阅读说明：本技术 一种高频率液压激振器 (High-frequency hydraulic vibration exciter ) 是由 陆倩倩 邵威 夏春林 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高频率液压激振器。液压振动器由阀体、阀芯、安全罩、传动轴和电机械转换器组成。阀芯上有凸肩,其上均布加工有2组共8条轴向油槽,轴向油槽周期型与阀体上2组共8个径向油孔,工作时,轴向油槽与径向油孔周期型通断。阀体上的2组径向油孔,一组与高压油道相通,另一组与低压油道相通。阀芯在电机械转换器和传动轴驱动下做旋转运动时,阀芯凸肩左右端面压力通过阀体上径向油孔和阀芯上的轴向油槽发生高低压交替,从而驱动阀芯轴向往复运动,实现高频振动。本发明的主要特点是阀芯轴向运动频率高,运动频率由电机械转换器自动控制,结构紧凑。本发明可作为执行元件用于液压振动等对工作频率要求较高的场合。(The invention provides a high-frequency hydraulic vibration exciter. The hydraulic vibrator consists of a valve body, a valve core, a safety cover, a transmission shaft and an electromechanical converter. The valve core is provided with a convex shoulder, 2 groups of 8 axial oil grooves are uniformly distributed and processed on the valve core, the axial oil grooves are periodically connected with 2 groups of 8 radial oil holes on the valve body, and the axial oil grooves and the radial oil holes are periodically connected and disconnected during working. And 2 groups of radial oil holes on the valve body, one group is communicated with the high-pressure oil duct, and the other group is communicated with the low-pressure oil duct. When the valve core rotates under the drive of the electromechanical converter and the transmission shaft, the pressure of the left end face and the right end face of the convex shoulder of the valve core is alternated in high and low pressure through the radial oil hole on the valve body and the axial oil groove on the valve core, so that the valve core is driven to axially reciprocate, and high-frequency vibration is realized. The invention has the main characteristics that the axial movement frequency of the valve core is high, the movement frequency is automatically controlled by the electromechanical converter, and the structure is compact. The invention can be used as an actuating element for occasions with higher requirements on working frequency, such as hydraulic vibration and the like.)

一种高频率液压激振器

技术领域

本发明涉及一种高频液压激振器，属于液压元件技术领域。

背景技术

振动测量和振动实验分析在机械工程和工程结构部门有着广泛的应用，如振动传输、振动筛、振动搅拌器、机械锤等等。常用的激振器有电动式、电磁式和电液式三种。电液式激振器的优点式激振力大、行程大。又因电液式激振器功率重量比大，振动设备能够实现小型化和轻量化，因此比机械式和电磁式振激振器更适用移动装备。近年来，液压激振技术发展较快，但液压激振设备能耗大，效率低，除了机械能和压力能的两次能量转换外，现存大多数液压激振设备都是由液压换向阀控制液压缸的模式下工作，这种本质上属于节流调速回路，属于一种高能耗系统。

发明内容

本发明的目的是为了提高液压激振设备的效率，结合当前液压激振系统的工作原理，提供一种同时具备控制和激振功能的高频激振器。可以方便实现激振频率的调节，结合液压系统快捷实现激振力的控制。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种高频液压激振器，其特征在于，包括电机械执行器、电机隔垫、电机支架、联轴器、阀芯、左安全罩、安全罩密封垫、右安全罩、安全罩联接螺栓、安全罩联接螺母、电机支架联接螺钉、平键、左挡尘环、左动密封、左导向套、左端盖、阀体、右端盖、右导向套、右动密封、右挡尘环、右端盖小号O型密封圈、右端盖中号O型密封圈、右端盖大号O型密封圈、左端盖O密封圈、阀体联接螺栓；

所述电机械执行器与电机支架之间设有起缓冲作用的电机隔垫，所述电机械执行器通过电机支架联接螺钉固定在电机支架一侧，所述电机支架的另一侧通过电机支架联接螺钉固定在左安全罩的凸台上；所述左安全罩结构上除了凸台外，还加工有左安全罩螺栓孔、左安全罩联接孔及左安全罩轴孔；所述左安全罩通过安全罩联接螺栓和安全罩联接螺母经左安全罩联接孔和右安全罩联接孔与右安全罩固定，所述右安全罩还加工有右安全罩槽孔和右安全罩轴孔；所述左安全罩与所述右安全罩之间装有安全罩密封垫实现密封和缝隙距离调整；

