Гидропульсатор

 

1 ьч

О П ИС

Е 3237О9

А Н И

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 15.1.1968 (Xo 1209908/25-28) с присоединением заявки № 1211014/25-28

Приоритет—

Ч. Кл. G 01п 3, 36

G 01m 7/00

Хомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 10.Xll.1971. Бюллетень j¹ 1 за 1972 УДК 620.178.311.5 (088.8) Дата опубликования описания 09.II.1972

Автор изобретения

Ю. Е. Тябликов

Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В. А. Кучеренко

Заявитель

ГИДРО П УД ЪСАТОР

Изобретение относится к технике создания мощных механических колебаяий, а именно к гидравлическому возбуждению переменных нагрузок и движений. Оно предназначено для использования в технике механических испы- 5 таний, а также для технологических процессов, основанных на использовании вибраций

Известны гидропульсаторы, содержащие блок цилиндров с расположенными в гпгх плунжерами, привод возвратно-поступа гельного движения плунжеров, включающий направляющую, и гидравлически связанный с цилиндрами золотник с несколькими отсеками, разделенными перемычками (перемычкой), и коллекторами, объединяющими отсеки. В этих гидропульсаторах число отсеков, объединенных каждым из коллекторов, равно кратности привода плунжеров, определяющей число двойных ходов плунжеров, совершаемых за один оборот их привода относительно блока цилиндров, а соединение цилиндров с золотником осуществлено в соответствии с фазовой последовательностью их расположения в блоке.

Недостатком известных гидропульсаторов является узкий диапазон регулирования частот возбуждения, расширение которого сопряжено с обязательным увеличением кратности привода плунжеров. Этот путь расширения диапазона регулирования частот возбуждения

ЗО приводит к технологическим и эксплуатационным усложнениям конструкции гндропульсатора.

Предлагаемый гидропульсатор отличается от известных тем, что для расширения диапазона регулирования частоты возбуждения число отсеков, объединенных каждым из коллекторов, выбирают из соотношения — (2 — "3) ггг+ (1 — 2) г4 (1) где — частота возбуждения; ь2 скорость вращения блока цилиндров; з — скорость вращения направляющей привода возвратно-поступательного движения плунжеров; 1 — скорость вращения золотника;

m — кратность привода плунжеров, определяющая число двойных ходов плунжеров, совершаемых за один оборот направляющей привода относительно блока цилиндров; гг — кратность дробления, абсолютное значение которой равно числу отсеков, объединенных каждым коллектором; соединение цилиндров с золотником осуществлено в порядке, обеспечивающем регулярную фазовую последовательность объединения в одном коллекторе r из общего числа S цилинд323709 ров при повороте золотника относительно бло2-с ка цилиндров на угол =. --- . и$

Чтобы входные каналы золотника располагались равномерно по его окружности, т. е. с целью лучшего использования работоспособности материала сопрягаемых деталей агрегата, кратность привода плун жеров и кратность дробления выбирают вза имопростыми с числом S цилиндров в блоке.

Для сохранения идентичности в порядке чередования выходных каналов цилиндров и входных каналов золотника, кратности привода плунжеров кратность дробления и числе цилиндров в блоке выбирают из соотношения и=т+К$, (2) где К вЂ” целое ч и сло.

С целью расширения диапазона регулирования описываемого гидропульсатора, перемычка, разделяющая отсеки золотника, образует на его зеркале зигзагообразный поясок.

Гидропульсатор может быть выполнен по аксиально-плунжерной схеме, для чего цилиндры в блоке располагают параллельно оси вращения привода, направляющая которого представляет собой наклонный торцевой д>иск, а золотник — шайбу, на одном торце которой, обращенном к выходным каналам цилиндров, располагают отсеки, соединенные с коллекторами, образованными концентрическим>и расточками на другом торце шайбы или сопряженной с ним поверхности корпуса гидропульсатора.

В конструкциях гидропульсаторов возможны варианты, в которых привод возвратно-поступательного движения плунжеров выполняют либо с вращающимся блоком цилиндров и неподвижной направляющей плунжеров, либо наоборот.

