專利名稱：新型高頻電液顫振發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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裝備，性能特點如下①機械式，主要分為離心式和直接作用式兩類。離心式機械振動裝置的頻率范圍一般為5 100Hz，負載為50 10000N ； 直接作用式機械振動裝置的頻率范圍為1 200Hz，可得到很大的推力和較大的振幅。這類振動裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但上限頻率較低，廣泛應(yīng)用于各種低頻振動場合。②電磁式， 能產(chǎn)生復(fù)雜的振動波形，具有波形失真度較小、工作頻率范圍大等優(yōu)點，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、振動位移有限并需要輔助冷卻裝置，因此，主要應(yīng)用于振動試驗臺。小型電磁式振動臺的頻率范圍為0 10kHz，大型電磁式振動臺頻率范圍為0 2kHz，主要應(yīng)用于航空、航天及國防等領(lǐng)域。③液壓式，廣泛地應(yīng)用于振動打樁、振動鍛造、振動造型、振動剪切、振動壓實、振動輸送、振動篩、農(nóng)業(yè)機械和振動試驗臺等。上述3類振動裝備中，液壓式推力最大。工程中對于大激振力、高頻微幅(振幅從2 μ m到100 μ m,頻率從數(shù)Hz到數(shù)kHz) 且小體積振動器的需求越來越迫切；但是，現(xiàn)有的電磁振動設(shè)備在高頻振動時輸出的激振力小已經(jīng)不能滿足工程中更高要求。通常電液振動臺所采用的液壓缸結(jié)構(gòu)為常規(guī)形式，即雙出桿液壓缸或差動連接的單出桿液壓缸，控制元件采用電液伺服閥或新型的激振閥，由于液壓缸活塞的質(zhì)量較大，液壓缸的工作容腔體積也相對較大，動力系統(tǒng)的固有頻率難以提尚。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有的振動裝備不能適用于同時需要大激振力、高頻微幅的場合的不足，本實用新型提供一種能適用于大激振力、高頻微幅的場合、體積小的新型高頻電液顫振發(fā)生器。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種新型高頻電液顫振發(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)壁開有一個進出油孔，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動力機構(gòu)和驅(qū)動閥芯滑動的滑動動力機構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個進油口、一個出油口和一個回油口，所述出油口與所述進出油孔連通，所述進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，所述缸體內(nèi)部為環(huán)狀容腔，所述進油口通過缸體底部的油孔與缸體中間柱中心的油孔相連通，所述缸體的一端安裝與負載連接的彈性端蓋，所述缸體另一端安裝固定端蓋，所述缸體內(nèi)安裝活塞，所述活塞與所述缸體的側(cè)壁和中間柱壁密封連接，所述活塞與用以帶動活塞上下移動的活塞驅(qū)動機構(gòu)連接，所述活塞將環(huán)狀容腔分為上腔和下腔，所述上腔和下腔的缸體內(nèi)壁均開有平衡油口，兩個平衡油口通過平衡油道連通，所述平衡油道上安裝高壓球閥。[0007]進一步，所述活塞驅(qū)動機構(gòu)包括活塞桿、連接板和絲桿，所述活塞與所述活塞桿的一端固定連接，所述活塞桿的另一端與連接板固定連接，所述連接板與絲桿的一端通過卡環(huán)連接，所述絲桿設(shè)有外螺紋段，所述外螺紋段安裝在絲杠支座的螺紋孔內(nèi)，緊固螺母安裝在所述外螺紋段上，所述絲杠支座與所述缸體固定連接，所述缸體安裝在固定支架上。再進一步，所述大活塞的另一端安裝調(diào)節(jié)桿。所述缸體中間柱中心的油孔與所述彈性端蓋正對。本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為由液壓油源、交流閥和顫振缸組成。顫振缸為單作用無活塞液壓缸，結(jié)構(gòu)特點是左側(cè)活動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。交流閥為三通型軸配流轉(zhuǎn)動換向閥，結(jié)構(gòu)特點是閥芯轉(zhuǎn)動時， 兩個臺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)計使交流閥在高頻換向時工作穩(wěn)定并且噪聲小，滿足了顫振器高頻振動的要求。工作時，當閥芯轉(zhuǎn)動至圖3所示的位置時，壓力油從P 口進入，此時一對閥套窗口和閥芯槽口形成的閥口開啟，油液進入閥內(nèi)部再經(jīng)閥套窗口從A 口流出，即P-A通，壓力油進入顫振缸，液壓缸彈性端變形突出；當閥芯轉(zhuǎn)動至圖4所示位置時，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，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。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在(1)結(jié)構(gòu)緊湊。將交流閥和高壓球閥全部安裝在顫振缸上，使其結(jié)構(gòu)緊湊，便于實際應(yīng)用；(2)能夠提高固有頻率。