專利名稱：高頻電液顫振發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高頻電液顫振發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前主要有三種類型的振動(dòng)裝備，性能特點(diǎn)如下①機(jī)械式，主要分為離心式和直 接作用式兩類。離心式機(jī)械振動(dòng)裝置的頻率范圍一般為5 100Hz，負(fù)載為50 10000N ； 直接作用式機(jī)械振動(dòng)裝置的頻率范圍為1 200Hz，可得到很大的推力和較大的振幅。這 類振動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但上限頻率較低，廣泛應(yīng)用于各種低頻振動(dòng)場(chǎng)合。②電磁式， 能產(chǎn)生復(fù)雜的振動(dòng)波形，具有波形失真度較小、工作頻率范圍大等優(yōu)點(diǎn)，由于受到固有磁飽 和的限制，不易獲得大激振力，此外，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、振動(dòng)位移有限并需要輔助冷卻裝置，因 此，主要應(yīng)用于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。小型電磁式振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為0 10kHz，大型電磁式振動(dòng) 臺(tái)頻率范圍為0 2kHz，主要應(yīng)用于航空、航天及國(guó)防等領(lǐng)域。③液壓式，廣泛地應(yīng)用于振 動(dòng)打樁、振動(dòng)鍛造、振動(dòng)造型、振動(dòng)剪切、振動(dòng)壓實(shí)、振動(dòng)輸送、振動(dòng)篩、農(nóng)業(yè)機(jī)械和振動(dòng)試驗(yàn) 臺(tái)等。上述3類振動(dòng)裝備中，液壓式推力最大。工程中對(duì)于大激振力、高頻微幅(振幅從2 μ m到100 μ m,頻率從數(shù)Hz到數(shù)kHz) 且小體積振動(dòng)器的需求越來(lái)越迫切；但是，現(xiàn)有的電磁振動(dòng)設(shè)備在高頻振動(dòng)時(shí)輸出的激振 力小已經(jīng)不能滿足工程中更高要求。發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的振動(dòng)裝備不能適用于同時(shí)需要大激振力、高頻微幅的場(chǎng)合的不 足，本實(shí)用新型提供一種能適用于大激振力、高頻微幅的場(chǎng)合、體積小的高頻電液顫振發(fā)生ο本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種高頻電液顫振發(fā)生器，包括交流閥和顫振缸，所述顫振缸包括缸體，所述缸體 側(cè)壁開有一個(gè)進(jìn)出油孔，所述缸體一端安裝固定端蓋，缸體的另一端安裝與負(fù)載連接的彈 性端蓋，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)閥芯滑動(dòng) 的滑動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口、一個(gè)出油口和一個(gè)回油口，所述出油口與所 述進(jìn)出油孔連通，所述進(jìn)油口和回油口與液壓油源連通；所述閥體內(nèi)開有供閥芯插入的閥 腔，所述閥芯外套裝閥套，閥芯上有4個(gè)臺(tái)肩，其中外側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩為支承臺(tái)肩，內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái) 肩在周向分別均勻加工4個(gè)槽口，&為偶數(shù)，兩個(gè)臺(tái)肩上的槽口相互錯(cuò)位；閥套沿軸向開 4組窗口，相鄰窗口之間的間距與內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩之間的間距相等，中間1組窗口沿周向均勻 開設(shè)Z2個(gè)T型窗口，&為偶數(shù)，Z2 = Z^個(gè)，外側(cè)3組沿周向均勻開設(shè)\個(gè)矩形窗口，從徑 向截面方向來(lái)看，各組窗口的位置一致。