На ф>иг. I изображена схема гидропульсатора с неподвижным блоком цилиндров; на фиг. 2 — разрез по золотнику с зигзагообразной перемычкой; на фиг. 3 — схема гидропульсатора с неподвижным механизмом привода плунжеров; на фиг, 4 — схема гидропульсатора с аксиальным расположением цилиндров в блоке.

Гидропульсатор содержит (фиг, 1, 3, 4) блок 1 цилиндров 2 с расположенньгми в них плунжерами 8, привод возвратно-поступательного дв>ижения плунжеров с направляющей. выполненный, например, в виде эксцентрика на вращающемся валу 4, эксцентричного статора б, торцевого наклонного диска б, и золотник. Золотник через входные каналы 8 гидравлически связаны с цилиндрами блока.

На его цилиндрическом 9 или торцевом 10 зеркале имеется несколько отсеков, которые могут быть выполнены в виде сегментных 11. зигзагообразных 12 выемок или углублений 18> на торце. Отсеки золотника разделены перемычками 14, образованными на его зеркале.

Каналами 15 отсеки объединены в коллекторы

1б. Последние могут быть выполнены кольцса

sin (n — qS)—

У, и- qS

Q(t) =

rf (»., — u>.) Sn

> > — ao

x cos т (» — »>) + (n qS) (»>»)1 (З) 4О где r — амплитуда хода плунжеров; — площадь каждого из цилиндров; а — дуговая протяженность каждого из отсеков, золотника, связанного с кол. лектором;

45 q — идекс суммирования.

Частота основной гармонической составляющейй пр>и q = 0 определяется выр ажением (1). При неподвижном блоке цилиндров»=0 частота возбуждения основной гармоники определяется выражением = — m a+n >>.

При неподвижной направляющей плунже55 ров >-=0 частота основной гармоники опредеО ляется выражением = Ш»2+ и (+1 >2) .

Как следует из формулы (3), амплитуда

60 потока Q(t) зависит от амплитуды движений плунжеров, площади цилиндров, их числа и протяженности отсеков золотника, Для регулирования амплитуды потока обычно воздействуют на амплитуды движения плунжеров, из,меняя эксцентр>иситет кулачка, направляю55 щеи или угол наклона диска б. Использование выми 17 или концентрическими 18 проточками на зеркале золотника 7. Коллекторы выходньгми магистралями 19 гидропульсатора связаны с исполнительным механизмом, например гидроцилиндром 20.

Число коллекторов определяется необходимым числом пульсирующих потоков на выходе из гидропульсатора. Соединение выходных каналов 21 цилиндров с входными каналами 8 золотника осуществляется в порядке, обеспечивающем регулярную фазовую последовательность объединения в коллекторах oiiределенной части ц>илиндров из общего их числа.

15 При взаимном относительно. Враще «и блока 1 цилиндров и направляющей плунжеров 8 последние совершают возвратно-поступательные движения, возбуждая в цилиндрах

2 период>ичесиие формирующие потоки, которые через входные каналы 8 поступают на зеркало золотника 7. При вращении золотника относительно блока цилиндров формирующие потоки рассекаются перемычками золотника на чередующиеся участии, распределяются по отсекам в виде выемок 11 и 12 и углублений

И и суммируются в коллекторах 1б. В результате из коллекторов по выходным магистралям

19 к исполнительному механизму, например гидроцил>индру 20, направляется переменный поток, определяемый по формуле:

323709 и = 2, 4, 6. 1, 3, 5, 7 этих приемов для кратности привода плунжеров т>1 вызывает конструктивные усложнения. В предлагаемом гидропульсаторе, помимо этих методов, предусмотрено регулирование амплитуды потока Q(t) изменением протяженности а отсеков, связанных с коллектором.

