阅读说明：本技术 一种液压振动台剩余能安全释放装置 (Hydraulic pressure shaking table residual energy safety release ) 是由 王易君 鲁亮 张平 王珏 毛勇建 胡宇鹏 李明海 陈颖 宋琼 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种液压振动台剩余能安全释放装置,用于吸收脉动能量的蓄能单元、用于减小管路振动的消振单元、用于消耗流体动能,降低流体压力的耗能单元；蓄能单元的输入端与液压振动台回油输出端连接,蓄能单元的输出端与消振单元的输入端连接；在蓄能单元上连接有蓄能器；消振单元的输出端与耗能单元的输入端连接；耗能单元的输出端与油源分配器端口连接,耗能单元上连接有蓄能器；本申请实现了大流量、高流速液压振动台的剩余能安全释放,减小了回油管路的液压冲击和压力脉动,满足液压振动台管道减振、保护液压装置的需要。(The invention discloses a hydraulic vibration table residual energy safety release device which comprises an energy storage unit, a vibration absorption unit and an energy consumption unit, wherein the energy storage unit is used for absorbing pulse energy, the vibration absorption unit is used for reducing pipeline vibration, and the energy consumption unit is used for consuming fluid kinetic energy and reducing fluid pressure; the input end of the energy storage unit is connected with the oil return output end of the hydraulic vibration table, and the output end of the energy storage unit is connected with the input end of the vibration absorption unit; the energy storage unit is connected with an energy accumulator; the output end of the vibration absorption unit is connected with the input end of the energy consumption unit; the output end of the energy consumption unit is connected with the port of the oil source distributor, and the energy accumulator is connected to the energy consumption unit; the application realizes the safe release of the residual energy of the hydraulic vibration table with large flow and high flow rate, reduces the hydraulic impact and pressure pulsation of an oil return pipeline, and meets the requirements of vibration reduction and protection of the pipeline of the hydraulic vibration table.)

一种液压振动台剩余能安全释放装置

技术领域

本发明属于液压装备技术领域，具体涉及一种液压振动台剩余能安全释放装置。

背景技术

液压振动台工作时，作动器频繁的换向、加速、变速，所需的液压油流量剧烈变化，使得排入回油管路系统的液压油流量随之变化，涌入的变化的流量导致液压油在管路系统产生明显的能量冲击。油液能量冲击本身具有较大动能，且随着作动器工作呈周期性脉动，对液压振动台装置及回油管路的正常工作产生不利影响。

由于液压振动台的强周期脉动，易造成管路上管道、设备、仪表等机械振动，工程上通常采用对管路共振点进行加固，或者对管路进行软包覆等措施，虽然一定程度上可以降低对装置及管路的磨损，但并不能消除脉动。而且加固点的位置选择不能适应作动器的多个工作状态，软包覆措施使油路中散热更加困难，造成油路温度上升，不利于维持液压油的工作性能。因此对于液压振动台回油管路，需要额外增设剩余能量释放装置，消减液压冲击和流量/压力脉动，以达到剩余能量安全释放的目的。

液压装置的剩余能量释放装置通常分为两类：第一类为主动式，该类装置产生一个同液压式作动器压力脉动幅值相等，相位相差的次级压力脉动波，该脉动波与液压式作动器产生的压力脉动波进行叠加，以此来消除管路中的压力脉动，如干涉式滤波器、T型滤波器等；第二类为被动式，该类装置通过吸收液压油做功，将能量转化或消耗，如在液压冲击源附近设置蓄能器，在液体和气体之间采用分隔装置，利用气体的压缩性能，吸收管路中流体的脉动能量；或在管道内安装预拉伸的柔性膜片作为吸振元件，当某频率的流体脉动和膜片谐振时，将流体脉动转化为机械振动，再通过内部阻尼消耗振动能量。

上述减小液压式作动器能量脉动的方法中，主动式装置的消脉动效果好，但适用性单一，且成本较高，在具体实施时需要进行压力脉动或流量等信号测试，依据测试结果利用控制算法进行主动控制。被动式方法及装置中，蓄能器可以一定程度消除脉动，但是它储能不耗能。此外，还有其他类型或结构的脉动衰减器，如薄板振动式脉动衰减器、T型滤波器等，但需要其固有频率同流体脉动频率相适应，适用频率范围有限。

因此，发明一种液压振动台剩余能安全释放装置，减小液压冲击和压力脉动，降低管路振动，减少现场环境噪声，确保液压振动台的安全使用。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种液压振动台剩余能安全释放装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压振动台剩余能安全释放装置，包括：