由于省去了連接管路，并且容腔為環(huán)形容腔，減小了管路中油液的體積，能夠提高固有頻率；C3)能夠大大提高振幅。通過調(diào)節(jié)容腔容積使顫振缸在諧振點工作，從而能夠使振幅最大且能耗很?。?4) 便于調(diào)節(jié)容積。通過高壓球閥對上下油腔通斷的控制，即需要調(diào)節(jié)容積時，將上下油腔連通，使得上下油腔壓強相等，調(diào)節(jié)時，非常省力。由于采用了交流閥結(jié)構(gòu)，本實用新型還具有以下技術(shù)效果①振動頻率高。常規(guī)的液壓振動是通過液壓缸活塞往復(fù)運動產(chǎn)生振動，由于活塞具有一定的質(zhì)量再加上載荷，頻率高時加速度大，慣性力和阻尼力都很大，需要極大的回復(fù)力來克服慣性力進行振動，因此，實現(xiàn)高頻振動難度非常大。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，僅需部分克服負載的慣性力(負載垂直安裝)且沒有阻尼力，再借助彈性元件很大的彈性回復(fù)力，能實現(xiàn)很高的振動頻率，振動頻率主要取決于交流液流的脈動頻率。在交流閥的部分結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計可使閥芯在高轉(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，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器的功率高很多。③微幅振動。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的特點。④節(jié)能。顫振缸設(shè)計成容積可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，能夠改變液壓固有頻率，當顫振缸發(fā)生諧振時，僅需較小的功率就可以實現(xiàn)較大的振幅。⑤價格低。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)與其它振動裝備相比有價格優(yōu)勢。
圖1是新型高頻電液顫振器的整體外觀圖。圖2是圖1的后視圖。圖3是新型高頻電液顫振發(fā)生器的進油狀態(tài)的示意圖。圖4是新型高頻電液顫振發(fā)生器的回油狀態(tài)的示意圖。其中，1-固定支架，2-顫振缸，3-彈性端蓋，4-閥底板，5-伺服電機，6-交流閥， 7-步進電機，8-絲桿支座，9-連接板，10-調(diào)節(jié)桿，11-絲桿，12-高壓球閥，13-活塞桿， 14-緊固螺母，15-卡環(huán)，16-活塞。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖1 圖4，一種新型高頻電液顫振發(fā)生器，包括交流閥6和顫振缸2，所述顫振缸2包括缸體，所述缸體側(cè)壁開有一個進出油孔，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動力機構(gòu)和驅(qū)動閥芯滑動的滑動動力機構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個進油口、一個出油口和一個回油口，所述出油口與所述進出油孔連通，所述進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，所述缸體內(nèi)部為環(huán)狀容腔，所述進油口通過缸體底部的油孔與缸體中間柱中心的油孔相連通，所述缸體的一端安裝與負載連接的彈性端蓋3，所述缸體另一端安裝固定端蓋，所述缸體內(nèi)安裝活塞16， 所述活塞16與所述缸體的側(cè)壁和中間柱壁密封連接，所述活塞與用以帶動活塞上下移動的活塞驅(qū)動機構(gòu)連接，所述活塞16將環(huán)狀容腔分為上腔和下腔，所述上腔和下腔的缸體內(nèi)壁均開有平衡油口，兩個平衡油口通過平衡油道連通，所述平衡油道上安裝高壓球閥12。所述活塞驅(qū)動機構(gòu)包括活塞桿13、連接板9和絲桿11，所述活塞16與所述活塞桿 13的一端固定連接，所述活塞桿13的另一端與連接板9固定連接，所述連接板9與絲桿11 的一端通過卡環(huán)15連接，所述絲桿11設(shè)有外螺紋段，所述外螺紋段安裝在絲杠支座8的螺紋孔內(nèi)，緊固螺母14安裝在所述外螺紋段上，所述絲杠支座8與所述缸體固定連接，所述缸體安裝在固定支架1上。所述缸體中間柱中心的油孔與所述彈性端蓋3正對。所述大活塞11的另一端安裝調(diào)節(jié)桿10。所述伺服電機5用于驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生交變的液壓流，并且可以通過改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)頻率，所述步進電機7用于驅(qū)動閥芯滑動，實現(xiàn)對閥開口大小的控制，進而實現(xiàn)對振幅的控制。本實施例的交流閥6包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動力機構(gòu)和驅(qū)動閥芯滑動的滑動動力機構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個進油口 P、一個出油口 A和一個回油口 T， 所述出油口 A與所述進出油孔連通，所述進油口 A和回油口 T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個臺肩，其中外側(cè)兩個臺肩為支承臺肩，內(nèi)側(cè)兩個臺肩在周向分別均勻加IZ1個槽口，Z1為偶數(shù)，且Z1 >4，兩個臺肩上的槽口相互錯位；閥套沿軸向開4組窗口，相鄰窗口之間的間距與內(nèi)側(cè)兩個臺肩之間的間距相等，中間1組窗口沿周向均勻開設(shè)Z2個T型窗口，&為偶數(shù)，Z2 = Zp個，外側(cè)3組沿周向均勻開設(shè)個矩形窗口，從徑向截面方向來看，各組窗口的位置一致。