所述电机械执行器伸出轴的键槽中装有平键，伸出轴安装入联轴器一端的联接轴轴孔中，并确保所述平键与联接轴轴孔壁上的联接轴键槽对齐，所述联轴器的另一端加工成外花键，所述联轴器上的外花键与所述阀芯上的内花键形成可动联接；所述阀芯加工成阀芯左轴段、阀芯凸肩和阀芯右轴段；所述内花键加工在阀芯左轴段的端面上，所述阀芯凸肩上加工有阀芯左均压槽、阀芯右均压槽、n 条阀芯第一凸肩槽和n条阀芯第二凸肩槽，所述n条阀芯第一凸肩槽在阀芯周向均匀分布，且开口朝向阀芯左轴段；所述n条阀芯第二凸肩槽在阀芯周向均匀分布，开口朝向阀芯右轴端且与n条阀芯第一凸肩槽交错均匀分布；

所述阀芯穿过左安全罩轴孔和左端盖的中心通孔经阀体通孔至右端盖的中心通孔和右安全罩轴孔；所述左端盖的中心孔轴向从左至右依次加工有左端盖防尘环槽、左端盖密封环槽、左端盖导向环槽；所述左端盖防尘环槽内安装左挡尘环，所述左端盖密封环槽内安装有左动密封，所述左端盖防尘环槽内安装有左导向套；所述左端盖右侧加工有左端盖凸台和左端盖O型密封圈沉槽，所述左端盖O型密封沉槽中装有左端盖O型密封圈，所述左端盖外圈上加工左端盖联接孔；

所述左端盖凸台伸入到阀体的阀体通孔中,左端盖凸台的外径小于阀体通孔的直径；

所述左端盖右侧端面与所述阀体左侧端面接触，所述阀体加工有阀体通孔，沿着阀体通孔内壁每隔360°/n加工阀体第一径向盲孔，同时，每隔360°/n加工阀体第二径向盲孔；所述阀体右端面上加工直径大小相同的n个阀体第一油孔和n个阀体第二油孔，n个阀体第一油孔与阀体第一径向盲孔一一接通，n个阀体第二油孔与阀体第二径向盲孔一一接通；所述阀体轴向加工阀体联接孔；

所述阀体的右侧端面与右端盖接触，所述阀体右端盖的中心通孔从右至左依次加工有右端盖防尘环槽、右端盖密封环槽和右端盖导向环槽；所述右侧右端盖防尘环槽内安装右挡尘环，右端盖密封环槽内安装右动密封，右端盖导向环槽内安装右导向套；所述右端盖左侧加工有右端盖凸台，所述右端盖的左侧加工有右端盖小O型密封圈沉槽、右端盖第一导油槽、右端盖中O型密封圈沉槽、右端盖第二导油槽、右端盖大O型密封圈沉槽，右端盖第一导油槽处在右端盖小O 型密封圈沉槽和右端盖中O型密封圈沉槽之间，右端盖第二导油槽处在右端盖中O型密封圈沉槽和右端盖大O型密封圈沉槽之间；所述右端盖小O型密封圈沉槽中安装有右端盖小号O型密封圈，所述右端盖中O型密封圈沉槽安装有右端盖中号O型密封圈，所述右端盖大O型密封圈沉槽安装有右端盖大号O型密封圈，右端盖第一导油槽上加工的低压油道为一盲孔，与低压油口连通；右端盖第二导油槽上加工的高压油道，高压油道为一盲孔，与高压油口连通；所述低压油口和高压油口均加工有管螺纹能够实现与油管连接和密封；所述阀体轴向加工有四个螺纹孔，所述阀体联接螺栓通过左安全罩螺栓孔、左端盖联接孔和阀体联接孔与阀体的螺纹孔形成可拆卸固定联接；

右端盖凸台伸入到阀体的阀体通孔中,右端盖凸台的外径小于阀体通孔的直径；

阀体第一油孔距离阀芯中心线的距离与右端盖第一导油槽距离阀芯中线的距离一致而两者接通；阀体第二油孔距离阀芯中心线的距离与右端盖第二导油槽距离阀芯中线的距离一致而两者接通；