用于吸收脉动能量的蓄能单元，蓄能单元的输入端与液压振动台回油输出端连接，蓄能单元的输出端与消振单元的输入端连接；在蓄能单元上连接有蓄能器；

用于减小管路振动的消振单元；消振单元的输出端与耗能单元的输入端连接；

用于消耗流体动能，降低流体压力的耗能单元，耗能单元的输出端与油源分配器端口连接，耗能单元上连接有蓄能器。

具体地，消振单元形成为管状结构，消振单元包括形成为管状结构的柔性壁、强度壁、橡胶壁，强度壁和橡胶壁组成组合层，组合层为至少一层，在组合层中，强度壁在内层，橡胶壁在外层，强度壁和橡胶壁连接，至少一层的组合层包覆在柔性壁外部。

具体地，耗能单元内设置有相互连接的减速流道、阻尼流道、涡旋流道。

进一步地，减速流道包括第一流道和第二流道，第一流道和第二流道连接，第一流道的直径小于第二流道的直径，液压油从第一流道流至第二流道。

进一步地，阻尼流道包含第三流道、阻尼块、用于在液压油压力作用下压缩或位移的弹性体，液压油从第三流道的第一端流入，弹性体和阻尼块均安装在第三流道内，弹性体的第一端朝向第三流道的第一端设置，弹性体的第二端与阻尼块连接；液压油从第三流道的侧壁流出。

优选地，弹性体为挡板或金属球；阻尼块为弹簧或活塞。

进一步地，涡旋流道包括至少二根流道，至少二根的流道交叉连接于一处。

具体地，减速流道的第一端与油源入口连接，减速流道的第二端与阻尼流道的一端连接，涡旋流道分别与减速流道、阻尼流道、蓄能器、油源分配器端口连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本申请实现了大流量、高流速液压振动台的剩余能安全释放，减小了回油管路的液压冲击和压力脉动，满足液压振动台管道减振、保护液压装置的需要。

附图说明

图1为本申请中剩余能安全释放装置设计方法流程图；

图2为本申请中液压振动台剩余能安全释放装置的结构示意图；

图3为本申请中消振单元的剖视图；

图4为本申请中耗能单元的侧视图；

图5为图4中的A-A剖面示意图；

图6为本申请中耗能单元的透视图；

图中：

1、蓄能单元；11、第一法兰；12、蓄能器；13、连接装置；

2、消振单元；21、第二法兰；22、柔性壁；23、强度壁；24、橡胶壁；

3、耗能单元；31、减速流道；32、阻尼流道；33、涡旋流道；34、阻尼块；35、弹性体；36、分支；37、岔口；38、突变段；311、油源入口；312、油源分配器端口。

41、第一流道；42、第二流道；43、第三流道；44、第四流道；45、第五流道；46、第六流道；47、第七流道；48、第八流道；49、第九流道；410、第一矩形流道；411、第二矩形流道；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

如图2所示，一种液压振动台剩余能安全释放装置，包括：

用于吸收脉动能量的蓄能单元1，蓄能单元1的输入端与液压振动台回油输出端连接，蓄能单元1的输出端与消振单元2的输入端连接；在蓄能单元1上连接有蓄能器12；

用于减小管路振动的消振单元2；消振单元2的输出端与耗能单元3的输入端连接；

用于消耗流体动能，降低流体压力的耗能单元3，耗能单元3的输出端与油源分配器端口312连接，耗能单元3上连接有蓄能器12。

在本实施例中，蓄能单元1可为气囊式蓄能器或隔膜式蓄能器，当流道内液压油压力高于蓄能单元预设压力时，液压油在高压驱动下进入压力较低的蓄能器12蓄能腔内，流道内压力低于蓄能腔内压力时，液压油自蓄能器12蓄能腔流出，蓄能单元在流量和压力变化时吸收和释放能量，减小压力脉动和液压冲击。

如图3所示，消振单元2形成为管状结构，消振单元2包括形成为管状结构的柔性壁22、强度壁23、橡胶壁24，强度壁23和橡胶壁24组成组合层，组合层为至少一层，在组合层中，强度壁23在内层，橡胶壁24在外层，强度壁23和橡胶壁24连接，至少一层的组合层包覆在柔性壁22外部。

