ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ВИБРАТОР Российский патент 2016 года по МПК F15B21/12 

Предлагаемое изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в строительной, в горной и т.д., а также для испытания конструкций при динамических воздействиях.

Известен гидравлический следящий вибратор, содержащий гидроцилиндр, имеющий поршень с штоком и две рабочие полости, и управляющий золотник, включающий плунжер и золотниковую втулку с рабочими окнами, выполненными с отрицательным перекрытием их кромками плунжера и сообщенными с рабочими полостями гидроцилиндра, напорной и сливной гидролиниями, причем золотниковая втулка жестко связана с штоком гидроцилиндра (см. Галыкин Н.С., Каменир Я.А., Коробочкин Б.Л., Красов И.М., Лещенко В.А., Хаймович Е.М., Гидравлический следящий привод, М., «Машиностроение», 1968, см. 20, фиг. 2,1а).

Недостатком этого гидравлического следящего вибратора является наличие симметричных отрицательных перекрытий в нейтральном положении золотника, снижающее устойчивость вибратора, так как при этом обе полости гидроцилиндра соединяются не только с напорной, но и со сливной магистралью, давая поршню возможность проскакивать нейтральное положение, что ведет к образованию автоколебаний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является гидравлический следящий вибратор, содержащий гидроцилиндр, имеющий поршень с штоком и две рабочие полости, и управляющий золотник, включающий плунжер и золотниковую втулку с рабочими окнами, выполненными с отрицательным перекрытием их кромками плунжера и сообщенными с рабочими полостями гидроцилиндра, напорной и сливной гидролиниями, причем золотниковая втулка жестко связана с штоком гидроцилиндра, при этом величина отрицательного перекрытия рабочих окон втулки, соединяющих полости гидроцилиндра с напорной гидролинией, больше величины отрицательного перекрытия рабочих окон втулки, соединяющих полости гидроцилиндра со сливной гидролинией, а отношение этих величин находится в пределах 5-50 (см. Авторское свидетельство СССР №926389, М. Кл.: F15D 21/12, 1982).

Недостатком этого гидравлического следящего вибратора является нестабильность амплитуды колебаний при изменении нагрузки на шток цилиндра, а также низкое кпд.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение постоянства амплитуды колебаний вне зависимости от нагрузки на шток цилиндра, а также повышение кпд.

Поставленный технический результат достигается тем, что гидравлический следящий вибратор, имеющий поршень со штоком и поршневую и штоковую рабочие полости, распределяющую золотниковую пару, напорную и сливную магистрали, дополнительно содержит следящую золотниковую пару, золотниковые пары выполнены трехлинейными двухпозиционными или с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном положении, при этом золотник распределяющей золотниковой пары выполнен с различным диаметром торцов, малый по площади торец находится в гидравлической связи с напорной магистралью, больший по площади торец имеет гидравлическую связь с соответствующим торцом золотника следящей золотниковой пары, соответствующий торец золотника следящей золотниковой пары имеет гидравлическую связь с рабочим каналом этого золотника, соответствующий торец следящей золотниковой пары имеет постоянную гидравлическую связь с поршневой полостью гидроцилиндра, соответствующий торец золотника следящей золотниковой пары имеет связь с рабочим каналом этого золотника, золотник следящей золотниковой пары имеет постоянную кинематическую связь с поршнем гидроцилиндра с заранее заданными зазорами между золотником и поршнем гидроцилиндра, рабочий канал распределяющей золотниковой пары имеет гидравлическую связь с поршневой полостью гидроцилиндра, к обоим золотникам золотниковых пар соответствующим образом подведены напорная и сливная магистрали, а к штоковой полости гидроцилиндра напорная магистраль.

На чертеже схематично изображен предлагаемый гидравлический следящий вибратор.

