Harmonisk dämpare

Harmonisk balanserande nedre remskiva på en fyrcylindrig motor

En harmonisk dämpare är en anordning monterad på den fria (tillbehörsdrivningen) änden av vevaxeln på en förbränningsmotor för att motverka vridnings- och resonansvibrationer från vevaxeln. Denna enhet måste vara interferenspassad på vevaxeln för att fungera på ett effektivt sätt. En interferenspassning säkerställer att enheten rör sig i perfekt takt med vevaxeln. Det är viktigt på motorer med långa vevaxlar (som raka sex eller raka åtta motorer) och V8 motorer med tvärplansvevar, eller V6 och raka tre motorer med ojämn skjutordning. Övertoner och torsionsvibrationer kan avsevärt minska vevaxelns livslängd eller orsaka omedelbart fel om vevaxeln går vid eller genom en förstärkt resonans. Dämpare är designade med en specifik vikt (massa) och diameter, som är beroende av dämpningsmaterialet/dämpningsmetoden som används, för att reducera mekanisk Q-faktor eller fuktiga vevaxelresonanser.

En harmonisk balanserare (ibland kallad vevaxeldämpare , torsionsdämpare eller vibrationsdämpare ) är samma sak som en harmonisk dämpare förutom att balanseraren inkluderar en motvikt för att externt balansera den roterande enheten. Den harmoniska balanseringsanordningen fungerar ofta som en remskiva för tillbehörsdrivremmarna som vrider generatorn, vattenpumpen och andra vevaxeldrivna enheter.

Behöver

Behovet av en dämpare kommer att bero på åldern på motordesignen, dess tillverkning, styrka hos komponenterna, användbart kraftband, varvtalsområde och, viktigast av allt, [ ^{citat behövs ]} kvaliteten på motorns stämning. Motorns stämning, särskilt i datorstyrda applikationer, kan ha en dramatisk effekt på hållbarheten, [ ^{citat behövs ]} låtens aggressivitet sätter motorn i riskzonen för detonation som kan vara katastrofal för alla roterande komponenter. Moderna (ungefär 1988+) DOHC, SOHC flat 4, flat 6, flat 8 och flat-plane V8 har inget behov av denna enhet. Med eller utan närvaro av en dämpare kommer en vevaxel att fungera som en vridfjäder i viss utsträckning. Impulser som appliceras på vevaxeln av vevstängerna kommer att "linda" denna fjäder, som kommer att svara (som ett fjäder-massasystem ) genom att linda av och återlinda i motsatt riktning. Denna vevaxellindning kommer vanligtvis att dämpas naturligt. Vid vissa rotationshastigheter för vevaxeln kan emellertid sådan lindning överlappa vevaxelns naturliga resonansfrekvens, vilket ökar frekvensens amplitud och eventuellt leda till vevaxelskador.

Vridningsvevaxelrörelse och övertoner

Varje gång en cylinder avfyras överförs kraften från förbränningen till vevaxelns axeltapp. Stångtappen avböjs i en vridningsrörelse till viss del under denna kraft. Harmoniska vibrationer är resultatet av vridrörelsen som tillförs vevaxeln. Dessa övertoner är en funktion av många faktorer inklusive frekvenser som skapas av den faktiska förbränningen och de naturliga frekvenser som metallerna skapar under påfrestningar från förbränning och böjning. I vissa motorer kan vevaxelns vridningsrörelse vid vissa hastigheter synkroniseras med de harmoniska vibrationerna, vilket orsakar resonans . I vissa fall kan resonansen belasta vevaxeln så att den spricker eller helt misslyckas.

Motverkar vridningsvevrörelser och harmoniska vibrationer

Den harmoniska balanseringen hjälper till att minimera vridningsvevaxelns övertoner och resonans. Spjället är sammansatt av två element: en tröghetsmassa och ett energiavledande element. Oftast tillverkat av gummi, kan detta element vara sammansatt av en syntetisk elastomer, en koppling, en fjäder eller vätska. Massan motverkar vridningsvevens rörelser och absorberar i samverkan med det energiavledande elementet de harmoniska vibrationerna.

Konstruktion

En OEM-dämpare består av en yttre massa bunden/vulkaniserad till ett inre nav. En eftermarknadsprestandadämpare består av en massa som fästs/monteras på ett hus (stål, aluminium, titan, etc.) baserat på de olika typerna av spjäll och där massan styrs olika. De tre första använder äldre teknik; Först är spjället av vätsketyp som omger massan nedsänkt i höljet som sedan binds eller svetsas samman. Den andra är typen av o-ring som omger massan med ett antal o-ringar när den sitter i sitt hus. För det tredje är friktionstypen som har kopplingar och fjäder som verkar på massan inuti det yttre huset. Fjärde är den nyaste typen där massan sitter över och är fäst en elastomerring som sedan fästs på det yttre huset. Vevaxeln och dämparen blir tillsammans (i sin vridningsrespons) ett fjäder-massa-dämpningssystem igen, vilket bara kan uppstå genom att de två är interferenspassade.

