3. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

На практике наибольшее распространение находят гидравлические вибровозбудители пульсационного действия. Привод вибровозбудителя этого типа состоит из пульсатора, приводного двигателя, соединенного с валом пульсатора муфтой,

подниточного насоса и масляного бака. Работа подпиточного насоса для упрощения конструкции привода осуществляется от основного двигателя через вал пульсатора и муфты. Для большей компактности привода сливной бак и опорная рама конструктивно совмещены.

Рис. 2. (см. скан) Конструктивные схемы гидропульсаторных вибровозбудителей: а — с вертикальными цилиндрами; б - с горизонтальными цилиндрами

Гидропульсатор (рис. 2, а) с вертикальным расположением цилиндров состоит из корпуса 1, в котором расположен вал с двумя эксцентриками 2; блока цилиндров с размещенными в нем толкателями 3 и поршнями 4, клапанной коробки 5, в которой монтируются отсечной клапан 6 с винтовым штурвалом 7 и предохранительные клапаны. Конструкция гидропульсатора предусматривает плавное регулирование нагрузки на приводной двигатель (без перегрузок во время пуска) путем сообщения рабочих пространств поршней соединительным каналом, который во время установившегося режима работы частично или полностью перекрыт отсечным клапаном.

Для предотвращения перегрузок, действующих на привод гидропульсатора при заклинивании рабочего органа, предусмотрены предохранительные клапаны, размещенные в клапанной коробке.

Гидропульсаторный привод с горизонтальным расположением цилиндров показан на рис. 2, б. Привод имеет корпус в котором на подшипниках 2 установлены эксцентриковый вал 3 с подшипниками 4 и 5 и четыре поршня 6—9. Гидропульсатор представляет собой сдвоенный поршневой насос, секции которого работают в противофазе. Секции сообщены рабочими трубопроводами с соответствующими полостями рабочего гидроцилиндра. В блоке управления рабочие трубопроводы могут соединяться между собой накоротко посредством дроссельного устройства, управляемого винтом со штурвалом. Это устройство позволяет осуществлять плавный пуск вибрационной машины, а также регулировать амплитуду колебаний путем неполного перекрытия канала и сброса части рабочей жидкости. В блоке управления расположены два предохранительных клапапа подпиточного насоса.

Разработаны также гидравлические вибровозбудители следящего типа. Такая машина состоит из распределителя золотникового типа и гидроцилиндра. Распределитель, построенный по схеме следящего золотникового устройства без обратной связи с вращающимся золотником, имеет корпус, в котором расположен ротор с системой распределительных клапанов. Рабочая жидкость — масло — от насоса через штуцер поступает в кольцевую канавку в корпусе распределителя, из которой через четыре радиальных отверстия — в центральный канал ротора. В зависимости от положения ротора масло поступает в полость нагнетания гидроцилиндра. В это время сливной канал ротора сообщается со второй полостью гндроцилиндра и масло по кольцевой канавке в корпусе распределителя через штуцер поступает в сливную емкость. При дальнейшем вращении ротора сливной и напорный каналы по назначению меняются местами. Для предотвращения гидравлических ударов при переключении сливной и напорной магистралей в роторе служит канал, сообщающийся в момент переключений со сливом.

Рис. 3. Принципиальные схемы гидравлического пульсационного привода с естественной частичной циркуляцией Рабочей жидкости

Созданы золотниковые автоколебательные вибровозбудители. Их достоинством является возможность питания от магистрали постоянного давления, что открывает широкие перспективы использования применяемых в промышленности серийных гидронасосов.

Одним из недостатков пульсационного привода является перегрев рабочей жидкости в процессе эксплуатации. Перегрев рабочей жидкости в существующих гидравлических пульсационных приводах обусловлен: а) замкнутостью объема рабочей жидкости на участках гидромагистрали и незначительными площадями теплообмена; б) дроссельным регулированием амплитуды колебания грузонесущего органа; в) применением гидромагистралей значительной длины.