Гидравлический следящий вибратор состоит из гидроцилиндра 1 двухстороннего действия, трехлинейной двухпозиционной распределяющей золотниковой пары 2 с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном промежуточном положении золотника, следящей трехлинейной золотниковой пары 3 с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном промежуточном положении золотника. Штоковая полость 4 гидроцилиндра 1 имеет постоянную гидравлическую связь с напорной магистралью 5. Поршневая полость 6 гидроцилиндра 1 имеет гидравлическую связь 7 с рабочим входом трехлинейной двухпозиционной распределяющей золотниковой пары 2. Распределяющий золотник золотниковой пары 2 имеет различные диаметры торцов. Малый по площади торец 8 всегда находится в гидравлической связи 9 с напорной магистралью 5, а второй - больший по площади торец 10 - имеет гидравлическую связь 11 с правым торцом 12 следящего золотника золотниковой пары 3. Следящая трехлинейная золотниковая пара 3 имеет постоянную гидравлическую связь 13 левого торца 14 золотника золотниковой пары 3 с поршневой полостью 6 гидроцилиндра 1. Правый торец 12 золотника золотниковой пары 3 имеет гидравлическую связь 15 с рабочим каналом этого золотника. Следящий золотник золотниковой пары 3 имеет постоянную кинематическую связь 16 с поршнем 17 гидроцилиндра 1 с заранее заданными зазорами 18 и 19 между золотником и поршнем, что позволяет независимо смещаться относительно друг друга золотнику золотниковой пары 3 и поршню 17 в заданном интервале (например 3-4 мм). К обоим золотникам золотниковых пар 2 и 3 подведены напорная и сливная магистрали соответственно 5 и 20.

Предлагаемый гидравлический следящий вибратор работает следующим образом.

В исходном положении, показанном на чертеже, рабочая жидкость поступает из напорной магистрали 5 через гидравлическую связь 9 поступает под малый торец 8 золотника золотниковой пары 2 и смещает его в крайнее правое положение. В данном положении золотник золотниковой пары 2 объединяет напорную магистраль 5 и гидравлическую связь 7. Рабочая жидкость поступает через гидравлическую связь 7 в поршневую полость 6 гидроцилиндра 1. Одновременно с этим напорная магистраль 5 имеет постоянную связь со штоковой полостью 4 гидроцилиндра 1. При поступлении рабочей жидкости в полость 6 гидроцилиндра 1 золотник золотниковой пары 3 смещается в крайнее левое положение. Это происходит благодаря тому, что левый торец следящего золотника золотниковой пары 3 имеет гидравлическую связь 13 с поршневой полостью 6 гидроцилиндра 1. Правый торец 12 следящего золотника золотниковой пары 3 связан через гидравлическую связь 11 с левым торцом 10 распределительного золотника золотниковой пары 2, который имеет большую площадь по сравнению с правым торцом 8. Гидравлическая связь 11 связана через гидравлическую связь 15 с рабочим выходом следящего золотника золотниковой пары 3. Следящий золотник золотниковой пары 3 имеет кинематическую связь с поршнем 17 гидроцилиндра 1. Из-за разности площадей поршня 16 последний начинает движение влево. При этом он смещает следящий золотник золотниковой пары 3 также влево до положения, когда рабочий выход следящего золотника золотниковой пары 3 начинает образовывать связь с напорной магистралью 5. При движении влево поршень 17 вытесняет рабочую жидкость из штоковой полости 4 в напорную магистраль 5. Рабочая жидкость через гидравлическую связь 15 и гидравлическую связь 11 подступает под торцы 12 и 10 золотников. Распределительный золотник золотниковой пары 3 смешается в крайнее левое положение, при этом жидкость из под торца 8 вытесняется в напорную магистраль 5. Далее жидкость из поршневой полости 6 гидроцилиндра 1 вытесняется через гидравлическую связь 7 и золотник 2 в сливную магистраль 20, при этом поршень 17 двигается вправо. При падении давления в поршневой полости 6 и наличии давления под правым торцом 12 золотника золотниковой пары 3 последний смещается в крайнее правое положение, выбирая зазор 18 между поршнем 17 и золотником золотниковой пары 3. Далее поршень движется вправо, смещая золотник золотниковой пары 3 до положения, когда образуется связь между рабочим выходом золотника золотниковой пары 3 со сливной магистралью 20. Распределяющий золотник 2 смещается в крайнее левое положение, при этом из-под торца 10 через гидравлические связи 11 и 15 и золотник золотниковой пары 3 жидкость вытесняется в сливную магистраль 20. Далее давление в поршневой полости 6 гидроцилиндра 1 возрастает и следящий золотник золотниковой пары 3 смещается в крайнее левое положение, выбирая зазор 19 между поршнем 17 и золотником золотниковой пары 3. В дальнейшем цикл повторяется.

