Гидродинамический вибровозбудитель

Гидродинамический вибровозбудитель предназначен для генерации автоколебаний при исследовании полей давления в зазоре трущихся поверхностей. Гидродинамический вибровозбудитель содержит корпус (1) с отверстиями подвода (2) и отвода (3) рабочей среды. В корпусе (1) установлена втулка (4) с образованием входной (5) и выходной (6) полостей. В торце корпуса (1) жестко закреплен упругий консольный стержень (7) с диском (8). Диск (8) закреплен на свободном конце стержня (7) с радиальным зазором (9) по отношению к втулке (4). Стержень (7) с диском (8) установлены соосно корпусу (1). Во втулке (4) по линии диаметра диска (8) установлены датчики (10) давления в исследуемом зазоре (9). Датчики (11) зазора размещены в корпусе, первый из них установлен на продолжении линии того же диаметра диска 8, второй - на продолжении линии диаметра диска 8, перпендикулярного первому диаметру. Обеспечение возможности исследования полей давления жидкости в радиальном зазоре между втулкой и диском достигнуто за счет введения датчиков давления в исследуемом зазоре, размещенных во втулке по линии диаметра диска, и датчиков зазора, установленных в корпусе, первый - на продолжении линии того же диаметра диска, второй - на продолжении линии диаметра диска, перпендикулярного первому диаметру

1 н.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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.

2. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, диск закреплен на валу под углом 2·10^-5 -1·10^-2 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.

При этом диск может быть закреплен на валу под углом 2·10^-5-1·10^-2 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,

2. диск закреплен на валу под углом 2·10^-5-1·10 ^-2 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.

1. Гидродинамический вибровозбудитель, содержащий 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, отличающийся тем, что 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.

2. Гидродинамический вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что диск закреплен на валу под углом 2·10^-5-1·10^-2 радиан к ступени корпуса.