Разработан ряд пульсаторных гидроприводов, обеспечивающих размыкание гидросистемы и создание принудительной циркуляции жидкости между объемами, заключенными на рабочих участках гидромагистрали в баке-теплообменнике. На базе серийно выпускаемого гидронасоса создан привод (рис. 3), в котором циркуляция рабочей жидкости обеспечивается за счет применения поршня пульсатора специальной конструкции. Гидропульсатор имеет эксцентриковый вал 1. В цилиндрических расточках корпуса в горизонтальной плоскости расположены поршни 2 специальной конструкции; внутри каждого поршня имеется подпиточный клапан 3. Под действием пружины 4 клапан прижат к поверхности эксцентрикового вала, при крайнем правом положении эксцентрика левый подпиточный клапан открыт. Через образующуюся щель жидкость из внутренней полости пульсатора поступает в подпоршневое пространство и частично заполняет его. При вращении эксцентрика подпиточный клапан закрывается, и жидкость под давлением вытесняется в рабочую

магистраль. При обратном ходе эксцентрика подпнточный клапан открывается, и под действием пружины и опорной шайбы поршень возвращается в исходное положение Затем цикл повторяется. При этом в гидросистеме возникает циркуляция рабочей жидкости между объемами, заключенными на участке поршень пульсатора—поршень вибровозбудителя, и в баке.

Гидропульсатор данной конструкции целесообразно применять при дллне магистральных трубопроводов не более Для приводов с большей протяженностью гидромагистралей предпочтительнее применять гидравлический пульсатор с принудительной циркуляцией рабочей жидкости. Благодаря применению дополнительных вспомогательных поршней возрастает интенсивность циркуляции рабочей жидкости, в результате чего улучшается теплообмен.

Рис. 4. Принципиальная схема гидравлического привода с золотником в сливной магистрали и диафрагменным вибровозбудителем

Применение дроссельного способа регулирования амплитуды колебаний исполнительного органа гидравлического вибрационного привода приводит к значительному ухудшению теплового режима. Дроссель целесообразно использовать лишь как устройство для обеспечения плавного запуска вибромашины и в приводах с низким КПД (0,65). В остальных случаях целесообразно перейти от дроссельного к объемному регулированию производительности пульсатора.

При значительной длине гидромагистрали в гидравлических вибровозбудителях пульсационного типа, кроме того что ухудшается тепловой режим, происходят большие потери энергии вследствие гидропульсации в трубопроводах, что, в свою очередь, вызывает увеличение сдвига фаз между перемещением поршней насоса-пульсатора и вибровозбудителя.

Наиболее подходящими типами гидравлического вибрационного привода для гидромагистралей значительной длины являются золотниковый и автоколебательный. Указанные типы привода питаются от насоса постоянной производительности, который создает постоянный напор рабочей жидкости по всей длине гидромагистрали, что позволяет применять гидромагистрали значительной длины.

Рис. 5. Принципиальная схема автоколебательного диафрагменного гидравлического привода с золотником в сливной магистрали

Принципиальная схема гидравлического вибровозбудителя с золотником-генератором пульсации на выходе и диафрагменным исполнительным цилиндром показана на рис. 4. Рабочая жидкость от насоса 1 постоянной или регулируемой производительности подается в полость исполнительного цилиндра 3. На сливной магистрали гидросистемы на выходе установлен золотник с вращающейся пробкой 2. При вращении пробки, выполненной по специальному профилю, изменяется размер проходной щели золотника, и в полости исполнительного цилиндра возникает пульсация давления. Частота пульсации регулируется изменением скорости вращения пробки золотника, амплитуда — с помощью дросселя 4 или изменением производительности насоса.

Разработан автоколебательный гидравлический привод (рис. 5), состоящий из вибровозбудителя мембранного типа, питаемого насосом 2 постоянной производительности и распределительного золотника. Возбудитель 1 мембранного типа

представляет собой цилиндрический стакан 4 с впускным 5 и выпускным 6 отверстиями. Стакан перекрыт эластичной мембраной 7, имеющей жесткую вставку 8, которая воздействует на колеблющуюся систему. Распределительный золотник состоит из корпуса 9 и плунжера 10. Колеблющаяся система и плунжер 10 распределительного золотника имеют жесткую обратную связь.

Автоколебательный гидравлический вибрационный привод работает следующим образом. От насоса 2 рабочая жидкость нагнетается во внутреннюю полость вибровозбудителя 1, затем через распределительный золотник 3 сбрасывается в сливную магистраль.

