一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法
【专利摘要】一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法，利用液压波动激振机产生周期性的的压力波动，从而使激振液压缸活塞及负载产生周期性的振动，而且无需使用结构件，在一定范围内，激振频率由变频器无级调节；将油缸与利用液压波动激振机振动筛固结，通过变频器可实现利用液压波动激振机振动筛频率的可调可控，振幅则可通过溢流阀来调节；振幅一定时，压力随激振频率的提高而增大；压力一定时，振幅随激振频率的增加而减小。使用本方法，不但振动筛可以正常的工作，而且寿命长，一定条件下无级调节，振动工况良好，起、停能耗小。
【专利说明】一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动筛领域，尤其是一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法。
【背景技术】
[0002]目前，振动利用已经广泛渗入到各行各业，类别涉及到振动选矿、振动输送、振动筛分、振动脱水、振动成型、振捣、振动破碎、振动落砂、振动压路、垃圾分选、原料筛选等；同时，振动设备的使用量也非常大。据现场使用情况，惯性激振的振动设备存在以下主要问题:参振质量大、惯性激振存在动不平衡的旋转运动，对振动机械结构件和轴承的寿命影响特别大。惯性设备维修量大，检查、更换轴承频繁，振动结构件开裂现象严重；电动机带动偏心轮激振装置，其振动参数难调；由于参振载荷的随机变化，很难使质量一弹簧一阻尼系统处于比较理想的振动工况。随着大型振动筛的发展，为保证强度而采用特别重的结构件，甚至有的情况下部分减速装置也参与振动，这样耗能大，参振质量大，起、停振困难等问题愈加严重，在全球提倡节能降耗的今天，严重地阻碍了我国国民经济的发展。
【发明内容】
[0003]为解决上诉问题，本发明提出的技术方案为:利用液压波动激振机产生周期性的的压力波动，从而使激振液压缸活塞及负载产生周期性的振动，而且无需使用结构件，在一定范围内，激振频率由变频器无级调节；将油缸与利用液压波动激振机振动筛固结，通过变频器可实现利用液压波动激振机振动筛频率的可调可控，振幅则可通过溢流阀来调节；振幅一定时，压力随激振频率的提高而增大；压力一定时，振幅随激振频率的增加而减小。
[0004]本发明的有益效果是是:不但振动筛可以正常的工作，而且寿命长，一定条件下无级调节，振动工况良好，起、停能耗小。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0006]图1为液压激振系统液压原理图；图2为拟振动筛试验系统液压原理图；图3为杆腔连接管路两测点的压力随时间的变化曲线图；图4为活塞腔连接管路两测点的压力随时间的变化曲线图；图5为利用液压波动激振机振动筛的振幅、压力、激振频率的关系图。
[0007]其中，1.信号电机；2.联轴器；3.激波器；4.回油管；5.进油管；6.蓄能器；7.液压动力源；8.负载；9.筛箱；10.测点2 ;11.测点I ;12.测点3 ；13.测点4 ；14.激振液压缸。
【具体实施方式】
[0008]1.激波式液压激振系统的组成及激振机理。
[0009]1.1激波式液压激振系统主要由:液压动力源(7)、激波器(3)、激振液压缸(14)、蓄能器(6)以及连接管路组成，如图1所示；激波器设计成旋转式，由信号电机(I)驱动，而信号电机(I)由变频器控制；激波器(3)需完成的液压功能为位三通阀功能，而且保证全开口状态下为工作状态，换向时间远小于其工作时间；激振液压缸(14)采用单出杆双作用的非对称液压缸；蓄能器(6)采用隔膜式的高压蓄能器。