Motordesign, material och andra faktorer

Med tiden har motorutvecklingen kontinuerligt utvecklats inom nästan alla områden från material, drift och funktion. Många av framstegen leddes av de japanska tillverkarna eftersom de har gjort kvalitet och hållbarhet till hörnstenen i sina program. Japanerna avancerade spridningen av smidda vevaxlar med roterande enheter på 0 gram balans. Smidda vevaxlar är mycket starkare och är betydligt mindre benägna att uppvisa skadliga vridningsrörelser i vevaxeln, vilket också dämpar harmoniska frekvenser. Denna utveckling har också sett tillsatsen av smidda stänger och kolvar initialt i forcerade induktionsmotorer och på senare tid i normalt aspirerade motorer. Att lägga till dessa ytterligare smidda komponenter ökar motorns styvhet vilket minskar oron för vevaxelskador ytterligare. Med tillkomsten av datorstödd design och finita elementanalys kan tillverkare nu hitta och omkonstruera svagare områden. Oavsett vissa av dessa förbättringar, har vissa motorer, som den traditionella V8:an, en avfyrningsordning som av naturen är benägen att övertoner, vilket kräver användningen av denna enhet. Den platta V8:an, som traditionellt används i mer exotiska motorer, lider inte av övertonerna och kan därför använda en solid odämpad enhet. Moderna (ungefär 1988+) DOHC, SOHC Flat 4, Flat 6, Flat 8, Flat Plane V8 har inget behov av denna enhet. Under årens lopp använder många av dessa motorer massivt gjutjärn eller aluminium vevremskiva eller hörbar NVH-dämpare (minskar motorljud som hörs i passagerarutrymmet). Audible NVH har varit den största faktorn i OE-tillverkarens beslut i hela fordonet. Dessutom är remskivorna på dessa motorer löst monterade med en platspassning som utesluter eventuell potential att fungera som en motorskyddsdämpare.

Identifiering

Dämparen kommer att monteras framtill på motorn (mittemot kopplingen eller transmissionen ) precis utanför kåpan på kamkedjan, kugghjulen eller remmen och bakom tillbehörsdrivremskivan (som kan bära en eller flera V, serpentin eller kuggremmar.) I äldre fordon var remskivan och spjället separata enheter som skruvades ihop. I sena modellfordon har de två kombinerats till en enhet. Tidsmärken är nästan alltid graverade för att ställa in tändningstiden.

Underhåll

OE-dämpare tillverkas huvudsakligen med gummi som bindemedel mellan det inre navet och den yttre massan. Gummi är känsligt för drifts- och miljöfaktorer. Gummi har bara en begränsad förmåga att motstå driftstemperaturer plus eventuella vätskor som kan leta sig in i spjället. De är också känsliga för låga temperaturer som kan göra gummit sprött. Eventuell sprickbildning i elastomeren (gummit) skulle vara en omedelbar indikator på behovet av att byta ut enheten. OE-dämpare måste vara balanserade, såvida de inte fungerar som en extern balanserare (Harmonic Balancer), eftersom kvaliteten på materialen (vanligtvis gjutjärn eller sintrat järn) inte lämpar sig för acceptabla/perfekta balansspecifikationer direkt från tillverkningen. De flesta eftermarknadsdämpare är ombyggnadsbara, exklusive vätsketypen. När de används i racing (drag, cirkelbana, roadrace, etc.) kräver de regelbunden inspektion för att säkerställa att de fungerar korrekt. Vid användning på gatudrivna fordon kan dämpartillverkaren tillhandahålla inspektions- och serviceintervall baserat på detaljerna för motorn som dämparen används på.

Effekter av borttagning

Detta kommer att bero på ett antal faktorer från kvaliteten på motormaterial som används för att balansera motorn till typen av vevaxeldesign, kvaliteten på motoravstämningen och mer. Motorer har kontinuerligt förbättrats i nästan alla aspekter, men viktigast av allt vad gäller kvaliteten på de material som används och deras tillverkning (även diskuterat i Motordesign, material och andra faktorer ovan). Dessa förbättringar sträcker sig från smidda vevaxlar, kolvar och stänger till andra roterande komponenter. Motorbalansen har också förbättrats avsevärt genom mer avancerade balanseringstekniker och motorkomponenter av högre kvalitet som gör balanseringsprocessen enklare. Många OE-tillverkare har uppnått en balans på 0 gram i sin produktion sedan 1980-talet. Vevaxeldesign är också en faktor eftersom tvärplansvevaxlar kan vara mest mottagliga för inre harmoniska skador. Plana vevaxlar, I-format och H-formatmotorer uppvisar inte dessa problem men kan nå extrema uteffekt- och varvtalsnivåer där en harmonisk dämpare kan vara nödvändig. Sist är kvaliteten på låten som kan vara en av de viktigaste faktorerna på grund av alla möjliga negativa kopplingar till dåliga låtar från detonation till över-boosting. Andra faktorer som kolvtappsförskjutning, TDC-uppehållstid och slaglängd kan vara faktorer men är främst begränsade till tvärplansmotorer.

Ursprunglig uppfinning

Både Frederick Henry Royce och Frederick W. Lanchester har starka anspråk på uppfinningen av vibrationsdämparen, med den senaste forskningen som visar att Rolls-Royce använder en vibrationsdämpare för vevaxel (friktion) på sina 1906 30HP-modeller ; Royce hade dock inte lämnat in det för patent. Lanchester hade utvecklat en teoretisk viskös design med flera plattor 1910 (patent 21 139, 12 september 1910). Denna design antogs av Daimler Company och användes på deras sexcylindriga motorer under ett antal år. Royce utvecklade en viskös dämpare 1912 som sedan vidareutvecklades och fördes vidare till B60-motorn på 1950-talet.

Se även

externa länkar