SU1758301A1 - Гидравлический вибровозбудитель - Google Patents

Abstract

Назначение: получение вынужденных механических колебаний, использу  энергию гидропривода. Сущность изобретени : в корпусе 1 между впускным каналом 2 и сливным каналом 3 размещен поршень 4. Перепускные каналы 6 выполнены в теле поршн  как замкнутые, так и в виде пазов на боковой поверхности поршн . Рабоча  жидкость через впускной канала 2 подаетс  в надпоршневую полость. Под ее давлением поршень поднимаетс  и при этом открываютс  перепускные каналы. Жидкость через них стравливаетс  в надпоршневую полость и далее в сливной канал. При этом давление в надпоршневой полости падает и поршень опускаетс , вызыва  своим перемещением вибрации корпуса, передающиес  потребителю. В надпоршневую полость может вводитьс  упругий элемент сжати . 4 з.п. ф-лы/ 10 ил.

Description

(Л

/X/// 7/ /.

1 Ч

%w

/II

ч Ч 1 Ч Ч Ч 1 С

сл

00 СА О

Фиг.1

Изобретение относитс  к горной и строительной технике и может быть использовано дл  создани  вынужденных сил дл  возбуждени  колебани .

Известен гидравлический вибратор, со- держащий корпус и шаровую подвижную массу. В нижней части корпуса имеетс  отверстие дл  подвода рабочей жидкости и винт дл  регулировки хода шара. В нижней части корпуса имеетс  расшир ющеес  со- пло При подаче рабочей среды шар осуществл ет круговое движение, перемеща сь по стенкам корпуса и передава  ему импульсы в поперечной плоскости.

Недостаток этого вибратора - мала  эффективность работы. Это определ етс  формой шара (минимальный объем, а следовательно , и минимальный вес. чти предопредел ет небольшое вынужденное усилие), небольша  степень уплотнени  по миделе- вому сечению (фактически уплотнение осуществл етс  по линии, что предопредел ет большие перетечки между рабочими камерами , а следовательно, небольшой перепад давлени  между камерами). Оба фактора - малый вес и перетечки, выравнивающие давление рабочей среды в камерах, снижают вынужденную силу. Форма подвижной массы {шар) усложн ет конструкцию, так как его изготовление затруднительно.

Известен вибратор с возвратно-поступательным движением подвижной массы поршн , содержащий корпус с установленным в нем цилиндром с поршнем. Со стороны одной из крышек цилиндра установлены золотник, пружина и винт. Золотник выполнен с кольцевыми проточками, средн   из которых  вл етс  его рабочей камерой, крайние - камерами устранени  подпора рабочей жидкости. Между крышкой и тор- цом цилиндра размещена амортизирующа  прокладка.

Недостатками этого вибратора  вл ютс  сложность конструкции, предопредел ема  большим количеством деталей, малые энергетические показатели, св занные с тем, что используетс  не вс  рабоча  площадь .

Известен поршневой вибратор, содержащий корпус и размещенный в нем пор- шень переменного сечени  с наклонным каналом, причем на торцах поршн  выполнены конусные расточки.

Недостатком известного вибратора  вл етс  практически невозможность его ис- пользовани  при работе на жидкой рабочей среде (он пневматический). Это св зано с тем, что дл  подачи рабочей среды из камеры с меньшим объемом (на чертеже - средн   ограниченна  поверхност ми корпуса,

уплотнени  и кольцевой конической поверхностью поршн ) в большую (на чертеже - права , ограниченна  поверхност ми корпуса и поршн ) необходимо сдвинуть поршень на большое рассто ние, равное рассто нию от кольцевых конусных расточек поршн  до выхода наклонного канала. В пневматических устройствах это осуществл етс  за счет расширени  сжатого воздуха в камере, котора  к этому моменту отсечена от меньшей по объему кольцевой камеры, из которой поступает сжатый воздух Жидкость не расшир ема, поэтому как только камера будет отсоединена от магистрали, давление рабочей жидкости в ней упадет и дальнейшего перемещени  поршн  не будет . Из-за различных рабочих площадей поршн  создаютс  разные вынужденные усили , что предопредел ет возникновение асимметричных нагрузок. Так как с одной стороны на поршень действует меньша  сила , то снижаетс  частота колебаний.

