ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области гидравлики, в частности, к конструкциям гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний.
Известна конструкция гидродинамического вибровозбудителя, описанная в авторском свидетельстве Российской Федерации №1020663 на изобретение «Гидродинамический вибровозбудитель» по классу F15В 21/12, заявленном 20.01.1982 года и опубликованном 30.05.1983 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 установлен по оси корпуса, втулка выполнена цилиндрической, а барабан и втулка установлены так, что их оси расположены под острым углом одна относительно другой.
Недостатком описанного выше гидродинамического вибровозбудителя является его невысокая надежность из-за высокой частоты генерируемых им автоколебаний по второй форме, вызывающих усталостные повреждения в заделке упругого консольного стержня.
Наиболее близкой к заявляемой является 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.
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 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.
При дросселировании рабочей среды (жидкости) через цилиндрический зазор между втулкой и барабаном возникают автоколебания консольного стержня с барабаном по второй форме с частотой выше 100 Гц, а первая, низшая форма автоколебаний интенсивно демпфируется. Отсюда недостатком известного гидродинамического вибровозбудителя является невысокая надежность, обусловленная генерацией им автоколебаний по второй форме с высокой частотой, что приводит к усталостным повреждениям в заделке упругого консольного стержня и, как следствие, к сокращению срока службы вибровозбудителя. Другим недостатком известного гидродинамического вибровозбудителя является необходимость больших энергетических затрат на возбуждение автоколебаний.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и экономичности работы гидродинамического вибровозбудителя.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение генерации гидродинамическим вибровозбудителем автоколебаний по первой форме с пониженной частотой.
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 барабаном, размещенным на его свободном конце и установленным с зазором по отношению к втулке, при этом стержень с барабаном установлены соосно корпусу, согласно полезной модели, барабан выполнен в виде диска, закрепленного на упругом консольном стержне с образованием между втулкой и диском радиального зазора.
2. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, радиальный зазор выполнен диффузорным в радиальном направлении.
3. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, радиальный зазор выполнен конфузорным в радиальном направлении.
4. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, величина радиального зазора составляет 50-800 мкм.
Выполнение барабана в виде диска, закрепленного на упругом консольном стержне с образованием между втулкой и диском радиального зазора, позволяет при увеличении давления в корпусе формировать в радиальной щели поле давления, приводящее к возникновению угловой гидродинамической жесткости и возникновению вследствие этого автоколебаний по первой форме с меньшей частотой, чем в известных гидродинамических вибровозбудителях, в результате чего снижается уровень напряжений в заделке упругого консольного стержня и существенно продлевается срок его службы. При этом возникновение автоколебаний происходит при меньших давлениях и, соответственно, с меньшими энергетическими затратами.
Все это дает возможность повысить надежность и экономичность работы гидродинамического вибровозбудителя.
При этом радиальный зазор может быть выполнен диффузорным в радиальном направлении.
При этом радиальный зазор может быть выполнен конфузорным в радиальном направлении.
При этом величина радиального зазора может составлять 50-800 мкм.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. барабан выполнен в виде диска, закрепленного на упругом консольном стержне с образованием между втулкой и диском радиального зазора,
2. радиальный зазор выполнен диффузорным в радиальном направлении,
3. радиальный зазор выполнен конфузорным в радиальном направлении.
4. величина радиального зазора составляет 50-800 мкм.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель может найти широкое применение в области гидравлики, в частности, в конструкциях гидродинамических вибровозбудителей, предназначенных для генерации автоколебаний, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид гидродинамического вибровозбудителя с корпусом в разрезе.
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 барабаном в виде диска 8, размещенного на его свободном конце и установленного с радиальным зазором 9 по отношению к втулке 4. Стержень 7 с диском 8 установлены соосно корпусу 1.
Величина зазора 9 составляет 425 мкм, что соответствует середине интервала 50-800 мкм, величина которого является оптимальной для возбуждения автоколебаний с нужной частотой при невысоких затратах энергии.
Отверстие подвода 2 рабочей среды гидравлически связано с насосом 10, имеющим электропривод 11, а отверстие отвода 3 рабочей среды - с баком 12, гидравлически связанным с насосом 10.
Работает гидродинамический вибровозбудитель следующим образом.
При включении электропривода 11 насос 10 начинает перекачивать рабочую среду (жидкость) из бака 12 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 по первой форме с частотой от 20 до 80 Гц, позволяющей гидродинамическому вибровозбудителю работать практически неограниченное время и при сравнительно небольших затратах энергии на возбуждение автоколебаний.
Заявляемый гидродинамический вибровозбудитель по сравнению с прототипом более надежен и экономичен в работе.