Рис. 6. (см. скан) Гидравлический вибровозбудитель с эксцентриковым насосом

Плунжер при периодическом движении открывает и закрывает выпускное отверстие распределительного золотника, в результате чего создается пульсирующее давление во внутренней полости. Вибровозбудитель работает от насоса с постоянным напором. Частота колебаний соответствует собственной частоте колебательной системы, амплитуда регулируется изменением расхода жидкости.

В вибровозбудителях фирмы Линк-Белт (США) вращательное движение приводного вала электродвигателя насоса преобразуется в возвратно-поступательное движение штока. Частоту колебаний можно регулировать изменением скорости вращения приводного электродвигателя, амплитуду колебаний — специальным регулировочным клапаном. Вибровозбудитель имеет корпус, внутри которого помещен эксцентрик, приводимый во вращение электродвигателем через клиноременную передачу и шкив Возникающая при вращении эксцентрика пульсация находящегося в корпусе масла заставляет поршень совершать возвратно-поступательное движение. Это движение штоком с цапфой передается через упругую систему рабочему органу вибрационной машины. В конвейерах с принудительным виброприводом шток прикреплен непосредственно к рабочему органу. Корпус закрыт крышкой. Устройство и принцип действия этого вибровозбудителя поясняет рис. 6. Эксцентрик 2 вращается валом 3 в полости 6 корпуса вибровозбудителя заполненной маслом. Для устранения утечки масла из одной половины полости в другую к эксцентрику

прижимаются пружинами 7 пальцы 8. Масло из правой и левой половин полости может поступать соответственно с правой и левой стороны поршня 4. Кроме того, часть масла может поступать из полости с повышенным давлением в область пониженного давления через зазор между клапаном 9 и стенками отверстия, в котором он помещен. Размеры этого зазора регулируются с помощью винта 10.

Вибровозбудитель работает следующим образом. При вращении эксцентрика в рабочей полости (в правой и левой частях) происходит периодическое повышение и понижение давления. При этом оттуда вытесняется масло и давит на поршень то с одной, то с другой стороны, вследствие чего поршень со штоком 5 совершает возвратно-поступательное движение. Ход поршня определяется объемом масла, вытесненного из рабочей полости и поступившего в цилиндр рабочего поршня. Если регулировочный клапан полностью закрыт, все вытесненное масло поступает в цилиндр. При этом ход поршня максимальный и составляет Приоткрывая клапан, часть масла выпускают в рабочую полость, где давление понижено; при этом в цилиндр поступает меньший объем масла, и ход поршня уменьшается. Таким образом, изменяя проходное сечение клапана, регулируют ход поршня. Компенсация утечек масла осуществляется с помощью шарикового клапана 11, через который масло поступает из резервного масляного резервуара. В этом случае нет необходимости в какой-либо специальной маслонапорной системе. Все трущиеся детали имеют хорошую смазку, вследствие чего вибровозбудитель долговечен и надежен в эксплуатации.

На базе обычного гидронасоса с наклонным упорным диском разработан гидравлический вибровозбудитель, который допускает не только регулирование амплитуды и частоты колебаний, но и изменение формы колебаний (путем применения кулачка специально спрофилированной формы можно получить различные законы возбуждения). В гидронасосе такого типа регулирование производительности осуществляется изменением наклона упорного диска. На этом и основана система регулирования. Ролнк рычага упорного диска насоса катится по профилированному кулачку, которому через редуктор может сообщаться пять скоростей вращения. Таким образом, регулирование режима колебаний упорного диска производится изменением скорости вращения и профиля эксцентрикового кулачка. Размах колебаний меняется перемещением эксцентрикового кулачка, имеющего по длине различный профиль относительно ролика качающегося диска насоса.

Гидравлический вибропривод наиболее пригоден для использования в виброустановках, требующих значительной мощности возбуждения при ограниченных габаритах конструкции. Гидравлические вибровозбудители могут создавать значительные вынуждающие силы при значительных размахах колебаний. Допускают сравнительно простое регулирование режима работы. Их недостатком следует считать большую сложность конструкции, нагрев и утечки рабочей жидкости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(см. скан)