所述n为180能够除尽的大于等于2小于等于10的自然数，比如2、3、4、 5、6、10。

进一步地，所述左安全罩轴孔的直径大于阀芯左轴段的直径；同样的，右安全罩轴孔的直径大于阀芯右轴段的直径。

进一步地，所述阀芯凸肩和阀体通孔加工成间隙配合，阀芯左轴段与左端盖的中心孔和左导向套保持间隙配合；同样的，阀芯右轴段与右端盖的中心孔和右导向套保持间隙配合。

进一步地，所述阀体左端面和右端面采用平面精加工，左端盖右端面和右端盖的左端面需要平面精加工，确保左端盖O密封圈和右端盖小号O型密封圈、右端盖中号O型密封圈和右端盖大号O型密封圈能够实现可靠的油密封。

进一步地，所述左端盖凸台和右端盖凸台用于限制阀芯的左右两个极限，并确保阀芯凸肩两侧的进油或排油顺畅。

进一步地，当高压油口接通液压系统的高压油，同时，低压油口接通液压系统的低压油或油箱，此时，电机械转换器断电，阀芯停留在最左侧或者最右侧；当电机械转换器顺时针旋转阀芯；阀芯第一凸肩槽和阀芯第二凸肩槽周期型与阀体第一径向盲孔和阀体第二径向盲孔通断，阀体第一径向盲孔通过高压油道与高压油口连通；阀体第二径向盲孔通过低压油道与低压油口连通；这样阀芯凸肩两侧流体高压油切换，实现阀芯轴向往复运动。

进一步地，阀芯每旋转一周，阀芯凸肩两次高低压切换n次，阀芯沿轴线往复运动的频率是旋转频率的n倍，即f＝kf_d，其中f-阀芯往复运动频率；k-频率倍数，k＝n；f_d-电机转动频率；因此可以通过减小或增多阀芯第一凸肩槽、阀芯第二凸肩槽、阀体第一径向盲孔和阀体第二径向盲孔的数量，降低或提高频率倍数。n的数值优选为4。

进一步地，所述左安全罩、安全罩密封垫、右安全罩、安全罩联接螺栓及安全罩联接螺母共同组成本发明的安全防护罩；本发明的激振器安装时，可以通过专门设计的安装支架，用不同规格的安全罩螺栓和螺母代替文中所述，实现本发明对象的安装和固定。

所述阀芯的右端穿出右安全罩。进一步地，所述阀芯右端一般加工成球面，与被激振的对象在发生冲击时为点接触。

本发明二维运动的阀芯兼具换向和激振于一体，液压系统将高压油管和低压油管接至本发明的高压油口和低压油口，阀芯在电机械转换器和传动轴驱动下做旋转运动时，阀芯凸肩左右端面压力通过阀体上径向油孔和阀芯上的轴向油槽发生高低压交替，从而驱动阀芯轴向往复运动，实现高频振动。本发明的主要特点是阀芯轴向运动频率高，运动频率由电机械转换器自动控制，结构紧凑。调节液压系统高压油管压力，可以实现阀芯输出激振力的调节。本发明的高频液压激振器集控制功能和激振功能于一体，本发明可作为执行元件用于液压振动等对工作频率要求较高的场合，对实现输出高效高频激振信号具有一定的经济和工程应用价值。

附图说明

图1为本发明高频率激振器实施例的主视图。

图2为图1的B-B剖视图。

图3为本发明实施例的阀体三维视图。

图4为本发明实施例的联轴器三维视图。

图5、图6分别为本发明实施例的左安全罩三维视图和剖视图。

图7为本发明实施例的右安全罩三维视图。

图8为本发明实施例的阀芯三维视图。

图9、图10分别为本发明实施例的阀体右视图、俯视图。

图10a为图10的A-A剖视图。

图11、图12分别为本发明实施例的左端盖剖视图和三维视图。

图13、图14、图15为分别为本发明实施例的右端盖剖视图、仰视图和左视图。

图16为本发明高频液压激振器实施例的一个振动周期的流道剖面图。

图17为本发明高频率液压激振系统实施例的示意图。

具体实施方式

附图1～16是一种高频液压激振器实施实例，附图17是高频液压振动系统实施实例，本发明的使用不局限于实施例。

参照附图。本发明的一种高频率液压激振器，包括电机械执行器1、电机隔垫2、电机支架3、联轴器4、阀芯5、左安全罩6、安全罩密封垫7、右安全罩 8、安全罩联接螺栓9、安全罩联接螺母10、电机支架联接螺钉11、平键12、左挡尘环13、左动密封14、左导向套15、左端盖16、阀体17、右端盖18、右导向套19、右动密封20、右挡尘环21、右端盖小号O型密封圈22、右端盖中号O 型密封圈23、右端盖大号O型密封圈24、左端盖O密封圈25、阀体联接螺栓 26；