作為優(yōu)選的顫振缸另一種方案所述顫振缸還包括活動(dòng)端蓋和調(diào)節(jié)桿，所述活動(dòng) 端蓋與所述缸體的側(cè)壁密封連接，所述活動(dòng)端蓋與調(diào)節(jié)桿的一端固定連接，所述調(diào)節(jié)桿穿 過(guò)所述固定端蓋，所述調(diào)節(jié)桿與定位件連接。[0008]進(jìn)一步，所述調(diào)節(jié)桿為螺桿，所述定位件為鎖緊螺母。當(dāng)然，也可以選用其他調(diào)節(jié) 桿和定位件的方式。作為優(yōu)選的另一種方案所述閥套材料選用銅基軸承合金，閥套沿軸向開4個(gè)槽 口，兩兩相鄰的槽口之間圓弧過(guò)渡，在閥芯支承臺(tái)肩處形成動(dòng)壓滑動(dòng)潤(rùn)滑，閥芯的閥口臺(tái)肩 上有均壓槽。作為優(yōu)選的再一種方案閥芯與閥套槽口徑向夾角165° < θ <180°。作為優(yōu)選的交流閥另一種方案在閥芯槽口的閉合邊上開三角槽。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為由液壓油源、交流閥和顫振缸組成。顫振缸為單作用 無(wú)活塞液壓缸，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左側(cè)活動(dòng)端能夠改變液壓缸的工作容積，從而調(diào)節(jié)液壓固有頻 率；右側(cè)彈性端輸出振動(dòng)。交流閥為三通型軸配流轉(zhuǎn)動(dòng)換向閥，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 兩個(gè)臺(tái)肩與閥套在徑向相應(yīng)位置形成的閥口交替開閉，控制油液輸出交流液流，結(jié)構(gòu)上的 多處創(chuàng)新設(shè)計(jì)使交流閥在高頻換向時(shí)工作穩(wěn)定并且噪聲小，滿足了顫振器高頻振動(dòng)的要 求。工作時(shí)，當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)至圖1所示的位置時(shí)，壓力油從P 口進(jìn)入，此時(shí)一對(duì)閥套窗口 和閥芯槽口形成的閥口開啟，油液進(jìn)入閥內(nèi)部再經(jīng)閥套窗口從A 口流出，即P-A通，壓力油 進(jìn)入顫振缸，液壓缸彈性端變形突出；當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)至圖2所示位置時(shí)，P 口處閥套窗口和閥 芯槽口形成的閥口關(guān)閉，A 口處閥套窗口和閥芯槽口形成的閥口開啟，T-A通，顫振缸接回 油路，液壓缸彈性端回復(fù)；隨著閥芯的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，閥口 A與閥口 P和T交替導(dǎo)通，閥芯每轉(zhuǎn)可 使交流閥換向12次，液壓缸彈性端產(chǎn)生顫振。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在①振動(dòng)頻率高。常規(guī)的液壓振動(dòng)是通過(guò)液壓 缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)，由于活塞具有一定的質(zhì)量再加上載荷，頻率高時(shí)加速度大，慣 性力和阻尼力都很大，需要極大的回復(fù)力來(lái)克服慣性力進(jìn)行振動(dòng)，因此，實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)難度 非常大。而這種電液顫振器是高頻交流液流直接作用在彈性剛度較大的液壓缸蓋上，使彈 性端蓋產(chǎn)生振動(dòng)，僅需部分克服負(fù)載的慣性力(負(fù)載垂直安裝)且沒(méi)有阻尼力，再借助彈性 元件很大的彈性回復(fù)力，能實(shí)現(xiàn)很高的振動(dòng)頻率，振動(dòng)頻率主要取決于交流液流的脈動(dòng)頻 率。在交流閥的部分結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可使閥芯在高轉(zhuǎn)速下具有很高的旋轉(zhuǎn)精度，保證了交 流閥平穩(wěn)地輸出高頻交流液流。②功率密度大。這是液壓技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，除于油源外，這種電液顫振器由顫振缸 和交流閥組成，體積很小，但能輸出較大的功率，比同體積的電磁振動(dòng)器的功率高很多。③微幅振動(dòng)。彈性元件的應(yīng)變特性決定了這種電液顫振器具有微幅振動(dòng)的特點(diǎn)。④節(jié)能。顫振缸設(shè)計(jì)成容積可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，能夠改變液壓固有頻率，當(dāng)顫振缸發(fā)生諧 振時(shí)，僅需較小的功率就可以實(shí)現(xiàn)較大的振幅。⑤價(jià)格低。除交流閥外其它元件的性能要求都不高，因此，電液顫振器系統(tǒng)與其它 振動(dòng)裝備相比有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

