Гидродинамический вибровозбудитель
Гидродинамический вибровозбудитель предназначен для генерации автоколебаний при исследовании нестационарных полей давления в переменном зазоре трущихся поверхностей. 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) соосно ему жестко закреплен упругий консольный стержень (7) с диском (8), установленным на его свободном конце с радиальным зазором (9) по отношению к втулке (4). Во втулке (4) по линии диаметра диска (8) установлены датчики (10) давления. 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 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). Пятый датчик (1) зазора размещен в корпусе (1) на продолжении линии диаметра диска (8), перпендикулярного первому. Обеспечение возможности исследования нестационарных полей давления жидкости в переменном 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 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. 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 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.
2. В гидродинамическом вибровозбудителе по п.1, согласно полезной модели, диск закреплен на стержне под углом 2·10-5-1·10-2 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.
При этом диск может быть закреплен на стержне под углом 2·10 -5-1·10-2 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,
2. диск закреплен на стержне под углом 2·10-5-1·10-2 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.
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 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.
2. Гидродинамический вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что диск закреплен на стержне под углом 2-10-5-1-10-2 радиан к плоскости втулки.