所述电机械执行器1与电机支架3之间设有起缓冲作用的电机隔垫2，所述电机械执行器1通过电机支架联接螺钉11固定在电机支架3一侧，所述电机支架3的另一侧通过电机支架联接螺钉11固定在左安全罩6的凸台L1上。所述左安全罩6结构上除了凸台L1外，还加工有左安全罩螺栓孔L2、左安全罩联接孔 L3及左安全罩轴孔L4；所述左安全罩6通过一组12个安全罩联接螺栓9和安全罩联接螺母10经左安全罩联接孔L3和右安全罩联接孔R3与右安全罩8固定，所述右安全罩8还加工有右安全罩槽孔R1和右安全罩轴孔R2；所述左安全罩6 与所述右安全罩8之间装有安全罩密封垫7实现密封和缝隙距离调整。

所述电机械执行器1伸出轴的键槽中装有平键12，伸出轴安装入联轴器4一端的联接轴轴孔ZK中，并确保所述平键12与联接轴轴孔壁上的联接轴键槽ZJ 对齐，所述联轴器4的另一端加工成外花键W，所述联轴器4上的外花键W与所述阀芯5上的内花键N形成可动联接，通过电机械执行器1和联轴器4，轴芯 5能被外花键W驱动而同步转动，同时能在液压力的作用下沿外花键W轴向前后高频往复运动。所述阀芯5加工成阀芯左轴段X1、阀芯凸肩X2和阀芯右轴段X3；所述内花键N加工在阀芯左轴段X1的端面上，所述阀芯右轴段X3末端呈圆锥台形，锥台形的顶部呈球面，所述阀芯凸肩X2上加工有阀芯左均压槽 X4、阀芯右均压槽X5、4条阀芯第一凸肩槽X6和4条阀芯第二凸肩槽X7，所述4条阀芯第一凸肩槽X6在阀芯5周向均匀分布，且开口朝向阀芯左轴段X1；所述4条阀芯第二凸肩槽X7在阀芯5周向均匀分布，开口朝向阀芯右轴端X3 且与4条第一阀芯凸肩槽X6交错均匀分布。

所述阀芯5穿过左安全罩轴孔L4和左端盖16的中心通孔经阀体通孔T1至右端盖18的中心通孔和右安全罩轴孔R2。所述左端盖16的中心孔轴向从左至右依次加工有左端盖防尘环槽Z1、左端盖密封环槽Z2、左端盖导向环槽Z3；所述左端盖防尘环槽Z1内安装左挡尘环13，所述左端盖密封环槽Z2内安装有左动密封14，所述左端盖防尘环槽Z3内安装有左导向套15；所述左端盖16右侧加工有左端盖凸台Z4和左端盖O型密封圈沉槽Z5，所述左端盖O型密封沉槽 Z5中装有左端盖O型密封圈25，所述左端盖16外圈上加工4个左端盖联接孔 Z6。

所述左端盖16右侧端面与所述阀体17左侧端面接触，所述阀体17加工有阀体通孔T1，在所述阀体17的A-A截面上，沿着阀体通孔T1内壁在0°，90° 180°和270°上加工阀体第一径向盲孔T5，同时在45°、135°、225°和315°上加工阀体第二径向盲孔T6；所述阀体17右端面上加工直径大小相同的4个阀体第一油孔T2和4个阀体第二油孔T3，分别与阀体第一径向盲孔T5一一接通和与阀体第二径向盲孔T6一一接通；所述阀体17轴向加工4个阀体联接孔T4。

