ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области гидравлики, в частности, к конструкциям гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний, преимущественно при исследовании нестационарных полей давления в переменном зазоре трущихся поверхностей.
Известна конструкция гидродинамического вибровозбудителя, описанная в авторском свидетельстве Российской Федерации №1343131 на изобретение «Гидродинамический вибровозбудитель» по классу F15В 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 нестационарных полей давления в переменном 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 F15В 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 нестационарных полей давления в переменном радиальном зазоре трущихся поверхностей между втулкой и диском.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей гидродинамического вибровозбудителя.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение возможности исследования нестационарных полей давления жидкости в переменном радиальном зазоре между втулкой и диском путем измерения текущей величины 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 во втулке и в корпусе, причем первый из датчиков зазора установлен во втулке противоположно датчикам давления по линии того же диаметра диска, второй и третий датчики зазора разнесены по окружности втулки на 120° от первого, четвертый датчик зазора установлен в корпусе на продолжении линии того же диаметра диска и с той же стороны, что и первый, а пятый датчик зазора размещен в корпусе на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру.
-5
-2
2. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, диск закреплен на стержне под углом 2·10-1·10 радиан к плоскости втулки.
Введение в гидродинамический вибровозбудитель датчиков давления в исследуемом зазоре, размещенных во втулке по линии диаметра диска, и датчиков зазора, установленных во втулке и в корпусе, причем первый из датчиков зазора установлен во втулке противоположно датчикам давления по линии того же диаметра диска, второй и третий датчики зазора разнесены по окружности втулки на 120° от первого, четвертый датчик зазора установлен в корпусе на продолжении линии того же диаметра диска и с той же стороны, что и первый, а пятый датчик зазора размещен в корпусе на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру, дает возможность осуществлять согласованное измерение текущей величины зазора и давления в нем, что позволяет исследовать нестационарные поля давления жидкости в переменном радиальном зазоре между втулкой и диском и расширяет тем самым функциональные возможности гидродинамического вибровозбудителя.
-5
-2
При этом диск может быть закреплен на стержне под углом 2·10-1·10 радиан к плоскости втулки.
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 во втулке и в корпусе, причем первый из датчиков зазора установлен во втулке противоположно датчикам давления по линии того же диаметра диска, второй и третий датчики зазора разнесены по окружности втулки на 120° от первого, четвертый датчик зазора установлен в корпусе на продолжении линии того же диаметра диска и с той же стороны, что и первый, а пятый датчик зазора размещен в корпусе на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру,
-5
-2
2. диск закреплен на стержне под углом 2·10-1·10 радиан к плоскости втулки.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель может найти широкое применение в области гидравлики, в частности, в конструкциях гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний, преимущественно при исследовании нестационарных полей давления в переменном зазоре трущихся поверхностей, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид гидродинамического вибровозбудителя с корпусом в разрезе и сечениями.
Гидродинамический вибровозбудитель, представленный на чертеже, 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 нестационарных полей давления в переменном 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.
Первый из датчиков 11 зазора установлен во втулке 4 противоположно датчикам 10 давления относительно оси втулки 4 по линии того же диаметра диска 8. Второй и третий датчики 11 зазора установлены также во втулке 4 и разнесены по ее окружности на 120° от первого. Четвертый датчик 11 зазора установлен в корпусе 1 на продолжении линии того же диаметра диска 8 и с той же стороны, что и первый датчик 11 зазора. Пятый датчик 11 зазора размещен в корпусе 1 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, изменяющаяся величина которого фиксируется датчиками 10 давления. Одновременно с этим датчики 11 зазора измеряют соответствующую измеренному датчиками 10 давлению величину смещения диска 8 относительно втулки 4 и относительно оси корпуса 1. По величине этих смещений судят о текущей величине зазора 9. Согласованное определение текущей величины зазора 9 и давления в нем позволяет оперативно отслеживать и исследовать зависимость между ними.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, так как позволяет исследовать нестационарные поля давления жидкости в переменном радиальном зазоре между втулкой и диском путем измерения текущей величины зазора и давления жидкости в нем.