圖1是高頻電液顫振發(fā)生器的進(jìn)油狀態(tài)的示意圖。圖2是高頻電液顫振發(fā)生器的回油狀態(tài)的示意圖。圖3是圖2的A-A截面圖。[0022]圖4是圖2的B-B截面圖。圖5是圖2的I處結(jié)構(gòu)展開圖。圖6是圖2的I處閥套的截面圖。圖7是圖2的II處閥口結(jié)構(gòu)圖。圖8是圖2的II處閥心與閥套的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖8，一種高頻電液顫振發(fā)生器，包括交流閥1、顫振缸2，所述顫振缸 2包括缸體，所述缸體側(cè)壁開有一個(gè)進(jìn)出油孔3，所述缸體一端安裝固定端蓋4，缸體的另一 端安裝與負(fù)載連接的彈性端蓋5，所述交流閥1包括閥體9、閥套10、閥芯11及驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn) 動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)閥芯滑動(dòng)的滑動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述閥體9上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口 P、一個(gè) 出油口 A和一個(gè)回油口 T，所述出油口 A與所述進(jìn)出油孔3連通，所述進(jìn)油口 A和回油口 T 與液壓油源連通；所述閥體9內(nèi)開有供閥芯11插入的閥腔，所述閥芯11外套裝閥套10，閥 芯11上有4個(gè)臺(tái)肩，其中外側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩為支承臺(tái)肩，內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩在周向分別均勻加工Z1 個(gè)槽口，4為偶數(shù)，兩個(gè)臺(tái)肩上的槽口相互錯(cuò)位；閥套10沿軸向開4組窗口，相鄰窗口之間 的間距與內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩之間的間距相等，中間1組窗口沿周向均勻開設(shè)&個(gè)T型窗口，& 為偶數(shù)，Z2 = 個(gè)，外側(cè)3組沿周向均勻開設(shè)\個(gè)矩形窗口，從徑向截面方向來(lái)看，各組 窗口的位置一致。所述顫振缸還包括活動(dòng)端蓋6和調(diào)節(jié)桿7，所述活動(dòng)端蓋6與所述缸體的側(cè)壁密封 連接，所述活動(dòng)端蓋6與調(diào)節(jié)桿7的一端固定連接，所述調(diào)節(jié)桿7穿過(guò)所述固定端蓋4，所述 調(diào)節(jié)桿7與定位件8連接。所述調(diào)節(jié)桿7為螺桿，所述定位件8為鎖緊螺母。當(dāng)然，也可以選用其他調(diào)節(jié)桿和 定位件的方式。所述閥套10材料選用銅基軸承合金，閥套10沿軸向開4個(gè)槽口，兩兩相鄰的槽口 之間圓弧過(guò)渡，在閥芯支承臺(tái)肩處形成動(dòng)壓滑動(dòng)潤(rùn)滑，閥芯的閥口臺(tái)肩上有均壓槽。閥芯與閥套槽口徑向夾角165° < θ <180°。在全部閥芯槽口的閉合邊上開三 角槽。電液顫振器的工作頻率f等于交流閥的閥芯轉(zhuǎn)速η與閥芯槽口和閥套窗口之間的 每轉(zhuǎn)通斷次數(shù)m的乘積，Hi = Z1- Z2/ (Z2-Z1)。如圖1、圖2所示為電液顫振器原理圖，系統(tǒng)由液壓油源、交流閥1和顫振缸2組 成。顫振缸2為單作用無(wú)活塞液壓缸，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左側(cè)活動(dòng)端能夠改變液壓缸的工作容 積，從而調(diào)節(jié)液壓固有頻率；右側(cè)彈性端輸出振動(dòng)。