在本实施例中，柔性壁22在管道流体内侧受到回油管路流体的脉动作用并向中间壁面传递压力，消振管壁面在受力作用下发生位移和变形，液压油脉动能量以做功的形式进行转换；变化后的消振内壁反作用在流体表面，改变流体运动方向和受力大小，达到衰减流道内流量脉动和压力脉动的目的。同时，柔性壁22和橡胶壁24刚性小，液压作动器引起的振动经过消振单元2时被吸收消耗，减小了向后续管道传递，达到减振作用。

强度壁23受到柔性壁22传递的压力并向橡胶壁24传递压力，同时强度壁23以一定的刚度限制柔性壁22发生大位移。

如图5和图6所示，耗能单元3内设置有相互连接的减速流道31、阻尼流道32、涡旋流道33。

如图5和图6所示，减速流道31包括第一流道41和第二流道42，第一流道41和第二流道42连接，第一流道41的直径小于第二流道42的直径，液压油从第一流道41流至第二流道42。

在本实施例中，第二流道42相比第一流道41，管道截面变大，可以是突变式变截面，也可以是渐扩式变截面。

如图5和图6所示，阻尼流道32包含第三流道43、阻尼块34、用于在液压油压力作用下压缩或位移的弹性体35，液压油从第三流道43的第一端流入，弹性体35和阻尼块34均安装在第三流道43内，弹性体35的第一端朝向第三流道43的第一端设置，弹性体35的第二端与阻尼块34连接；液压油从第三流道43的侧壁流出。

在本实施例中，弹性体35位于流道内并占据部分流道空间，流体作用在弹性体35上，流体压力推动弹性体35向阻尼块34移动，弹性体35通过变形或移动消耗流体能量，阻尼块34压缩体积吸收并转换能量。

优选地，弹性体35为挡板或金属球；阻尼块34为弹簧或活塞。

进一步地，涡旋流道33包括至少二根流道，至少二根的流道交叉连接于一处，两根流道结合就能产生涡旋效果。

如图4-6所示，减速流道31的第一端与油源入口连接，减速流道31的第二端与阻尼流道32的一端连接，涡旋流道33分别与减速流道31、阻尼流道32、蓄能器12、油源分配器端口312连接。

在本实施例中，包括一组减速流道31和一组阻尼流道32，减速流道31的第一端与油源入口连接，减速流道31的第二端与阻尼流道32的一端连接，设置有第四流道44至第九流道49六个直线流道，两矩形流道，第一流道41的侧壁与第四流道44的第一端连接，第四流道44第二端与一个蓄能器12连接，第二流道42的侧壁通过第五流道45与第一矩形流道410的第一边中部连接，第二流道42的侧壁通过第六流道46与第二矩形流道411的第一边中部连接，第七流道47的第一端与第四流道44的侧壁连接，第七流道47的第二端与油源分配器端口312连接，第七流道47的一处分别与第一矩形流道410的第二边中部、第八流道48的第一端连接，第七流道47的另一处分别与第二矩形流道411的第二边中部、第九流道49的第一端连接，矩形流道的第一边和第二边为对边，第八流道48的第二端、第九流道49的第二端均连接有一蓄能器；其中第一流道41和第四流道44的连接处为岔口38，第四流道44和第七流道47的连接处为分支36，第一矩形流道410和第二矩形流道411的第二边中部的交汇处为涡旋流道33。

在本实施例中，减速流道31、阻尼流道32、涡旋流道33可按照不同顺序在二维空间、三维空间进行组合。

在本实施例中，当液压油流经截面增加的减速流道31，根据质量守恒定律，液压油流速减小从而降低动能；液压油进入阻尼流道32，弹性体35和阻尼块34通过变形做功以及能量转化吸收流体压力脉动能量；液压油进入涡旋流道33后，液压流体在流道局部变化位置(分支36、岔口38、突变段37)发生局部压力损失，降低液压油能量；同时在涡旋位置，液压油流动更加紊乱，通过湍流涡旋耗散流体动压能。

如图1所示，示出了剩余能安全释放装置设计方法流程图，具体步骤如下所述：

1、依据液压振动台工作特性进行回油压力计算或者实际测试液压振动台回油压力参数；

2、根据回油管路设计或实际测试获得回油管路频率；

3、提出消减回油压力脉动以及降低管路振动的指标或要求；

4、利用回油压力参数进行蓄能单元上蓄能器参数计算和选型；

5、利用液压振动台安装环境和管路条件进行消振单元选型；

6、结合安装条件，进行涡旋流道、减速流道等设计校核，需避开回油管路固有频率；

7、通过仿真分析或测试进行剩余能安全释放装置的效果评估。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。