Гидропульсатор

г Рть .О П-С АЗОБРЕ 2 О 9 Союз СоветскихоциалистичеснихРеспублик ТЕН ИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСМО снмое от авт. свидетельства М М. Кл. 6 01 п 3,36 б 01 п 2 7/00,1.196 Заявлен1211014/25-2 исоединением зая йомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРПриоритет - Опу бликован Дата опубли 1, Бюллетеньа 1972 10.Х 11.1 ДК 620.178,311.5ования описания 09.11.1 вторзобретения Ю. Е, Тяблико Заявит Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В, А, КучеренкоИДРОП УД ЪСАТОР цым усложнениям констр тора.Предлагаемый гидропу от известных тем, что для зона регулирования часто ло отсеков, объединенных торов, выбирают из соотц укции гцдропульс льсатор отличается расширения диапаы возбуждения чнскаждым из коллек- шения 772 иц соединение цил лено в порядке фазовую после одном коллекто дров с золотником осуществобеспечивающем регулярную вательность объединения в г из общего числа Я цилиндИзобретение относится к технике создания мощных механических колебавий, а именно к гидравлическому возбуждению переменных нагрузок и движений. Оно предназначено для использования в технике механических испы таний, а также для технологических процессов, основанных на отспользовании вибрацийИзвестны гидропульсаторы, содержащие блок цилиндров с расположенными в ццх плунжерами, привод возвратно-поступа гель ного движения плунжеров, включающий направляющую, и гидравлически связаццый 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 плуцжеров, 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 возбужденияЗО приводит к технологическим и эксплуатацион= (7 - з) 772+ (И 1 - а) Л., (частота возбуждения;скорость вращения блока цилидров;скорость вращения цаправляющепривода возвратно-поступательцо 2движения плунжеров;скорость вращения золотника;кратность привода плунжеров, оределяюшая число двойных кодоплунжеров, совершаемых за одоборот направляющей привода оносительцо блока цилиндров;кратность дробления, абсолютнозначение которой равно числу отсков, объединенных каждым коллетором;Й = - тамаз+ пь,. ров при повороте золотника относительно бло 2.ска цилиндров на угол..пЧтобы входные каналы золотника располагались равномерно по его окружности, т. е, с целью лучшего использования работоспособности материала сопрягаемых деталей агрегата, кратность привода плунжеров и кратность дробления выбирают взаимопростыми с числом 5 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 где К - целое число.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 сооой наклонный торцевой диск, а золотник - шайбу, на одном торце которой, обращенном к выходным каналам цилиндров, располагают отсеки, соединенные с коллекторами, образованными концентрическими расточками на другом торце шайбы или сопряженной с ним поверхности корпуса гилропульсатора.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 фиг. 1 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 движения 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 1,5 на торце, Отсеки золотника разделены перемычками 14, образованными на его зеркале. Каналами 1 Б отсеки объединены в коллекторы 1 б. Последние могут быть выполнены кольцсвыми 17 или концентрическими 18 проточкамина зеркале золотника 7. Коллекторы выхолньгми 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 определенной части цилиндров из общего ихчисла.15 При взаимном относительно. Враше иблока 1 цилиндров и направляющей плунжеров 8 последние совершают возвратно-поступательные движения, возбуждая в цилиндрах2 периодичесиие формирующие потоки, кото 20 рыечерез входные а алы 8 поступают зеркало золотника 7. При вращении золотникаотносительно блока цилиндров формирующиепотоки рассекаются перемычками золотникана чередуюгциеся участии, распределяются поотсекам в виде выемок 11 и 12 и углубленийИ и суммируются в коллекторах 1 б. В результате из коллекторов по выходным магистралям19 к исполнительному механизму, напримергидроцилиндру 20, направляется переменныйпоток, определяемый по формуле: Я(1) =г 1 (щ., - щ.,) Бп35- оо Х созови (со., - м.,) + (и - 95)(о), -- в.,)11, (3) 40 где г - амплитуда хода плунжеров;- площадь каждого из цилиндров;а - дуговая протяженность каждого изотсеков, золотника, связанного с коллектором;45 д - идекс суммирования.