Гидропульсационная установка

 

ОПИ(АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

307298

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10Х.1967 (Ж 1154323/25-28) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21 VI.1971. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания ЗОХ111.1971

МПК G 01п 3/36

G 01m 7/00

Комитет ао делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 620.178.311.5 (088.8) Автор изобретения

Ю. Е. Тябликов

Заявитель

ГИДРОПУДЬСАЦИОННАЯ УСТАHOBКА

Изобретение относится к технике создания мощных механических колебаний, а именно к гидравлическому возбуждению переменных нагрузок и движений, и предназначено для использования в технике механических испытаний, а также для технологических процессов, основанных на использовании вибраций.

Известны гидропульсационные установки, содержащие гидропульсатор в виде блока цилиндров с расположенными в них плунжерами, привод возвратно-поступательного движения плунжеров, вращающийся или колеблющийся золотник, входные каналы которого гидравлически связаны с цилиндрами в фазовом соответствии с расположением цилиндров в блоке, и исполнительный механизм, подключенный к выходным каналам золотника.

B известной установке золотник гидропульсатора объединен с блоком цилиндров и приводом движения плунжеров в едином агрегате.

Недостатками известной установки являются сложная цепь взаимно подвижных сопряжений узлов гидропульсатора, от которых требуется обеспечение герметичности между соответствующими полостями и каналами, а также необходимость передавать энергию возбуждения высокочастотным пульсирующим потоком по гидрокоммуникациям большой протяженности. Это приводит к увеличению гидродинамических потерь и ограничению частоты возбуждения.

Целью изобретения является повышение герметичности взаимно подвижных сопряжений, а также сокращение протяженности высокочастотных гидрокоммуникаций за счет удлинения низкочастотных, т. е. снижение гидродинамических потерь и повышения частоты возбуждения. Для этого золотник предлагае10 мой установки расположен вне блока цилиндро,в.

Цилиндры в блоке гидропульсатора расположены линейно, а привод возвратно-поступательного движения плунжеров осуществлен

15 кулачковым валом.

Цилиндры в блоке гидропульсатора расположены параллельно оси вращения вала привода, выполненного в,виде наклонной торцовой шайбы.

20 Для улучшения технологичности конструкции блок цилиндров выполняют неподвижным.

На фиг, 1 изображена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 — схема линейного расположения цилиндров в блоке; на фиг. 3—

25 схема аксиального расположения цилиндров в блоке.

Гидропульсационная установка содержит гидропульсатор в виде блока 1 цилиндров 2 с расположенными в них плунжерами 8. Ци30 линдры в блоке могут быть расположены раЗО7298

3 диально (см. фиг. 1), линейно (см. фиг. 2) или аксиально (см. фиг. 3). Блок цилиндров снабжен приводом возвратно-поступательного движения плунжеров, выполненным в виде общего кулачка 4, кулачково,о вала 5 или наклонной шайбы б.

Каждый из цилиндров блока гпдравлически связан с входными каналами 7 золотника 8, на зеркале которого имеются отсеки 9 и разделяющие их перемычки 10. Выходными магистралями 11 отсеки золотника соединены с исполнительным механизмом, например гидроцилиндром. Гидравлическая связь цилиндров 2 с входными каналами 7 золотника осуществляется магистралями 12 в соответствии с фазовым расположением цилиндров в блоке.

При вращении привода плунжеров относительно блока в его цилиндрах возбуждаются переменные гидравлические формирующие потоки

q> = r f (, —,) cos ((u>, — ш,) t + Ц, (1) где — амплитуда возвратно-поступательноГо движке,! !5! Пл снжер ов;

f — площадь поперечного сечения цилиндров;

co! — угловая скорость вращения привода плунжеров; в — угловая скорость вращения блока цилиндров; р„— начальная фаза движения плунжеров.

Формирующие потоки q„!!o магистралям 12 направляются к входным каналам 7 золотника 8. При вращении золотника его перемычки 10 дробят формирующие потоки на чередующиеся участки, которые, суммируясь в отсеках 9, образуют в них переменные результирующие потоки для равных площадей всех цилиндров, расположенных через равные дуговые интервалы

rfn + i яш (Kn+ 1)

Q с о з ((м, —,) + (Кп + 1) (в, — о,) j t, где п — число цилиндров; а — дуговая протяженность отсека; аз — угловая скорость вращения золотника; а4 — угловая скорость вращения входных отверстий золотника;

К=О!+-1, +2,... — индекс суымпрован;!!!.

