Каждый толчок приводит к сравнительно небольшому скручиванию вала, но если частота вспышек совпадает с частотой свободных колебаний коленчатого вала, то действие их суммируется, и крутильные колебания могут возрасти настолько, что приведут к поломке вала. Совпадение частот свободных и вынужденных колебаний называется резонансом. Так как частота свободных колебаний есть величина постоянная для данного вала, а частота вспышек зависит от числа оборотов, то явление резонанса наблюдается лишь при определенном числе оборотов, которое называется критическим.
Во время резонанса напряжения в коленчатом валу достигают чрезвычайно больших значений. Работа двигателя становится неспокойной, коленчатый вал нагревается, а иногда происходит его поломка. Деформации кручения коленчатого вала тем значительнее, чем больше изменяется крутящий момент и чем меньше жесткость коленчатого вала. Жесткость коленчатого вала в значительной степени определяется его размерами. Коленчатые валы, имеющие шейки большого диаметра, обладают большей жесткостью. Чем длиннее вал, тем меньшей жесткостью он обладает. У валов, достаточно массивных и имеющих малую длину, резонанс наступает при очень большом числе оборотов, с которыми двигатель не работает в нормальных эксплуатационных условиях. К таким относятся коленчатые валы четырехцилиндровых двигателей.
У коленчатых валов с противовесами, а также у коленчатых валов шести- и особенно восьмицилиндровых двигателей, имеющих значительную длину, критическое число оборотов может быть в пределах нормальных эксплуатационных оборотов. В этом случае для обеспечения спокойной работы и во избежание возникновения чрезмерных напряжений на коленчатом валу устанавливается специальное устройство, уменьшающее или, как говорят, гасящее крутильные колебания. Это устройство так и называется — гаситель крутильных колебаний.
Во время работы двигателя наибольшие колебания имеет противоположный маховику передний конец коленчатого вала. Поэтому гаситель крутильных колебаний устанавливается на переднем конце коленчатого вала.
Гаситель крутильных колебаний представляет собой маховичок, соединенный с коленчатым валом не жестко, а при помощи слоя резины или листовых пружин и фрикционных дисков.
Если бы коленчатый вал вращался равномерно, гаситель не оказывал бы на него никакого действия и вращался бы вместе с ним. При возникновении крутильных колебаний вращение коленчатого вала происходит неравномерно. Маховичок гасителя вследствие инерции сохраняет равномерное вращение и благодаря упругому соединению смещается относительно коленчатого вала. Слой резины, соединяющий коленчатый вал с маховичком, при этом закручивается. Закрутка резины (или прогиб листовых пружин) вызывает появление переменного момента, действующего на коленчатый вал и изменяющего, или, как говорят, «расстраивающего», его колебания. Кроме того, энергия возникающих крутильных колебаний коленчатого вала частично поглощается работой трения в резине.
Таким образом, гаситель крутильных колебаний не прекращает колебаний вала полностью, но уменьшает их величину до допустимых размеров и изменяет резонансное число оборотов. Соответствующим подбором размеров гасителя крутильных колебаний устраняется опасность возникновения резонанса при эксплуатационных режимах работы двигателя.
При неудачном подборе гасителя хотя и обеспечивается уменьшение колебаний коленчатого вала в необходимой степени, однако в самом гасителе могут возникать такие большие напряжения, что он будет перегреваться и быстро выйдет из строя. В этих случаях устанавливаются двойные гасители крутильных колебаний, состоящие из двух гасителей с маховичками различной массы.
Рис. 22. Гаситель крутильных колебаний дизеля ЯАЗ-206: 1 и 6 - тарелки гасителя; 2 и 5 - слой резины; 3 и 4 - маховички; 7 - шкив; 8 - коленчатый вал
Вследствие того, что массы маховичков различны, их колебания при работе двигателя неодинаковы. Благодаря этому, хотя двойной гаситель и поглощает сравнительно большую энергию крутильных колебаний, в резине при этом не возникает чрезмерных напряжений, она не перегревается и гаситель работает в нормальных условиях.
(Перейдите к источнику по ссылке: www.autoinstruction.ru)
Двойной резиновый гаситель крутильных колебаний установлен на коленчатом валу шестицилиндрового дизеля ЯАЗ-206 (рис. 22). К торцу шкива 7, расположенного на переднем конце коленчатого вала 8, болтами крепятся тарелки 1 и 6 гасителя. С каждой из тарелок слоем резины 2 и 5 соединены маховички 3 и 4 (резина привулканизирована к поверхностям тарелки и маховичка).