Частота основной гармонической составляющей при 0=0 определяется выражением(1). При неподвижном блоке цилиндров о=Очастота возбуждения основной гармоники определяется выражением При неподвижной направляющей плунжеров .=0 частота основной гармоники опредейляется выражением 0 = тю,+и (, - и,),Как следует из формулы (3), амплитуда60потока Я(1) зависит от амплитуды движенийплунжеров, плошади цилиндров, их числа ипротяженности отсеков золотника, Для регулирования амплитуды потока обычно воздействуют на амплитуды движения плунжеров,из,меняя эксцентриситет кулачка, направляю 55щеи или угол наклона диска б. Использованиегт = 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 Я(1) изменением протяженности а отсеков, связанных с коллектором. Такое изменение ктожно производить поступательным движением золотника, перемт.т тка 14 между отсеками которого выполнена в виде зигзагообразного пояска (фиг. 2). При рас. положении серидины зигзагообразного пояска против входных каналов 8 отсеки в виде выемок 12, соединенные с правым или левым коллектором, имеют одинаковую протяженность, обеспечивающую наибольшее значение амплитуды потока. При смещении золотника вправо или влево от среднего положения протяженность отсеков, связанных с одним из коллет:- торов, увеличивается, а связанных с лругттт коллектором уменьшается. В результате амплитуда потока в обоих коллекторах узтет 1 тшается. Наибольшая эффективность гозбужлеттття 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 равнык кратностях дробления и привода плунжеров (п=т). Для выполнения этого условия можно рекомендовать следующий прием, например, в агрегате с т=1 и числом потоков 1 на выходе. Фазовый интергал формирутощик по 2-.токов такого агрегата г =-. . Слнато равных5кратностей п=т -- 1 отвечает разлеление всей окружности зеркала золоттпп а 2-. на 1 изолированных отсеков. Для гг, отличного от единицы, окружность золотника разбивают на и равных частей, каждую из этих частей в свото очередь разбивают на У изолированных отсеков, пронумеровав ик в каждой из и частей в порядке очередности следования в агрегате при п=1. Отсеки с одинаковой нумерацией по 1 из общего чгисла п 1 объединяют в общие коллекторы. На п последовательнык дугах,2-.каждая протяжеттностьто - , поверхности деитали, сопряженной с зеркалом золотника, размещают в фазовом порядке возбуждения формирующих потоков и 5 выходных каналов цилиндров блока пульсатора, При этом для каждого из цилиндров создается п гидравлически объединенных выходов, Для достттжения компактности золотникового устройства можно сохранить по одному в;ткодному каналу для каждого из цилиндров. При этом на каждой из п дуг поверхности детали, сопряженной с зеркалом золотника, должен сохраиться по меттьшетт мере один вьтхолттотз т:,анал,Наилучшие результаты в отношении компактности золотникового устройства достигаются при кратностях пг и п, являющихся взаимопростыми с числом 5 цилиндров. При этом условии для любой кратности дробления интервал между сохранными выходами цилинд ров получается равномерным и равным интервалу расположения цилиндров в блоке. Однако последовательность расположения цилиндров в блоке может отличаться от последовательности расположения их выходов на зеркало золотника. Наибольшее значение амплитуд:;т при прочих равнык условияк достигается последовательностью расположения выкодов цилиндров, определяемой главными значениями в группе вычетов порядка 5 из алгебраичестотт операции ктттоженття на и и деления иа т, т. е. по выражению(1, 2, , 5)и - Кт 5, (4)ги20 где 1, 2, , 5 - нумерация цилиндров вблоке в порядке их взаимного геометрического расположен тя;Кь К.