Такое изменение можно производить поступательным движением золотника, !!epeMI ка 14 между отсеками которого выполнена в виде зигзагообразного пояска (фиг. 2). При ра;.положении серидины зигзагообразного пояска против входных каналов 8 отсеки в виде выемок

12, соединенные с правым или левым коллектором, имеют одинаковую протяженность, OOBспечивающую наибольшее значение BMплитуды потока. При смещении золотника вправо или влево от среднего положения протяженность отсеков, связанных с одним из коллекторов, увеличивается, а связанных с друг!1 коллектором уменьшается. В результате BMплитуда потока в обоих коллекторах уз!ен1шается.

Наибольшая эффективность гозбуж ле!!!!я достигается при регулярном фазовом чередовании частей формирующих потоков в коллекторе в процессе их рассечения, т. е. при сохранении такого порядка изменения присоединения цилиндров блока к входным каналам золотника, который осуществляется при равны.; кратностях дробления и привода плунжеров (n=m). Для выполнения этого условия можно рекомендовать следующий прием, например, в агрегате с т=1 и числом потоков 1 на выходе. Фазовый интергал формиру!Ощих по2-. токов такого агрегата . =-- ---. Сл1 чаю равны;

Ф ( кратностей п=т — — 1 отвечает разлеление всей окружности зеркала золотни! а 2-. на l изолированных отсеков. Для и, отличного от единицы, окружность золотника разбивают на и равных частей, каждую из этих частей в сво!о очередь разбивают !IB l изолированных отсеков, пронумеровав их в каждой из и частей в порядке очередности следования в агрегате при n= l. Отсеки с одинаковой нумерацией по

1 из общего ч11сла nl объединяют в общие коллекторы. На п последовательных дугах, 2-. каждая протя жен!!Остью —, поверхности деи тали, сопряженной с зеркалом золотника, размещают в фазовом порядке возбуждения формирующих потоков nS выходных каналов цилиндров блока пульсатора, При этом для каждого из цилиндров создается и гидравлически объединенных выходов, 1ля дост11жения компактности золотникового устройства можно сохранить по одному в;!ходному каналу для каждого нз цилиндров. Прп этом на каждой из п дуг поверхности детали, сопряженной с зеркалом золотника, долже1- сохраниться по мснь1цси мере Один Р!л олнои канал.

Наилучшие результаты в отношении компактности золотникового устройства достигаются при кратностях т и п, являющихся взаимопростыми с числом S цилиндров. При этом условии для любой кратности дробления интервал между сохранными выходами цилинд5 ров получается равномерным и равным интервалу расположения цилиндров в блоке. Однако последовательность расположения цилиндров в блоке может отличаться от последовательности расположения их выходов на зерка10 золотника. Наибольшее значение амплитудь! при прочих равных условиях достигается последовательностью расположения выходов цилиндров, определяемой главни!ми значениями в группе вычетов порядка S пз алгебраической операции мпожения на и и леле!:.Ия

Uа т, т. е. по выражению (1, 2, ..., S)n — К,S . (4)

И! э0 где 1, 2,..., S — нумера!»z цилиндров в блоке в порядке их взаимного геометрического расположен!!я;

Кь К =0,=1,=2,...; р — номер цилиндра в порядке присос 25 д11нения к входнью! I BHB IBM золотника

Например, при s=7, т=2 «n=3 получается следующий наиболее эффективный порядок взаимного расположения выходов цилиндров на зеркало золотника:

p=-5, 3, 1, 6, 4, 2, 7.

Число и в выражении (1) может быть как положительным, так и отрицательным, причем порядок расположения соединения цилиндров

35 с золотником должен выбираться по выраженгпо (4) в соответствии со знаком и, Так, прп и=- — 3 (предыдущего примера) 4О т. е. последовательность чередования выколов цилпндров на зеркало золотника бу ет обрат-!!Ой.