[0010]1.2液压激振系统采用单出杆双作用液压缸作为激振输出元件，来自液压泵站的高压油液通过高压管路始终接通激振液压缸的有杆腔，而激振液压缸的活塞腔通过激波器内的油路分配，与高压进油管路(5)和回油管路(4)均设有接口 ；工作时激波器(3)在信号电机(I)的驱动下阀芯不停地旋转，随着阀芯的转动，活塞腔不断地与高压进油管(5)路接口和回油管(4)路接口交替导通。当与高压进油管(5)路接口导通时，高压油液进入活塞腔，使激振液压缸(14)形成差动缸，活塞受到上下腔压差的作用向上运动；而与回油管(4)路接口导通时，活塞腔的液体随即降压排出，此时激振液压缸(14)在有杆腔高压液体的作用下向下运动。这样，在激波器(3)连续转动下，活塞腔内周期性地高压进液一低压排液，使得激振液压缸(14)的活塞及活塞杆带动负载不断地往复运动，即输出振动。
[0011]1.3液压激振系统的激振机理:激波器(3)控制的液压激振系统是一个全开口工作的随动液压传动系统，但不同于一般的随动液压传动系统。一般的随动液压传动系统的工作过程是一个静液压传动过程，而激波式液压激振系统是一个全过程的动态系统。其系统激振的实质仍属于现在大部分液压激振系统的研究范畴。所不同的是激波器的结构和工作比例进行了合理的设计和分配，能够满足各种振动工况的要求。由于激波器特殊的结构设计，系统在工作过程中，一方面通过激波器(3)的强制配流在液压管路中产生周期性的流量波动，因流量的波动而在液腔及管路中产生了相应的压力波动；另一方面由于激波器在配流过程中阀口的开、关都是在瞬间完成，阀口开关的瞬间在液压管路中产生了液压冲击波。这两种压力波在叠加之后反映在液压缸的两个液腔流体压力的变化上，两液腔流体压力对活塞的耦合作用力作用到激振液压缸(14)上，使得活塞发生运动；因激波器(3)的强制配流是周期性的，因而激振液压缸(14)活塞的运动也是周期性的往复运动。因为激波器
(3)的工作状态是全开口状态，不同于一般靠缝隙流工作的换向阀，因而系统的效率较一般的液压系统有明显的提闻。
[0012]2.液压波动激振机振动筛的原理。
[0013]液压利用液压波动激振机振动筛以两个激振液压缸(14)作为利用液压波动激振机振动筛的激振器，激振液压缸(14)的活塞杆与筛箱刚性连接，两激振液压缸(14)对称安装在筛箱两侧的重心位置。液压波动激振机振动筛的原理如图2所示。
[0014]液压利用液压波动激振机振动筛系统是由一个激波器控制两个非对称液压缸来产生激振的，对于利用液压波动激振机振动筛相当于采用两点激振。因此要求:激波器的通流量要满足两个液压缸的瞬时流量要求；为保证两液压缸的同步，要求两液压缸的对应连接管路一致。
[0015]激振系统主要参数:①激振液压缸:80 /55 mm。
[0016]②连接管路:试验采用的管道为高压橡胶软管，壁厚5 mm，各管路接口均选用快速接头；活塞腔连接管路内径25 mm，长2 m；杆腔连接管路内径为19 mm，长2 m ;进油主管路与回油管路均采用内径为25 mm的高压胶管。
[0017]③激波器驱动电机:Y90L - 6，功率1.1 kW，额定转速910 r /min。[0018]④激波器:采用大流量低频激波器，阀口(通液口)宽度b = 10 mm，长度L =40 mm,阀芯外径r = 25 mm。
[0019]3.实验结果分析。
[0020]3.1活塞杆腔连接管路两测点的压力。两个压力变送器分别安装在有杆腔的连接管路两端，如图2所示。测点2 (10)杆腔连接管路液压缸端压力，测点4 (13)测试杆腔连接管路激波器(3)端压力。目的是测量杆腔连接管路的压力损失以及杆腔连接管路不同点的压力变化情况，如图3所示。
[0021]测试条件:变频器设定频率为25 Hz，溢流阀调定压力2 MPa ;测的电机转速为480r /min0
[0022]3.2 活塞腔连接管路两测点的压力。两个压力变送器分别安装在激振液压缸
(14)下腔(活塞腔)的连接管路两端，如图2所示。测点I (11)测试下腔连接管路液压缸端压力，测点3测试下腔连接管路激波器出口处压力。目的是测量活塞腔连接管路的压力损失以及活塞腔连接管路不同点的压力变化情况。测试条件:变频器设定频率为20 Hz,溢流阀调定压力2 MPa,如图4所示。