Основная гармоника результирующего потока (К = О) при неподвижном блоке цилиндpoB (cog = 0) H Bxo+Hblx oTBepcTHHx (0)g — — 0)

Q, = а, з!пасов(а,+,)t (2) обладает частотой, определяемой суммой или разностью скоростей вращения привода плунжеров и золотника.

Амплитуда Q!! потока зависит от конструктивных параметров (г, f, n) пульсатора, про30

65 тяженности а отсека и скорости вращения м, привода плунжеров.

Результирующий поток Q!! на выходе из отсека 9 золотника испытывает сопротивление внешней нагрузки. Последняя мо кет быть определена суммой p =- pa -- Q!!Z, где Лр!! — постоянный перепад давления в выходных магистралях 11;

Л вЂ” комплексны!! пмпеданс сопротивления движению потока по магистралям 11.

Для преодоления нагрузки Лр привод движения плунжеров должен развивать мощность д n rfn у — " !Яе Z+ а, Лр, cos (, +,) 1+

2У2 2

+"," ", Еcos(;. +2(,+,) 1J, (3) где Z — модуль пмпеданса;

1ж Z

q = are tg

Re Z

In>Z — м!гимая составляющая импеданса;

КеХ вЂ” действительная составляющая имл дапса.

Мощность привода плунжеров содержит постоянную активную составляющу.ю (первое слагаемое), расходуемую на рассеяние энергии в системе возбуждения установки и переменную — реактивную составляющую (два последующих слагаемых). Надлежащим подбором момента маховика привода плунжеров обычно добиваются периодического обмена энергии реактивной составляющей мощности от внешней нагрузки Лр агрегата с кинетической энергией вращающегося со скоростью ю, маховика привода.

На привод золотника вращающегося со скоростью coq внешние сопротивления движению потока Q!! не оказывают влияния. Этот привод преодолевает лишь внутренние сопротивления в механизме золотника. Величина последних во много раз меньше величины сопротивлений от внешней нагрузки. Поэтому наиболее громоздкой частью гидропульсатора является блок 1 цилиндров 2 с механизмами привода плун>керов 8. Двигатель этого привода выполняет обычно силовые функции и делается нерегулируемым по скорости. Наоборот, двигатель привода золотника, как наиболее компактного и не несущего силовых функций узла гидропульсатора, делается регулируемым по скорости. Это обеспечивает достаточно широкий диапазон регулирования часто. ты возбуждения результирующего потока (2), Сопротивления движению результирующего потока в значительной мере зависят от длины выходных магистралей. С увеличением частоты в этих магистралях начинает сказываться волновое сопротивление, а также эффект сосредоточения пульсирующего потока к цент307298

tA к ислалиитепьнаиу

Фиг.1 механизму з

Фиг.а ру магистрали, приводящий к увеличению активного и инерционного сопротивления. Затрата энергии установки на преодоление сопротивлений в магистралях 11 снижает ее коэффициент полезного действия. Для повышения последнего необходимо делать протяженность магистралей 11 как можно меньше, т. е. располагать золотник 8, в непосредственной близости от исполнительного механизма. Раздельное исполнение блока 1 цичиндров 2 с приводом плунжеров 8 и золотника 8 позволяет конструктивно осуществить приближение последнего непосредственно к исполнительному механизму, При этом сокращение протяженности магистралей 11 достигается за счет увеличения длины магистралей 12 между цилиндрами 2 и входными каналами 7 золотника 8, Поскольку частота формирующих потоков, определяемых выражением (1) в магистралях 12, определяется скоростью привода плунжеров и остается неизменной в процессе регулирования частоты возбуждения результирующего потока (2), увеличение длины магистралей 12 не вызывает дополнительных гидродинамических эффектов, приводящих к резкому повышению сопротивлений. Это обстоятельство, в конечном счете, позволяет снизить гидродинамические потери и повысить частоту возбуждения установки.

Предмет изобретения

1. Гидропульсацпонная установка, содержащая гидропульсатор в виде блока цилиндров с расположенными в них плунжерами, привод возвратно-поступательного движения плунжеров, золотник, входные каналы которого гидравлически связаны с цилиндрами в фазовом соответствии с расположением последних в блоке, и исполнительный механизм, подключенный к выходным каналам золотника, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидродинамических потерь и повышения частоты возбуждения, золотник расположен вне блока

15 цилиндров.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндры в блоке гидропульсатора расположены линейно, а привод возвратно-поступательного движения плунжеров осуществлен

20 кулачковым валом.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что циллндры в блоке гидропульсатора расположены параллельно оси вращения вала привода, выполненного в виде наклонной тор25 цовой шайбы.

4. Установка по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что, с целью улучшения технологичности конструкции, блок цилиндров выполнен неподвижным.