曲轴产生振动,易导致曲轴损坏。通过观察正时标记可识别出不正确的减振器,错误的减振器上的正时标记与气缸体前面的标记不能对齐。
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