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и уменьшени  габаритов.

Цель достигаетс  тем, что в гидравлическом вибровозбудителе с впускным и выпускным каналами, рабочим органом, выполненным в виде поршн  и размещенным в полости корпуса с образованием над- поршневой полости и подпоршневой, сообщенной со впускным каналом, перепускной канал, выполненный в теле поршн  и сообщающий надпоршневую полости, выступ , выполненный на торце поршн  и раз- мещенный в подпоршневой полости корпуса, впускной и выпускной каналы расположены по разные стороны поршн , при этом выпускной канал сообщен с надпорш- невой полостью. Такое выполнение вибровозбудител  позвол ет упростить его конструкцию и одновременно повысить эффективность работы,

Целесообразно впускной канал выполн ть в корпусе соосно с торцевым выступом поршн , при этом форма поперечного сече- н«й выпускного канала идентична форме поперечного сечени  торцового выступа, а их площади равны. Такое выполнение конструкции позвол ет создавать пульсирующий поток, что обеспечивает более быстрое снижение давлени  в потоке рабочей среды в нижней части возбудител , а следовательно , повысить частоту колебаний.

Целесообразно перепускной канал выполн ть в виде паза на боковой поверхности поршн . Такое выполнение конструкции позвол ет повысить величину подвижной массы и уменьшить площадь соприкосновени  поверхностей корпуса и подвижной массы.

Целесообразно на боковой поверхности поршн  выполн ть кольцевую проточку, сообщенную с перепускным каналом, что уменьшает его высоту и площадь контактирующей поверхности между подвижными детал ми, повышает надежность его работы .

Целесообразно в выпускном канале корпуса установить дроссель, что повышает диапазон вибрационных параметров.

Целесообразно в надпоршневой полости установить упругий элемент сжати , св зывающий торец поршн  с внутренней поверхностью корпуса, что обеспечивает работу вибровозбудител  в любом про- странственном положении. Кроме того, можно при этом уменьшить величину подвижной массы, заменив ее силой упругого элемента, что позвол ет уменьшить габариты и вес вибровозбудител , не мен   при этом его энергетические параметры.

На фиг, 1 показан возбудитель, разрез; на фиг. 2 - возбудитель с перепускными каналами между стенками корпуса и поршн ; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - возбудитель с кольцевым выступом, вход щим в подвод щий канал корпуса; на фиг. 5 - то же, с торцовой поверхностью поршн , выполненной по параболе, и частью , вход щей в канал корпуса; на фиг. 6то же, с прилегающими торцовыми коническими поверхност ми корпуса и поршн ; на фиг. 7 - то же, торцовые прилегающие поверхности корпуса и поршн  которого выполнены по параболе; на фиг. 8 - то же, с пружиной; на фиг. 9 - то же, со сливным каналом, выход щим в перепускной; на фиг. 10 - то же, перепускной канал которого выполнен по центру поршн , а впускные - по периферии и соединены между собой до- полнительной камерой.

Гидравлический вибровозбудитель (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с впускным 2 и сливным 3 каналами. Внутри корпуса 1 раз- мещен поршень 4. Корпус 1 и поршень 4 могут быть выполнены цилиндрическими (как показано) либо иметь другую форму, например параллелепипеда. Между верхней поверхностью поршн  4 и внутренней поверхностью верхнего торца корпуса 1 имеетс  полость 5 противодавлени , соединенна  со сливным каналом 3 Между боковыми поверхност ми поршн  4 и корпуса 1 имеютс  перепускные каналы 6 (фиг. 2-5,7), которые могут быть выполнены так же втеле поршн  (фиг. 1, 7-10) либо часть перепускного канала выполнена в теле поршн  4. а друга  - между боковыми поверхност ми корпуса 1 и поршн  4 (фиг. 9).

