ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области гидравлики, в частности, к конструкциям гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний, преимущественно при исследовании полей давления в зазоре трущихся поверхностей.
Известна конструкция гидродинамического вибровозбудителя, описанная в авторском свидетельстве Российской Федерации №1343131 на изобретение «Гидродинамический вибровозбудитель» по классу F15B 21/12, заявленном 05.02.1986 года и опубликованном 07.10.1987 года.
Указанный гидродинамический вибровозбудитель содержит корпус с отверстиями подвода и отвода рабочей среды, втулку, установленную в корпусе с образованием входной и выходной полостей, и жестко закрепленный в торце корпуса упругий консольный стержень с цилиндрическим барабаном, размещенным на его свободном конце и установленным во втулке с зазором, при этом стержень с цилиндрическим барабаном установлены соосно корпусу, а боковая поверхность барабана выполнена с переменным радиусом по его длине.
Недостатком описанного выше гидродинамического вибровозбудителя является ограниченность его функциональных возможностей, обусловленная невозможностью исследования полей давления жидкости в зазоре трущихся поверхностей втулки и барабана.
Наиболее близким к заявляемому является гидродинамический вибровозбудитель, описанный в патенте Российской Федерации №112961 на полезную модель «Гидродинамический вибровозбудитель» по классу F15B 21/12, заявленном 21.07.2011 года и опубликованном 27.01.2012 года.
Известный гидродинамический вибровозбудитель содержит корпус с отверстиями подвода и отвода рабочей среды, втулку, установленную в корпусе с образованием входной и выходной полостей, и жестко закрепленный в торце корпуса упругий консольный стержень с барабаном, размещенным на его свободном конце и установленным с зазором по отношению к втулке, при этом стержень с барабаном установлены соосно корпусу, а барабан выполнен в виде диска, закрепленного на упругом консольном стержне с образованием между втулкой и диском радиального зазора.
Недостатком известного гидродинамического вибровозбудителя является ограниченность его функциональных возможностей, обусловленная невозможностью исследования полей давления жидкости в радиальном зазоре между втулкой и диском.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей гидродинамического вибровозбудителя.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение возможности исследования полей давления жидкости в радиальном зазоре между втулкой и диском путем измерения зазора и давления жидкости в нем.
Указанный результат достигается тем, что:
1. В известном гидродинамическом вибровозбудителе, содержащем корпус с отверстиями подвода и отвода рабочей среды, втулку, установленную в корпусе с образованием входной и выходной полостей, и жестко закрепленный в торце корпуса упругий консольный стержень с диском, закрепленным на его свободном конце с радиальным зазором по отношению к втулке, при этом стержень с диском установлены соосно корпусу, согласно полезной модели, в него введены датчики давления в исследуемом зазоре, размещенные во втулке по линии диаметра диска, и датчики зазора, установленные в корпусе, первый - на продолжении линии того же диаметра диска, второй - на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру.
-5
-2
2. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, диск закреплен на валу под углом 2·10-1·10 радиан к ступени корпуса.
Введение в гидродинамический вибровозбудитель датчиков давления в исследуемом зазоре, размещенных во втулке по линии диаметра диска, и датчиков зазора, установленных в корпусе, первый датчик - на продолжении линии того же диаметра диска, второй датчик - на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру, дает возможность осуществлять согласованное измерение величин зазора и давления в нем, что позволяет исследовать поля давления жидкости в радиальном зазоре между втулкой и диском и расширяет тем самым функциональные возможностей гидродинамического вибровозбудителя.
-5
-2
При этом диск может быть закреплен на валу под углом 2·10-1·10 радиан к ступени корпуса.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому гидродинамическому вибровозбудителю новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. в него введены датчики давления в исследуемом зазоре, размещенные во втулке по линии диаметра диска, и датчики зазора, установленные в корпусе, первый - на продолжении линии того же диаметра диска, второй - на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру,
-5
-2
2. диск закреплен на валу под углом 2·10-1·10  радиан к ступени корпуса.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель может найти широкое применение в области гидравлики, в частности, в конструкциях гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний, преимущественно при исследовании полей давления в зазоре трущихся поверхностей, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 изображен общий вид гидродинамического возбудителя.
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Гидродинамический вибровозбудитель содержит корпус 1 с отверстиями подвода 2 и отвода 3 рабочей среды, втулку 4, установленную в корпусе 1 с образованием входной 5 и выходной 6 полостей.
В торце корпуса 1 жестко закреплен упругий консольный стержень 7 с диском 8, установленным на его свободном конце с радиальным зазором 9 по отношению к втулке 4. Стержень 7 с диском 8 установлены соосно корпусу 1.
Величина зазора 9 составляет 260 мкм, что соответствует середине интервала 20-500 мкм, величина которого является оптимальной для возбуждения автоколебаний с нужной частотой при исследовании полей давления в радиальном зазоре трущихся поверхностей втулки 4 и диска 8.
Во втулке 4 по линии диаметра диска 8 установлены датчики 10 давления в исследуемом зазоре 9. Датчики 11 зазора размещены в корпусе 1, первый из них установлен на продолжении линии того же диаметра диска 8, а второй - на продолжении линии диаметра диска 8, перпендикулярного первому диаметру.
Отверстие подвода 2 рабочей среды гидравлически связано с насосом 12, имеющим электропривод 13, а отверстие отвода 3 рабочей среды - с баком 14, гидравлически связанным с насосом 12.
Работает гидродинамический вибровозбудитель следующим образом.
При включении электропривода 13 насос 12 начинает перекачивать рабочую среду (жидкость) из бака 14 во входную 5 полость корпуса 1. При увеличении давления на входе корпуса 1 скорость течения жидкости в радиальном зазоре 9 растет.
При достижении критического значения числа Рейнольдса движение жидкости в зазоре 9 приобретает турбулентный характер, в жидкости появляются пульсации. При дальнейшем повышении давления во входной 5 полости корпуса 1 до 2-3 атмосфер возникают устойчивые автоколебания упругого консольного стержня 7 с закрепленным на нем диском 8 с частотой от 20 до 80 Гц, позволяющей гидродинамическому вибровозбудителю работать практически неограниченное время и при сравнительно небольших затратах энергии на возбуждение автоколебаний.
В зазоре 9 формируется нестационарное поле давления, текущая величина которого фиксируется датчиками 10 давления. Одновременно с этим датчики 11 зазора измеряют соответствующую измеренному датчиками 10 давлению величину смещения диска 8 относительно оси корпуса 1 в плоскости, перпендикулярной оси, и по величине смещения судят о величине зазора. Согласованное определение давления в зазоре 9 и величины зазора позволяет отслеживать и исследовать зависимость между ними.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, так как позволяет исследовать поля давления жидкости в радиальном зазоре между втулкой и диском.