当阀芯旋转时，4条阀芯第一凸肩槽X6和4条阀芯第二凸肩槽X7与4个第一径向盲孔T5和4个第二径向盲孔T6周期性轮换接通和切断。

所述阀体17的右侧端面与右端盖18接触，所述阀体右端盖18的中心通孔从右至左依次加工有右端盖防尘环槽Y1、右端盖密封环槽Y2和右端盖导向环槽Y3；所述右侧右端盖防尘环槽Y1内安装右挡尘环21，右端盖密封环槽Y2 内安装右动密封20，右端盖导向环槽Y3内安装右导向套19；所述右端盖18左侧加工有右端盖凸台Y4，所述右端盖18的左侧加工有右端盖小O型密封圈沉槽Y5、右端盖第一导油槽Y6、右端盖中O型密封圈沉槽Y7、右端盖第二导油槽Y8、右端盖大O型密封圈沉槽Y9；所述右端盖小O型密封圈沉槽Y5中安装有右端盖小号O型密封圈22，所述右端盖中O型密封圈沉槽Y7安装有右端盖中号O型密封圈23，所述右端盖大O型密封圈沉槽Y9安装有右端盖大号O 型密封圈24，右端盖第一导油槽Y6上加工的低压油道Y14为一盲孔，与低压油口Y11连通；右端盖第二导油槽Y8上加工的高压油道Y15为一盲孔，与高压油口Y12连通；所述低压油口Y11和高压油口Y12均加工有管螺纹能够实现与油管连接和密封；所述阀体17轴向加工有四个螺纹孔Y13，所述阀体联接螺栓26通过左安全罩螺栓孔L2、左端盖联接孔Z6和阀体联接孔T4与阀体17的螺纹孔Y13形成可拆卸固定联接。

如图16，所述的阀芯5工作时，阀体8中间剖面的油道通断关系分别经历 a-b-c-d-a的过程。阀芯待启动时，此时为状态a，阀芯和阀体相对位置为0°，高压油口Y10流入的高压油通过高压油道Y13至右端盖导油槽1后，通过4个阀体油孔1流入4个阀体第一径向盲孔，由于此位置，第一径向盲孔被阀芯凸台密封，故高压油与低压油不通，此时阀芯5处于行程的任意位置，此时阀芯5待启动；当阀芯5在电机械转换器驱动下发生逆时针旋转，旋转角度在0°至45°之间，即状态b，此时阀体第一径向盲孔与阀芯第一凸肩槽连通，高压油P流入阀芯凸肩的左端面同时，阀体第二径向盲孔与阀芯第二凸肩槽连通，阀芯凸肩右端面的液压油T通油箱，阀芯伸出，实现激振；当阀芯和阀体相对位置为45°时，即状态c，此时阀体第一径向盲孔和第二径向盲孔均被阀芯凸肩密封，处于过渡状态；当阀芯继续转动，相对位置在45°和90°之间时，处于状态d，阀体第一径向盲孔中的高压油P流入至阀芯第二凸肩槽，此时阀芯凸肩右侧的油腔输入高压油，阀芯左侧油腔的液压油T通过阀芯第一凸肩槽流入阀体第二径向盲孔，最后通过低压油道流回油箱，阀芯在右侧高压油作用下缩回，实现复位。阀芯旋转一周实现4次a-b-c-d的通断过程，故激振频率为阀芯转动频率的四倍。

本发明的高频率液压激振器适用于液压振动系统，如图17所示，它包括直流电机控制器C、电动机C1、联轴器C2、液压泵C3、液压油箱C4、先导式溢流阀C5、压力表C6、压力传感器C7、数据采集系统C8和计算机C9。所述液压泵C3为单向定量液压泵，所述电动机C1主轴通过联轴器C2与液压泵C3主轴同轴连接。液压泵C3的吸油口直通液压油箱C4，液压泵C3出口旁路并联先导式溢流阀C5，先导式溢流阀C5出口直接通液压油箱C4，同时液压泵C3主油路直通高频液压激振器的高压油口Y13，高频液压激振器的低压油口Y14直通液压油箱C4。直流电机控制器C用于输出高频率激振器上电机械转换器1的控制信号。当启动电动机C1时，液压油从液压油箱C4通过液压泵C3输出至先导式溢流阀C5，通过先导式溢流阀C5流回油箱，此时，可以通过调节先导溢流阀C5的压力调节螺栓结合压力表C6设置液压泵C3出口压力。计算机C9上编写可以输出和采集信号的程序，激振时，计算机C9发出控制信号，通过数据采集系统C8和直流电机控制器C，驱动高频率激振器阀芯旋转和轴向激振，同时，液压泵C3出口处安装压力传感器C7，液压泵出口压力信号通过数据采集系统 C8进入计算机C9，通过压力值p与阀芯凸台环形面积A的乘积，可以获取激振力的控制，激振力F＝pA。这种实施方式下，选择的电机械转换器1作为直流电机，其控制信号与直流电机的转速直接相关，如希望获得精确激振频率，亦可在与联轴器C2同轴安装一转速仪，获取激振频率f。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“内侧”、“水平”、“端部”、“长度”、“外端”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。用语“第一”、“第二”也仅为说明时的简洁而采用，并不是指示或暗示相对重要性。

本发明还可以有其他实施方式，凡是采用等同替换或者等效变化形成的技术方案，均在本发明要求的保护范围内。