Торцовые прилегающие поверхности 7 и 8 поршн  4 и корпуса 1 могут быть выполнены плоскими (фиг. 1,2,4, 8, 9) либо иметь форму тела вращени  в виде параболоида (фиг. 7), либо иметь составную форму - часть плоска , а друга  - конусна  (фиг. 4, 6) либо параболоида (фиг. 5). Нижн   торцова  поверхность может иметь выступ 9, вход щий в подвод щий канал 2 корпуса 1.

На выходе сливного канала 3 может быть установлен регулируемый дроссель 10 (фиг, 6, 7). Сливной канал 3 может быть размещен над верхней торцовой поверхностью поршн  4 (фиг. 1, 2, 4-8, 10) либо ниже ее (фиг. 9). В последнем случае на боковой поверхности поршн  4 выполнена проточка 11, в которую входит сливной канал 3. Возможно между поршнем 4 и корпусом 1 установить пружину 12 (фиг. 8). В этом случае можно уменьшить величину массы поршн  4 и повысить частоту колебаний. В корпусе 1 может быть выполнено несколько подвод щих каналов 13 (фиг. 10), соединенных дополнительной камерой 14, а в поршне 4 - один перепускной канал 6.

Принцип работы предлагаемого гидравлического вибровозбудител  следующий.

При подаче рабочей жидкости через впускной канал 2 корпуса 1 на поршень 4 со стороны нижней ее поверхности 7 действует усилие, создаваемое рабочей средой. Величина усили  определ етс  произведением давлени  рабочей жидкости на площадь торцовой поверхности 7 поршн  4. Рабоча  жидкость (масло, вода) движетс  радиально от впускного канала 2 корпуса 1, затем попадает через перепускной канал б в полость 5, откуда удал етс  через сливной канал 3. Под действием усили , действующего на нижнюю торцовую поверхность поршн  4, она поднимаетс . При этом увеличиваетс  зазор между нижними торцовыми поверхност ми 7 поршн  4 и корпуса 1. Согласно известным физическим законам при увеличении зазора снижаетс  давление , при этом увеличиваетс  расход рабочей среды, что приводит к снижению давлени  в потоке. В результате снижаетс  сила, действующа  на поршень 4 снизу. С другой стороны рабоча  жидкость, наход ща с  в камере 5, создает силу, направленную вниз и действующую на поршень 4. В итоге наступит момент, когда усилие, поднимающее поршень 4, станет меньше силы т жести поршн  4, и последний пойдет вниз (противодавление со стороны камеры 5 способствует этому).

Если ход поршн  4 соответствует высоте полости 5, то происходит удар поршн  4 по корпусу 1 в крайнем ее верхнем положении . Если высота полости 5 больше хода поршн  4, то вибровозбудитель работает в вибрационном режиме. Подбира  величину массы поршн  4, проходные сечени  и давление рабочей жидкости, можно обеспечить удар поршн  и по нижней части корпуса 1,

Дл  использовани  боковой поверхности корпуса 1 в качестве направл ющей движени  поршн  4 целесообразно перепускные каналы б выполн ть в теле поршн  4 (фиг. 1, 8, 10} либо в виде пазов любой конфигурации (на фиг. 3 показаны по два круговых паза и в виде лысок).

Наличие пружины 12 позвол ет уменьшить величину массы поршн  4, т.е. создать ту же силу, что и сила т жести поршн  4. Однако главное назначение пружины 12 - обеспечение работоспособности вибровозбудител  в любом пространственном положении . Это св зано с тем, что в нерабочем состо нии поршень 4 (без пружины) при размещении вибровозбудител  в положении , развернутом на 180о по отношению к положению, показанному на чертеже, будет под действием силы т жести опиратьс  на противоположный торец корпуса 1. При подаче рабочей среды виброаозбудитель не запуститс  в работу. При применении пружины 12 такого в принципе не может произойти , так как она всегда будет устанавливать поршень 4 в положение, показанное на чертежах, вне зависимости от пространственного положени  вибровозбудител .

Дл  повышени  давлени  рабочей жидкости под поршнем 4 целесообразно торцовым прилегающим поверхност м 7 корпуса t и 8 поршн  4 придавать форму тела вращени  (фиг. 5, 7). В этом случае увеличиваетс  путь потока рабочей жидкости, что увеличивает сопротивление и. как следствие , давление в потоке, в результате чего увеличиваетс  возмущающа  сила.