交流閥1為三通型軸配流轉(zhuǎn)動(dòng)換向閥， 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是閥芯兩個(gè)臺(tái)肩與閥套在軸向相應(yīng)位置沿周向均勻開設(shè)槽口，閥芯槽口與閥套 窗口的配合關(guān)系如圖3、圖4所示，閥芯兩臺(tái)肩上的槽口相互錯(cuò)位，閥芯槽口數(shù)為4，閥套窗 口數(shù)為6，閥芯每轉(zhuǎn)可使交流閥換向12次。工作時(shí)，交流閥1的閥芯連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)至圖1所示的位置時(shí)，P-A通，壓力 油進(jìn)入顫振缸，液壓缸彈性端變形突出；當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)至圖2所示位置時(shí)，T-A通，顫振缸接回 油路，液壓缸彈性端回復(fù)；閥口 A與閥口 P和T交替導(dǎo)通，液壓缸彈性端產(chǎn)生顫振。由于閥口的通流面積大小與閥芯和閥套溝通槽口的軸向重合度成正比，可通過(guò)控制閥芯的軸向位 移調(diào)節(jié)振幅。電液顫振器的工作頻率f等于交流閥的閥芯轉(zhuǎn)速η與閥芯槽口和閥套窗口之 間的每轉(zhuǎn)通斷次數(shù)m的乘積。若閥芯槽口數(shù)&與閥套窗口數(shù)&相等，閥芯轉(zhuǎn)過(guò)一定角度 后，閥口全部打開，為全開口型，閥芯每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)即為閥芯槽口數(shù)&，通流面積為全部 閥口面積之和，因此，可以通過(guò)較大的流量，顫振器振幅相對(duì)較大。為使全開口型交流閥提 高工作頻率，需要在閥芯上開大量槽口，閥芯結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，直徑較大，加工難度也增加。如 果閥芯槽口數(shù)與閥套窗口數(shù)不相等，閥芯轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，部分閥口打開，為部分開口型， 每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)。部分開口型的通流面積比全開口型要小，但通過(guò)增大槽口寬度能夠滿足 顫振器的振幅要求。由于交流閥的閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，又處于很好潤(rùn)滑狀態(tài)中，長(zhǎng)時(shí)間高轉(zhuǎn)速 工作也是可靠的，工程上實(shí)現(xiàn)電液顫振器高頻振動(dòng)的技術(shù)難度較小。 參照?qǐng)D5 圖8，圖5所示閥套處有矩形潤(rùn)滑油槽和注油孔，圖6所示全截面共有 間隔90°均勻分布的4個(gè)矩形潤(rùn)滑油槽和均勻分布的8個(gè)注油孔，矩形潤(rùn)滑油槽間通過(guò)圓 弧過(guò)渡，并形成一定的貯油空間。故，在閥芯支承臺(tái)肩處形成動(dòng)壓滑動(dòng)潤(rùn)滑，提高閥芯的臨 界渦動(dòng)轉(zhuǎn)速，從而使閥芯在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能高精度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)閥高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥芯與閥 套間的環(huán)狀油膜厚度是不均勻的，一對(duì)閥口開啟時(shí)產(chǎn)生的徑向液動(dòng)力是不相等的，不平衡 的徑向液動(dòng)力作為外部激勵(lì)作用在閥芯上，使閥芯的臨界渦動(dòng)轉(zhuǎn)速降低。為此，若使閥芯與 閥套槽口徑向夾角165° < θ <180°，如圖8中閥心與閥套的截面圖，使油液進(jìn)入閥腔 時(shí)有一定動(dòng)量的切向分量，從而減小閥口處的徑向液動(dòng)力。交流閥口的開啟和閉合的瞬間 有非常大的壓力突變，是產(chǎn)生氣穴的重要原因，而閉合時(shí)氣穴的規(guī)模最大，如圖7中閥口所 示，這里假設(shè)閥心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)閥心槽口的右側(cè)邊轉(zhuǎn)過(guò)閥套窗口時(shí)，閥口即被關(guān)閉。為此， 在閥芯槽口的閉合邊上開三角槽，使閥口關(guān)閉瞬間仍有三角槽處可以流通，從而可以減小 閥口的壓力變化程度。
