CN108167265A - 一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置，为共振声混合工艺实验提供工艺等效实验装置。本发明包括调节杆(1)、连杆(2)、曲柄(3)、滑块(4)，调节杆(1)包括双作用液压缸(11)、活塞杆(12)、活塞(121)、固定连接端(13)；活塞(121)将双作用液压缸(11)分为腔体一(14)与腔体二(15)；腔体一(14)壁面开有一个进油孔(111)和出油孔(113)；腔体二(15)壁面开有一个进油孔(112)和出油孔(114)；腔体一(14)和腔体二(15)在内壁面各有一个限位圈，分别为限位圈一(115)和限位圈二(116)。本发明能够提供一种基于液压的在定频条件下加速度连续调节的振动驱动装置。

Description

一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置

技术领域

本发明涉及机械设计领域，主要涉及机械振动领域，尤其涉及一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置。

背景技术

基于低频大加速度的共振声混合技术是近年来发展起的新型混合技术，由于其混合工艺在功能性、安全性、混合效率方面相比传统混合方式具有十分明显的优势，被越来越多的应用于含能材料等领域。共振声混合技术工作频率一般为50-65Hz，工作加速度在0-150g之间，所用设备为共振声混合器。共振声混合器基本原理是利用电磁或偏心块作为激振源，通过三阶弹簧系统产生共振将激振源的振幅放大，同时抵消对地作用力。决定共振声混合设备功能性的主要参数为频率和加速度。

现有共振声装置设计主要分为两个类型，基于电磁激振驱动的和基于电机激振驱动的，如中国发明专利CN 201710058168.1和CN 201710058169.6分别公开了电磁激振和电机激振共振混合器。电磁激振混合器的特点是频率和振幅调节简单，也就是控制较为简单，但其硬件可靠性较差，发热尤其严重，限制了其使用场合和量级放大；电机激振混合器的优点是硬件系统较为可靠，但存在多台电机相位控制精度难以保证的难点。无论电磁激振混合器还是电机激振混合器，均是遵从三阶弹簧系统放大原理，该原理最大的优点是节能、降低对地冲击力。但三阶弹簧系统原理在设计、加工、安装及使用方面具有较高的要求，非熟练专业人员不能完成，且设备所需的频率自跟踪系统控制复杂，研发费用高昂。

在共振声混合技术发展初期，共振声混合器研发处于探索阶段，市场上尚未出现成熟产品。基于此，对共振声混合机制及工艺研究需要一款在功能上一致的替代设备，该设备需具备两个条件：①最大加速度大，至少可达100g(重力加速度)；②不但能调节频率，且在固定频率条件下能调节加速度大小。作者也曾在中国发明专利中提出一款纯机械机构的低频大加速度混合装置，专利号为CN 201611230016.7，但其加速度调节依赖频率调节，不具有定频调加速度的功能；经过进一步改进设计，提出一种基于液压的定频加速度连续可调振动驱动装置。

发明内容

针对以上背景中所述共振声混合设备结构设计和控制较为专业，普通工艺研究者难以设计出理想工况的共振声混合设备的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、控制方便，且在定频条件下可在设计范围内任意调节加速度的振动驱动装置，该装置能够在工艺功能上具备共振声混合设备的所有功能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置，包括：调节杆、连杆、曲柄、滑块，其特征在于，所述调节杆包括双作用液压缸、活塞杆、活塞、固定连接端；活塞将双作用液压缸分为腔体一与腔体二；腔体一壁面开有一个进油孔和出油孔；腔体二壁面开有一个进油孔和出油孔；腔体一和腔体二在内壁面各有一个限位圈，分别为限位圈一和限位圈二；所述限位圈一位置介于进油孔和活塞之间，且限位圈一位置介于出油孔和活塞之间；所述限位圈二位置介于进油孔和活塞之间，且限位圈二位置介于出油孔和活塞之间。

所述调节杆整体安装在连杆中间、或者整体安装在曲柄中间、或者整体安装在滑块中间，用于调节连杆、曲柄、滑块的长度；所述调节杆与连杆或曲柄或滑块的安装方式为焊接或螺纹连接。

所述调节杆可以直接作为连杆使用、或直接作为曲柄使用、或直接作为滑块使用。

与现有技术相比，本发明的优点是：(1)结构简单，没有复杂的设计和调试过程，运行过程可靠；(2)振动频率、振动加速度可连续、准确调节。

附图说明

图1为本发明驱动装置结构示意图。

图2为本发明调节杆结构示意图。

图中：1、调节杆，2、连杆，3、曲柄，4、滑块，11、双作用液压缸，12、活塞杆，121、活塞，13、固定连接端，14、腔体一，15、腔体二，111、进油孔，112，进油孔，113，出油孔，114，出油孔，115限位圈一，116限位圈二。