所述閥套材料選用銅基軸承合金，閥套沿軸向開4個槽口，兩兩相鄰的槽口之間圓弧過渡，在閥芯支承臺肩處形成動壓滑動潤滑，閥芯的閥口臺肩上有均壓槽。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3、圖4所示為電液顫振器原理圖，系統(tǒng)由液壓油源、交流閥6和顫振缸2組成。顫振缸2為單作用無活塞液壓缸，結(jié)構(gòu)特點是左側(cè)活動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。交流閥6為三通型軸配流轉(zhuǎn)動換向閥， 結(jié)構(gòu)特點是閥芯兩個臺肩與閥套在軸向相應(yīng)位置沿周向均勻開設(shè)槽口，，閥芯兩臺肩上的槽口相互錯位，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，交流閥6的閥芯連續(xù)轉(zhuǎn)動，當閥芯轉(zhuǎn)動至圖3所示的位置時，P-A通，壓力油進入顫振缸，液壓缸彈性端變形突出；當閥芯轉(zhuǎn)動至圖4所示位置時，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)4，通流面積為全部閥口面積之和，因此，可以通過較大的流量，顫振器振幅相對較大。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)動慣量小，又處于很好潤滑狀態(tài)中，長時間高轉(zhuǎn)速工作也是可靠的，工程上實現(xiàn)電液顫振器高頻振動的技術(shù)難度較小。本實施例中，在缸體的一側(cè)開有分別與上下油腔連通的兩個油孔，兩個油孔通過高壓球閥連接在一起，利用高壓球閥實現(xiàn)對兩個油孔通斷的控制，當顫振缸工作時，上下腔斷開，上腔的油液與交流閥通斷作用在彈性端蓋上使其產(chǎn)生振動，下腔油液被隔離；當需要調(diào)節(jié)上腔的容積時，將高壓球閥打開，使上下腔連通，使得上下腔壓強相等，從而易于調(diào)節(jié)缸體容積。
權(quán)利要求1.一種新型高頻電液顫振發(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)壁開有一個進出油孔，所述交流閥包括閥體、閥套、閥芯及驅(qū)動閥芯轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動力機構(gòu)和驅(qū)動閥芯滑動的滑動動力機構(gòu)；所述閥體上設(shè)有一個進油口、一個出油口和一個回油口，所述出油口與所述進出油孔連通，所述進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，其特征在于所述缸體內(nèi)部為環(huán)狀容腔，所述進油口通過缸體底部的油孔與缸體中間柱中心的油孔相連通，所述缸體的一端安裝與負載連接的彈性端蓋，所述缸體另一端安裝固定端蓋，所述缸體內(nèi)安裝活塞，所述活塞與所述缸體的側(cè)壁和中間柱壁密封連接，所述活塞與用以帶動活塞上下移動的活塞驅(qū)動機構(gòu)連接， 所述活塞將環(huán)狀容腔分為上腔和下腔，所述上腔和下腔的缸體內(nèi)壁均開有平衡油口，兩個平衡油口通過平衡油道連通，所述平衡油道上安裝高壓球閥。
2.如權(quán)利要求1所述的新型高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述活塞驅(qū)動機構(gòu)包括活塞桿、連接板和絲桿，所述活塞與所述活塞桿的一端固定連接，所述活塞桿的另一端與連接板固定連接，所述連接板與絲桿的一端通過卡環(huán)連接，所述絲桿設(shè)有外螺紋段，所述外螺紋段安裝在絲杠支座的螺紋孔內(nèi)，緊固螺母安裝在所述外螺紋段上，所述絲杠支座與所述缸體固定連接，所述缸體安裝在固定支架上。
3.如權(quán)利要求2所述的新型高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述大活塞的另一端安裝調(diào)節(jié)桿。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的新型高頻電液顫振發(fā)生器，其特征在于所述缸體中間柱中心的油孔與所述彈性端蓋正對。
專利摘要一種新型高頻電液顫振發(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)壁開有一個進出油孔，所述缸體內(nèi)部為環(huán)狀容腔，所述進油口通過缸體底部的油孔與缸體中間柱中心的油孔相連通，所述缸體的一端安裝與負載連接的彈性端蓋，所述缸體另一端安裝固定端蓋，所述缸體內(nèi)安裝活塞，所述活塞與所述缸體的側(cè)壁和中間柱壁密封連接，所述活塞與用以帶動活塞上下移動的活塞驅(qū)動機構(gòu)連接，所述活塞將環(huán)狀容腔分為上腔和下腔，所述上腔和下腔的缸體內(nèi)壁均開有平衡油口，兩個平衡油口通過平衡油道連通，所述平衡油道上安裝高壓球閥。本實用新型能適用于大激振力、高頻微幅的場合、體積小。
文檔編號F15B21/12GK202082203SQ201120021110
公開日2011年12月21日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者楊永帥, 邢彤, 阮健 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)