權(quán)利要求1.一種高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于包括交流閥和顫振缸，所述顫振缸包括缸 體，所述缸體側(cè)壁開有一個(gè)進(jìn)出油孔，所述缸體一端安裝固定端蓋，缸體的另一端安裝與負(fù) 載連接的彈性端蓋，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和驅(qū) 動(dòng)閥芯滑動(dòng)的滑動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口、一個(gè)出油口和一個(gè)回油口，所述 出油口與所述進(jìn)出油孔連通，所述進(jìn)油口和回油口與液壓油源連通；所述閥體內(nèi)開有供閥 芯插入的閥腔，所述閥芯外套裝閥套，閥芯上有4個(gè)臺(tái)肩，其中外側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩為支承臺(tái)肩， 內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩在周向分別均勻加工4個(gè)槽口，Z1S偶數(shù)，兩個(gè)臺(tái)肩上的槽口相互錯(cuò)位；閥套 沿軸向開4組窗口，相鄰窗口之間的間距與相鄰臺(tái)肩之間的間距相等，中間1組窗口沿周向 均勻開設(shè)4個(gè)T型窗口，4為偶數(shù)，Z2 = Zi+2個(gè)，外側(cè)3組沿周向均勻開設(shè)\個(gè)矩形窗口， 從徑向截面方向來(lái)看，各組窗口的位置一致。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述顫振缸還包括活動(dòng)端 蓋和調(diào)節(jié)桿，所述活動(dòng)端蓋與所述缸體的側(cè)壁密封連接，所述活動(dòng)端蓋與調(diào)節(jié)桿的一端固 定連接，所述調(diào)節(jié)桿穿過(guò)所述固定端蓋，所述調(diào)節(jié)桿與定位件連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述調(diào)節(jié)桿為螺桿，所述定 位件為鎖緊螺母。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述閥套材料選 用銅基軸承合金，閥套沿軸向開4個(gè)槽口，兩兩相鄰的槽口之間圓弧過(guò)渡，在閥心支承臺(tái)肩 處形成動(dòng)壓滑動(dòng)潤(rùn)滑，閥芯的閥口臺(tái)肩上有均壓槽。
5.如權(quán)利要求4所述的高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于閥心與閥套槽口徑向夾角 165° < θ < 180°。
6.權(quán)利要求4所述的高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于在閥芯槽口的閉合邊上開三 角槽。
專利摘要一種高頻電液顫振發(fā)生器，包括交流閥和顫振缸，所述顫振缸包括缸體，所述缸體側(cè)壁開有一個(gè)進(jìn)出油孔，所述缸體一端安裝固定端蓋，缸體的另一端安裝與負(fù)載連接的彈性端蓋，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)閥芯滑動(dòng)的滑動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu)；閥體上設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口、一個(gè)出油口和一個(gè)回油口，出油口與所述進(jìn)出油孔連通，所述進(jìn)油口和回油口與液壓油源連通；所述閥體內(nèi)開有供閥芯插入的閥腔，所述閥芯外套裝閥套，閥芯上有4個(gè)臺(tái)肩，兩個(gè)臺(tái)肩上的槽口相互錯(cuò)位；閥套沿軸向開4組窗口，相鄰窗口之間的間距與內(nèi)側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩之間的間距相等。本實(shí)用新型提供一種能適用于大激振力、高頻微幅的場(chǎng)合、體積小的高頻電液顫振發(fā)生器。
文檔編號(hào)F15B21/12GK201836154SQ20102022169
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者邢彤, 阮健 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)