具体实施方式

下面结合发明书附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1所示为本发明加速度连续可调振动驱动装置结构示意图，其在原理上是一个曲柄连杆机构，包括调节杆1、连杆2、曲柄3、滑块4。对于曲柄连杆机构，其输出最大加速度(指滑块4的最大加速度)可以表示为a_max＝Rω²(R/L+1)，其中R为曲柄3长度，L为连杆2长度，ω为曲柄3旋转角速度；从公式可以看出，要改变曲柄连杆机构输出加速度的大小，有三个途径，分别为改变曲柄3长度、改变连杆2长度以及改变曲柄的旋转角速度，对于曲柄连杆机构用于振动设备的例子，改变曲柄3长度和改变连杆2长度就相当于是改变振幅；改变角速度即是改变振动频率。在共振声混合工艺研究中，需要研究振动频率、振幅以及振动加速度各自及耦合条件下对混合工艺的影响，这就需要能够实现振动频率、振幅、加速度的连续自由调节，其中加速度调节属于结果，频率和振幅属于影响加速度的原因。振动频率的连续调节可以依赖于调速电机，属于成熟技术。振幅调节，也就是曲柄3和连杆2长度的连续调节，目前没有一种合适的方法。

正因此，本发明提出调节杆1作用一种中间或末端输出机构，用于调节基于曲柄连杆机构振动设备的振动加速度。如图2所示，所述调节杆1包括双作用液压缸11、活塞杆12、活塞121、固定连接端13；活塞121将双作用液压缸11分为腔体一14与腔体二15；腔体一14壁面开有一个进油孔111和出油孔113；腔体二15壁面开有一个进油孔112和出油孔114；腔体一14和腔体二15在内壁面各有一个限位圈，分别为限位圈一115和限位圈二116；所述限位圈一115位置介于进油孔111和活塞121之间，且限位圈一115位置介于出油孔113和活塞121之间；所述限位圈二116位置介于进油孔112和活塞121之间，且限位圈二116位置介于出油孔114和活塞121之间。

调节杆1整体安装在连杆2中间、或者整体安装在曲柄3中间、或者整体安装在滑块4中间，用于调节连杆2、曲柄3、滑块4的长度；所述调节杆1与连杆2或曲柄3或滑块4的安装方式为焊接或螺纹连接。

调节杆1可以直接作为连杆2使用、或直接作为曲柄3使用、或直接作为滑块4使用。

在具体使用时，调节杆1可以直接作用曲柄3或连杆2或滑块机构4使用，其中作为曲柄3使用时，因为涉及到旋转运动，相关油路或其它液体管路需要采用旋转接头，作为连杆2或滑块机构4使用时，只涉及摆动或直线运动，结构简单，使用方便。

以作为连杆2使用为例，且作为连杆2中间一部分结构使用为例。活塞121将双作用液压缸11分成两部分，当需要时加速度变大，则需要调节连杆2伸长，采用的方法为：出油孔113打开，进油孔111关闭，进油孔112打开，出油孔114关闭；从进油孔112内缓缓注入液压油或其它液体，同时出油孔113有液压油缓缓流出，此时活塞杆12向外运动，时连杆2伸长。当需要调节加速度变小时，采用相反的操作方法即可。

Claims (3)

1.一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置，包括：调节杆(1)、连杆(2)、曲柄(3)、滑块(4)，其特征在于，所述调节杆(1)包括双作用液压缸(11)、活塞杆(12)、活塞(121)、固定连接端(13)；活塞(121)将双作用液压缸(11)分为腔体一(14)与腔体二(15)；腔体一(14)壁面开有一个进油孔(111)和出油孔(113)；腔体二(15)壁面开有一个进油孔(112)和出油孔(114)；腔体一(14)和腔体二(15)在内壁面各有一个限位圈，分别为限位圈一(115)和限位圈二(116)；所述限位圈一(115)位置介于进油孔(111)和活塞(121)之间，且限位圈一(115)位置介于出油孔(113)和活塞(121)之间；所述限位圈二(116)位置介于进油孔(112)和活塞(121)之间，且限位圈二(116)位置介于出油孔(114)和活塞(121)之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置，其特征在于，所述调节杆(1)整体安装在连杆(2)中间、或者整体安装在曲柄(3)中间、或者整体安装在滑块(4)中间，用于调节连杆(2)、曲柄(3)、滑块(4)的长度；所述调节杆(1)与连杆(2)或曲柄(3)或滑块(4)的安装方式为焊接或螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于液压的加速度连续可调振动驱动装置，其特征在于，所述调节杆(1)可以直接作为连杆(2)使用、或直接作为曲柄(3)使用、或直接作为滑块(4)使用。