При выполнении поршн  4 с выступом 9 наблюдаетс  двойной эффект. С одной стороны при вхождении выступа 9 во впускной канал 2 поток рабочей жидкости прерываетс , что приводит к падению давлени  рабочей жидкости под поршнем 4. При движении поршн  4 вниз оказываетс  меньшее сопротивление , следствием чего  вл етс  повышение частоты колебаний. С другой стороны при движении поршн  вверх создаетс  турбулентность в потоке (благодар  так называемому карману), что создает сопротивление потоку рабочей жидкости, следствием чего  вл етс  повышение давлени  в потоке. Это приводит к увеличению возмущающей силы, действующей на поршень 4, одновременно повышаетс  ее скорость движени , Все это вместе приводит к повышению частоты колебани .

Дл  уменьшени  высоты вибровозбудител  целесообразно сливной канал 3 выполн ть либо в верхней торцовой поверхности корпуса 1 (фиг. 10), либо на рассто нии, большем хода поршн  4 (фиг. 9). В последнем случае поршень выполн етс  с проточкой 11, расположенной на его боковой

поверхности (фиг. 9).

Дл  регулировани  возмущающей силы и частоты колебани  в сливном канале 3 монтируетс  регулируемый дроссель 10 (фиг, б, 7). Регулиру  проходное сечение

дроссел  10, измен ют величину давлени  рабочей жидкости в полости 5, что приводит к изменению величины противодавлени , действующего на поршень 4. Чем больше противодавление, тем меньше возмущающа  сила. Однако при этом возрастает частота колебани .

При работе в ударном режиме, с точки зрени  повышени  прочности поршн  4, целесообразно в последнем выполн ть минимальное число каналов. Конструкци  вибровозбудител , показанна  на фиг. 10, соответствует этим требовани м. Поршень 4 имеет один перепускной канал б, расположенный по центру, а в корпусе 1 имеетс 

несколько впускных каналов 13, соединенных между собой камерой 14.

Применение предлагаемого вибровозбудител  позвол ет создать простую конструкцию из-за малого количества деталей,

которые не нуждаютс  в прецизионной обработке , Все это позвол ет резко снизить стоимость изготовлени  вибровозбудител . Предложенный вибровозбудитель из-за отсутстви  прецизионных деталей может

успешно работать в подводных услови х с использованием в качестве рабочей среды морской воды.

Простота конструкции вибровозбудител  предопредел ет возможность ее изготовлени  в мастерских практически любого предпри ти .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Гидравлический вибровозбудитель, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, рабочий орган, выполненный в виде поршн  и размещенный в полости корпуса с образованием надпорш- невой полости и подпоршневой, сообщенной с впускным каналом, перепускной

   канал, выполненный в теле поршн  и сообщающий надпоршневую и под поршневую полости, выступ, выполненный на торце поршн  и размещенный в подпоршневой полости корпуса, отличающийс  тем,

   что, с целью упрощени  конструкции и

   уменьшени  габаритов, впускной и выпускной каналы расположены по разные стороны поршн , при этом выпускной канал сообщен с надпоршневой полостью.
2. 2.Вибровозбудитель по п. отличающийс  тем, что впускной канал выполнен в корпусе соосно с торцовым выступом поршн , при этом форма поперечного сечени  впускного канала идентична форме поперечного сечени  торцового выступа, а их площади равны.
3. 3.Вибровозбудитель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем. что перепускной канал

   выполнен в виде паза на боковой поверхности поршнТ

   4, Вибровозбудитель по п. 1. о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что на боковой поверхности поршн  выполнена кольцева  проточка, сообщенна  с перепускным каналом.

   5 Вибровозбудитель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью обеспечени  его работоспособности в любом пространственном положении, в надпоршневой полости установлен упругий элемент сжати , св зывающий торец поршн  с внутренней поверхностью корпуса.

   Фиь.З

   фиг. Ч

   .7

   Z2-I/

   #

   г.Хг

   Редактор Т Лазоренко

   Составитель З.Пимакова Техред М.Моргентал

   риг 8

   Корректор М Лукач