[发明专利]一种柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法

说明书

本发明公开了一种柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法，本发明针对卷簧组的变形过程将卷簧扭振减振器的刚度计算分为四个阶段。本发明通过其四个阶段的转角计算，进而通过程序迭代计算其刚度的大小。本发明设计合理，计算精度高，进而可以对其簧片的厚度、各个簧片间的厚度、限位块的尺寸进行合理筛选。

技术领域

本发明属于一种柴油机技术领域，特别涉及针对柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法，其中对卷簧组的变形过程分为四个阶段。

背景技术

柴油机卷簧扭振减振器广泛应用于船舶柴油机领域中。其结构主要由内件、外件、卷簧组、限制块和两侧挡板等零件组成并安装在柴油机曲轴自由端上，从而减轻柴油机曲轴系的扭转振动，降低由此而带来的噪声和对轴系强度的影响，增加了发动机曲轴系的工作可靠性。

目前，人们研究的柴油机卷簧扭振减振器容易以热老化的形式损坏，使得发动机轴系振幅增加，曲轴磨损加剧，整机噪声增大，从而降低了其使用寿命。所以需要一种柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法对其进行优化设计，让其具有阻尼大、运行可靠、寿命长和排列组合灵活等优点。

经文献检索发现，柳欣生等人在《铁道机车与动车》1984(9)No.9，9～15上发表的文章“16V280ZJ型柴油机扭振卷簧减振器的试验研究”，该文对扭振卷簧减振器的结构特点,试验装备及作用原理,试验方法与试验结果进行了介绍，只给出了一个经验公式，此公式只能计算线性刚度，且要求各簧片的厚度按比例变换，使用起来很受限制。目前为止其理论结合数值的刚度计算方法还未见相关文献中出现。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法，应用该方法可以达到非常高的计算效率和精度，从而提高其经济性和适用性。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明所述的一种柴油机卷簧扭振减振器刚度计算方法，将卷簧组的变形过程分为四个阶段，其中为了简化计算，只取单个簧片中线的一半来描述变形，簧片变形采用自然坐标或弧长坐标来表达簧片切线转角的变化，其四个阶段的转角计算公式是基于曲梁弯曲模型得出的，计算过程是从卷簧组中间向边缘按照一定的弧长步长逐步计算的，具体为：

1)第一阶段，其特征为:簧片变形过程中，各个部分曲率均小于限位块外圆曲率，即限位块对簧片没有接触力作用。除了最内侧簧片，各簧片的限位曲率应考虑其内侧各簧片的厚度因素。

前段簧片转角公式为：

后段转角公式为：

其中，s₀和分别为y＝0时的弧长和转角，且有

2)第二阶段，其特征为：簧片接触发生前，开口处达到限位状态。即簧片各处曲率半径均大于限位块半径时，簧片开口处接触限位销支座，簧片开口将不再缩小，但簧片开口处，会沿限位块支座滑动。

转角公式为：

3)第三阶段，其特征为：簧片在限位发生前，弯曲的曲率足够大，达到接触状态。此阶段，随着负荷的增加，接触区域会不断增加，开口不断缩小。

前段转角公式为：

后段转角公式为：

4)第四阶段，其特征为：接触和限位状态同时发生。此阶段，随着负荷的增加，接触区域会不断增加，簧片开口接触限位块支座，开口大小不再变换，簧片开口处不断沿限位块支座外移。

转角公式为：