[0023]观察图3和图4可知，同一根管路不同点的压力变化规律几乎相同，且同一时刻压力值几乎相等。表明在较短的液压管路中(实验中管路的长度为2 m)由于压力波在液压管路中的传递速度极快(800?I 200m/s)，可以忽略管路不同点压力变化的相位差，可以认为管路中各点的压力变化规律相同，只是于液压油内部及液压油液和管路之间的摩擦会造成一定的压力损失使得幅值上稍有一些变化，但变化不大，因此对激波式激振系统的动态分析中可以忽略管道损失的影响；从图4可以观察到，同一时刻，测点I (11)即液压缸活塞腔进液口处的压力振幅明显高于测点3 (12)即激波器出液口处，反映出液压缸活塞腔进液口
有较明显的液压冲击，说明激振首先由液压缸入口开始，然后衰减。
[0024]如图5所示液压波动激振机振动筛的振幅、压力、激振频率的关系图可知:泵排量一定时，激振频率可以通过变频器进行无级调节；振幅则可通过溢流阀调节；振幅一定时，压力随激振频率的提高而增大；压力一定时，振幅随激振频率的增加而减小。这是因为系统的设定压力限制了系统所能提供的能量，即限制了负载的大小。此处负载是指由参振质量、振频、振幅三要素决定的激振力。因此，在系统允许范围内，频率要求一定时，要想提高振幅，则需加大系统的设定压力；激振频率4.8?15 Hz，覆盖了固有频率5.17 Hz,并没有避开固有频率。原因是通过对液压波动激振装置的一激波器的强制配流，产生高能压力波，利用压力波的振动而使振动筛工作。为了最大能量地利用振动，激振频率希望在系统固有频率处发生共振，这样可以充分利用最大能量。
[0025]4.结论:液压波动激振机振动筛是一个全开口工作的随动液压系统，其通过激波器(3)周期性地强制配流在液压管路中产生周期性的的压力波动，从而使激振液压缸活塞及负载产生周期性的振动。激波式激振系统工作过程中，活塞腔的压力低于杆腔的压力。活塞腔压力的最高值约等于系统压力，与杆腔的最低值基本一致。在一定范围内，激振频率由变频器无级调节。将油缸与利用液压波动激振机振动筛固结，通过变频器可实现利用液压波动激振机振动筛频率的可调可控，振幅则可通过溢流阀来调节；振幅一定时，压力随激振频率的提高而增大；压力一定时，振幅随激振频率的增加而减小，起、停能量损耗小。
【权利要求】
1.一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法，其特征是:利用液压波动激振机产生周期性的的压力波动，从而使激振液压缸活塞及负载产生周期性的振动，而且无需使用结构件，在一定范围内，激振频率由变频器无级调节；将油缸与利用液压波动激振机振动筛固结，通过变频器可实现利用液压波动激振机振动筛频率的可调可控，振幅则可通过溢流阀来调节；振幅一定时，压力随激振频率的提高而增大；压力一定时，振幅随激振频率的增加而减小。
2.根据权利要求1所述的一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法，其特征是:液压激振系统采用单出杆双作用液压缸作为激振输出元件，来自液压泵站的高压油液通过高压管路始终接通激振液压缸的有杆腔，而激振液压缸的活塞腔通过激波器内的油路分配，与高压进油管路(5)和回油管路(4)均设有接口 ；工作时激波器(3)在信号电机(I)的驱动下阀芯不停地旋转，随着阀芯的转动，活塞腔不断地与高压进油管(5)路接口和回油管(4)路接口交替导通；当与高压进油管(5)路接口导通时，高压油液进入活塞腔，使激振液压缸(14)形成差动缸，活塞受到上下腔压差的作用向上运动；而与回油管(4)路接口导通时，活塞腔的液体随即降压排出，此时激振液压缸(14)在有杆腔高压液体的作用下向下运动，在激波器(3)连续转动下，活塞腔内周期性地高压进液一低压排液，使得激振液压缸(14)的活塞及活塞杆带动负载不断地往复运动，即输出振动。
3.根据权利要求1所述的一种利用激波式液压激振系统控制振动筛的方法，其特征是:由一个激波器控制两个非对称液压缸来产生激振的，对于利用液压波动激振机振动筛相当于采用两点激振，要求激波器的通流量要满足两个液压缸的瞬时流量要求；为保证两液压缸的同步，要求两液压缸的对应连接管路一致。
【文档编号】B07B1/42GK103506301SQ201210217827
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】王亚龙, 牛君乐 申请人:洛阳市重冶矿山机械有限公司