=О,й 1,=2,;р - номер цилиндра в порядке присос динения к входньткт каналам золотникаНапример, при я=7, пг=2 и и=3 получается следующий наиболее эффективный порядок взаимного расположения выходов цилиндров на зеркало золотника:30 р о, 3, 1, 6, 4, 2, 7.Число гг в выражении (1) может быть какположительным, так и отрицательным, причем порядок расположения соединения цилиндров 35 с золотником должен выбираться по выражеитно 14) в соответствии со знаком и. Так, при и=- - 3 (предыдущего примера) 40 т, е. последовательность чередования выколовцилпндров на зеркало золотника будет обратттой.Для агрегатов с взаимнО соп 1 тяженнымтблоком цилиндров и золотником (фиг. 3 и 4) наиболее технологичным решением является частный случай зависимости (4), отвечатошей соотношению (2), прн соблтолении которого геометрическое расположение ннлинлров совпадает с геометрическим расположением их выкодов на погеркность золотникаО текническом эффетте, достигаемом настоящим изобретением, позволяет сулить сопоставление с прототипом, характеризуемым, например, следуютцими параметрами: о,=0; в.=00 сек-т; т=, 5=9, Облалаютпимн регулируемым диапазоном частот от г-Н 1 - 3 сег вдо 2, = 300 сеп-т, который достигается изменением сторосгтт вращения золотника от в .=-3 сеяло 60 вт, = 300 сек ,т. е. в диапазоне регулироватптя последнего 1: 100. Для того чтооы получить тот же диапазон регулируемой частоты возбугжления 2 в аналогичном агре гатс. Ио выполненном согласно изобретенито с кратностью дробления п=10, необходимо изме - нять скорость вращения золотника от в 1 1 н 1 =90,3 сек- до,=120 сек - , т. е всего лишь в диапазоне регулирования 1: 1,34. При этом наибольшая скорость зо лотника получается в 2,5 раза ниже, чем в прототипе, Увеличение же скорости золотника до предела, свойственного прототипу, т. е до вч=300 сек-, позволяет повысить максимальную частоту возбуждения в 7 раз по 10 сравнению с прототипом. Предмет изобретения где 5 -02частота возбуждения;скорость вращения блока цилин дров;скорость вращения направляющей привода возвратно-поступательного движения плунжеров;скорость вращения золотника;35 кратность привода плунжеров, определяющая число двойных ходов плунжеров, совершаемых за один оборот направляющей привода от носительно блока цилиндров; 40 кратность дробления, абсолютное значение которой равно числу отИ 1т -1, Гидропульсатор, содержащий блок цилиндров с расположенными в них плунжерами, привод возвратно-поступательного движения плунжеров, включающий направляющую, н гидравлически связанный с цилиндрами золотник с несколькими отсеками, разделеш.ы 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 секов, объединенных каждым коллектором, а соединение цилиндров с золотником осуществлено в порядке, обеспечивающем регулярную фазовую последовательность объединения в одном коллекторе г из общего числа 5 цилиндров при повороте золотника относи 2 тельно блока цилиндров на уголпЗ2, Гидропульсатор по п. 1, отличаюцийся тем, что, с целью наилучшего использования работоспособности материала сопрягаемых деталей агрегата, кратность привода плунжеров и кратность дробления выбраны взаимо- простыми с числом цилиндров в блоке.3. Гидропульсатор по пп. 1 и 2, отличаюи 1 ийся тем, что кратность привода плунжеров, кратность дробления и число цилиндров в блоке выбраны из соотношения п= - т+ К 5, где К - целое число.4. Гидропульсатор по пп. 1 - 3, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, перемычка, разделяющая отсеки золотника, образует на его зеркале зигзагообразный поясок.5. Гидропульсатор по пп. 1 - 3, отличаюи 1 ийся 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, отличаюи 1 ийся тем, что привод возвратно-поступательного движения плунжеров выполнен либо с вращающимся блоком цилиндров и неподвижной направляющей плунжеров, либо наоборот., Жаворонко едакт Заказ 584/16 Изд.1814 Тираж 448 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 п. Харьк. фил. пред, Патент