Для агрегатов с взаимно сопряженным!! блоком цилпндроь и золотником (фиг. 3 и 4) наиболее технологичным решением является частный случай зависимости (4), отвечающей соотношению (2), при собл!Оленин которого геометрическое расположение !Ннлпндров совпадает с геометрическим расположением их выходов на поверх!-.ость золотника

О техническом эффекте. достигаемом наc oIIUllIxt изобретением, позволяет сулить сопоставление с прототипом, характеризуемым, например, следуюп1имн параметрами: «,=0;

55 «;=100 ce —, и!=! S=с, Об BzBIOIIIvMII регулируемым диапазоном частот от г1=1„- 3 се .— ",o !,,„=>00 ce>., который достигается изменением скорости вра1цс1111я золотн!! 1!а 0T « "; = — 3 сея ДО

«1„„, — — 300 сек, т. е. B диапазоне регулпровагп1я последнего 1: 100. Лля того чтобы полугить тот же диапазон регулируемой частоть1 возбуждения 2 в à !алогичном агрс гатс. но выполненном согласно изобретени10 с крат323709 где 2

C0i т—

Ь, г ностью дробления n=10, необходимо измс-нять скорость вращения золотника от i „„„=90,3 сек до i „...=120 сек —, т. е всего лишь в диапазоне регулирования

1: 1, 34. При этом наибольшая скорость зо- 5 лотника получается в 2,5 раза ниже, чем в прототипе. Увеличение же скорости золотника до предела, свойственного прототипу, т. е до „„,=--300 сек-, позволяет повысить максимальную частоту возбуждения в 7 раз по сравнению с прототипом.

Предмет изобретения

1. Гидропульсатор, содержащий блок цилиндров с расположенными в них плунжерами, привод возвратно-поступательного движения плунжеров, включающий направляющую. н гидравлически связанный с цилиндрами золотник с нескольким и отсеками, разделеш b!- 2О ми перемычками (перемычкой), и коллекторами, объединяющими отсеки, отличающийся тем, что, с целью раоширения диапазона регулирования частоты возбуждения, число отсеков, объединенных каждым из коллекторов, 25 выбрано из соотношения о (о., — а. ) m + ((01 — а.,) n частота возбуждения; скорость вращения блока цилин- 30 дров; скорость apamения направляющей привода возвратно-поступательного движения плунжеров; скорость вращен|ия золотника;

Ý5 кратность привода плунжеров, определяющая число двойных ходов плунжеров, совершаемых за один оборот направляющей привода от носительно блока цилиндров; 4О кратность дробления, абсолютное значение которой равно числу отсеков, объединенных каждым коллектором, а соединение цилиндров с золотником осуществлено в порядке, обеспечивающем регулярную фазовую последовательность объединения в одном коллекторе r из общего числа S цилиндров при повороте золотника относи2 тельно блока цилиндров на угол

nS

2. Гидропульсатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью наилучшего использования работоспособности материала сопрягаемых деталей агрегата, кратность привода плунжеров и кратность дробления выбраны взаимопростыми с числом цилиндров в блоке.

3. Гидропульсатор по пп. 1 и 2, отличаюи1ийся тем, что кратность привода плунжеров, кратность дробления и число цилиндров в блоке выбраны из соотношения n= — т+ КЯ, где К вЂ” целое число.

4. Гидропульсатор по пп. 1 — 3, отличаюи1ийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, пере мычка, разделяющая отсеки золотника, образует на его зеркале зигзагообразный поясок.

5. Гидропульсатор по пп. 1 — 3, отличаюи1ийся тем, что цилиндры в блоке расположены параллельно оси вращения привода, направляющая которого выполнена в виде наклонного торцевого диска, а золотник — в виде шайбы, на одном торце которой расположены отсеки, соединенные с коллекторами, образованными концентрическими расточками на другом торце шайбы или сопряженной с ним поверхности корпуса гидропульсатора.

6, Гидропульсатор по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что привод возвратно-поступательного движения плунжеров выполнен либо с вращающимся блоком цилиндров и неподвижной направляющей плунжеров, либо наоборот.

323709

4 S Z B

Составитель В. Шехтер

1 едактор Л, Жаворонкова Тсхред Л. Богданова Корректор Н. Шевченко

Заказ 584/16 Изд. № 1814 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»