Предложенная схема управления позволяет обеспечить постоянную амплитуду колебаний независимо от нагрузки на шток цилиндра, а также значительно повысить кпд и увеличить устойчивость вибратора за счет отсутствия отрицательных перекрытий в золотниковых парах. Повышение кпд обеспечивается за счет того, что распределяющий золотник управляется гидравлически, а не напрямую, это позволяет максимально быстро смещать золотник, снизив время переключения и дросселирования до минимума. Частота вибропривода пропорциональна объему подводимой рабочей жидкости.

Постоянство амплитуды колебаний вне зависимости от нагрузки на шток гидроцилиндра, а также повышение кпд является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к гидромашиностроению. Гидравлический следящий вибратор состоит из гидроцилиндра 1 двухстороннего действия, трехлинейной двухпозиционной распределяющей золотниковой пары 2 с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном промежуточном положении золотника, следящей трехлинейной золотниковой пары 3 с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном промежуточном положении золотника. Штоковая полость 4 имеет постоянную гидравлическую связь с напорной магистралью 5. Поршневая полость 6 имеет гидравлическую связь 7 с рабочим входом пары 2. Распределяющий золотник пары 2 имеет различные диаметры торцов. Малый по площади торец 8 находится в гидравлической связи 9 с магистралью 5, а больший торец 10 - имеет гидравлическую связь 11 с правым торцом 12 золотника пары 3. Пара 3 имеет постоянную гидравлическую связь 13 левого торца 14 золотника пары 3 с полостью 6. Торец 12 имеет гидравлическую связь 15 с рабочим каналом золотника 3. Золотник пары 3 имеет постоянную кинематическую связь 16 с поршнем 17 c обеспечением независимого смещения относительно друг друга золотника пары 3 и поршня 17 в заданном интервале. Изобретение направлено на обеспечение постоянства амплитуды колебаний и на повышение кпд. 1 ил.

Гидравлический следящий вибратор, имеющий поршень со штоком и поршневую и штоковую рабочие полости, распределяющую золотниковую пару, напорную и сливную магистрали, отличающийся тем, что дополнительно содержит следящую золотниковую пару, золотниковые пары выполнены трехлинейными двухпозиционными или с положительным или нулевым перекрытием окон в нейтральном положении, при этом золотник распределяющей золотниковой пары выполнен с различным диаметром торцов, малый по площади торец находится в гидравлической связи с напорной магистралью, больший по площади торец имеет гидравлическую связь с соответствующим торцом золотника следящей золотниковой пары, соответствующий торец золотника следящей золотниковой пары имеет гидравлическую связь с рабочим каналом этого золотника, соответствующий торец следящей золотниковой пары имеет постоянную гидравлическую связь с поршневой полостью гидроцилиндра, соответствующий торец золотника следящей золотниковой пары имеет связь с рабочим каналом этого золотника, золотник следящей золотниковой пары имеет постоянную кинематическую связь с поршнем гидроцилиндра с заранее заданными зазорами между золотником и поршнем гидроцилиндра, рабочий канал распределяющей золотниковой пары имеет гидравлическую связь с поршневой полостью гидроцилиндра, к обоим золотникам золотниковых пар соответствующим образом подведены напорная и сливная магистрали, а к штоковой полости гидроцилиндра - напорная магистраль.