Вопрос №2: Особенности конструкции ЭГВП, связанные с вибрационным движением его исполнительного органа

Особенности конструкции ГВ связаны с вибрационным движением его ИО заключаются в следующем:

На высоких частотах скорость ИО может быть значительной при малых его перемещениях. В этом случае обычные, например резиновые, уплотнения быстро изнашиваются. Поэтому в ГВ используются гидроопоры с малым (порядка 0,01 - 0,1 мм) гарантированным зазором между штоком поршня и опорой. Для отвода утечек через зазор создается специальная дренажная система, связанная со сливом рабочей жидкости. При такой конструкции уплотнений снижается также сила сухого трения, величину которой можно также еще более уменьшить путем омеднения штока поршня (наносится слой порядка нескольких микрометров) или покрытия поверхности штока поршня тефлоном. Радикальным средством увеличения моторесурса ГВ является введение в конструкцию гидростатических опор, хотя это ведет к усложнению конструкции и к увеличению стоимости ГВ.

§ Крепежные элементы, связывающие между собой отдельные узлы и детали конструкции находятся под воздействием циклических нагрузок, возникающих от сил инерции при вибрации корпуса вибратора. Во время работы через сравнительно небольшой промежуток времени происходит самоотвинчивание гаек, болтов и резьбовых шпилек, так как при вибрациях контактное трение уменьшается в несколько раз. В настоящее время указанная проблема частично решается путем постановки стопорных шайб, применения маслостойких и термостойких клеев (для крепления шпилек) и использования для контровки проволочной оплетки.

§ Испытуемые на вибропрочность объекты обладают иногда значительным весом при вертикальном расположении оси ГВ. В этом случае ГВ совершают работу по перемещению или поддержанию в нейтрали объекта, которая иногда превышает энергию затрат на создание вибраций. При малом КПД ГВ (с дроссельным управлением) возникает необходимость в создании устройств и систем компенсации веса. В простейшем случае это может быть пружина, сила сжатия которой в нейтральном положении поршня равна весу подвижных частей, включая вес испытуемого на вибропрочность изделия. Пружина должна быть “мягкой” (иметь малую жесткость), в противном случае выигрыш в экономии энергии может быть утерян в связи с возрастанием работы сил на сжатие пружины. Критерием выбора жесткости пружины может служить условие, при котором максимальная мощность, необходимая для преодоления силы сжатия пружины, на порядок меньше максимальной мощности сил инерции.

§ При вибрационном движении штока поршня происходит резкое уменьшение сил сухого трения, и шток поршня из-за неуравновешенности сил инерции вместе с испытуемым объектом начинает проворачиваться. В большинстве случаев при виброиспытаниях это недопустимо. Фиксация штока поршня от проворачивания также является одной из актуальных задач при проектировании ГВ. Постановка шпоночных соединений или фиксирующих прокладок на корпусе, контактирующих с лыской на штоке, не решают эффективно проблемы ввиду быстрого износа фиксирующих элементов и поверхности штока.

§ Важнейшим критерием качества вибрационного привода является отношение массы подвижных частей привода к массе испытуемого на вибропрочность изделия, которое равно отношению соответствующих сил инерции. Чем меньше это отношение, тем качественнее вибрационный привод с точки зрения затрат энергии, затрачиваемой на виброиспытание объекта. Однако чрезмерное стремление к уменьшению подвижных частей ГВ может привести к снижению жесткости конструкции и, как следствие, ее разбалтыванию.

§ Испытуемый на вибропрочность объект закрепляется на так называемом столе (платформе), жестко связанном со штоком поршня. Такой стол должен быть легким, прочным и не иметь собственных частот (как сложная распределенная система) в рабочем частотном диапазоне ГВ (не должен резонировать). Кроме того, такой стол обладает излучающей звук поверхностью, причем мощность звуковых волн может достигать значительных величин. При излучении звука на частотах до 10 - 20 Гц (инфразвуковой диапазон частот) может быть нанесен непоправимый вред здоровью обслуживающему персоналу и окружающим людям. Прелагается делать конструкцию стола из прочных алюминиевых сплавов в виде решетки (для уменьшения излучающей звук поверхности), соответствующую прочность и жесткость обеспечивать ребрами жесткости.

Вопрос №3: Нарисовать конструктивную схему и дать описание автоматической системы компенсации веса подвижных частей и коротко раскрыть назначение и принцип действия этой системы управления.

Блок поджатия образует вместе со штоком-поршнем, выполняющего в данном случае роль однощелевого золотника, представляют собой автоматическую следящую систему компенсации веса испытуемого изделия (автоматическую систему компенсации статической нагрузки). Наличие газо-гидравлического аккумулятора определяется тем, что при его отсутствии в так называемой полости поджатия при вибрационном движении из-за малой сжимаемости рабочей жидкости возникает большое давление, препятствующее движению штока поршня вниз.

Для компенсации веса испытуемого на вибропрочность изделия в нижней части гидродвигателя конструктивно создается полость с частично расположенным в ней штоком поршня и, к которой присоединены газо-гидравлический аккумулятор, манометр и редукционный клапан. Рабочая жидкость от источника питания заполнят указанную полость через редукционный клапан таким образом, чтобы произведение устанавливаемого редукционным клапаном давления на площадь поршня равнялось весу испытуемого изделия. Наличие газо-гидравлического аккумулятора определяется тем, что при его отсутствии в так называемой полости поджатия при вибрационном движении из-за малой сжимаемости рабочей жидкости возникает большое давление, препятствующее движению штока поршня вниз. Основным недостатком предлагаемой конструкции является то, что:

1) при изменении веса изделия необходимо перенастройка давления в полости поджатия;

2) в случае разомкнутого управления электрогидравлическим вибратором (отсутствие главной обратной связи) шток поршня будет “проваливаться”, так как установить и поддерживать, с необходимой точностью, величину давления в полости поджатия невозможно.

Конструкция полости поджатия, которая образует вместе со штоком поршня автоматическую следящую систему компенсации веса испытуемого изделия (см. рис.2).