Параметричні однокаскадні генератори імпульсів тиску підвищеної пропускної здатності

Abstract

Однією з переваг гідроімпульсних пристроїв для віброрізання (ВР) та поверхневого деформаційного зміцнення деталей (ПДЗД), перед пристроями з іншими типами приводів (механічним, пневматичним, електричним тощо) є його малі габарити за значної енергоефективності. Означена перевага досягнута за рахунок використання в силових і розподільних ланках (генераторах імпульсів тиску (ГІТ) пристроїв пружин високої жорсткості, таких як прорізні (ПП), тарілчасті (ТП) та кільцеві (КП) пружини, які, з метою мінімізації габаритів пристроїв, суміщаються або виготовляються як одна деталь з їх силовими та розподільними (ГІТ) ланками. Пропускна здатність Q ГІТ, що використовуються в гідроімпульсних пристроях для ВР та ПДЗД, це, зазвичай, однокаскадні ГІТ параметричного типу з клапанною (фасковою) та золотниковою герметизацією, відповідно, першого та другого ступенів герметизації запірного елемента (ланки) ГІТ, визначається його умовним проходом dу, який регламентується діаметрами ступенів герметизації ГІТ, відповідно, першого – d1 та другого – d2, і від’ємним перекриттям hв золотникового ступеня герметизації, яка досягається величиною додатного перекриття hд. Одним із можливих шляхів підвищення пропускної здатності однокаскадних ГІТ на базі пружних елементів високої жорсткості є зменшення ходу запірного елемента ГІТ за рахунок виключення (використання клапанної герметизації в другому ступені ГІТ) або суттєвого зменшення його додатного перекриття hд, за умов застосування коротких пружин високої жорсткості та збереження напружень, що виникають в поперечних перерізах їх елементів на рівні допустимих. Згідно з означеним шляхом підвищення пропускної здатності однокаскадних ГІТ на базі пружних елементів високої жорсткості розглянуто конструктивні схеми однокаскадних ГІТ підвищеної пропускної здатності для керування гідроімпульсними приводами (ГІП) вібраційних технологічних машин і пристроїв. Базовою ланкою запропонованих ГІТ є запірний елемент з клапанною (фасковою) герметизацією, виконаний заодно або суміщений з пружною ланкою високої жорсткості, наприклад, прорізною (ПП) чи кільцевою (КП) пружинами. Розроблено два типи однокаскадних ГІТ підвищеної пропускної здатності зі схемами приєднання до силової ланки ГІП (гідроциліндра тощо) «на виході» та «вході». Підвищена пропускна здатність ГІТ досягається за рахунок значного зусилля попередньої деформації ПП чи КП та обмеження їх радіальних і осьових розмірів.

One of the advantages of the hydropulse devices for the vibration cutter (VC) and the surface deformation hardening of the parts (SDHP), in front of devices with other types of drives (mechanical, pneumatic, electric, etc.) is its small dimensions with significant energy efficiency. This advantage is achieved through the use of high-rigidity springs, such as cut-out (СS), plate(PS)and ring(RS)springs, which, in order to minimize the dimensions of devices, are used in power and distribution units (pressure generators of the pulse pressure (PPG), are combined or made as one part with their power and distribution (PPG) links.The bandwidth Q of PPG used in the hydropulse devices for VC and SDHP is, as a rule, single-stage PPGs of parametric type with valve (facsimile) and spool sealing, respectively, of the first and second degrees of sealing of the locking element (link) of the PPG, determined by its the conditional passage dу, which is regulated by the diameters of the stages of PPG sealing, respectively, the first –d1and the second –d2and the negative overlap hвof the spool sealing degree, which is achieved by the magnitude of the positive overlapping hд.One possible way to increase the throughput of single-stage PPGs based on elastic elements of high stiffness is to reduce the course of the locking element of the PPG by eliminating (using a valve seal in the second degree of PPG) or significantly reducing its positive overlap hд, under conditions of application of short high-stiffness springs and conservation stresses arising in the cross sections of their elements at the level of permissible ones.According to the indicated way of increasing the throughput of single-stage PPGs on the basis of elastic high stiffness elements, the design schemes of single-stage PPGs with increased throughput for controlling the hydropulse drives (HPD) of vibration process machines and devices are considered. The basic link of the proposed PPGis the shutter element with a valve (façade) seal, made at the same time or combined with an elastic high stiffness link, for example, cut-through or ring springs.Two types of single-stage PPGs with increased throughput have been developed with the connection diagrams for the HPD(hydrocylinder etc.) power connection at the «outlet» and «inlet». Increased PPGthroughput is achieved due to the considerable efforts of the preliminary deformation of the CSor RSand the limitation of their radial and axial dimensions.

Одним из преимуществ гидроимпульсных устройств для виброрезки (ВР) и поверхностного деформационного упрочнения деталей (ПДУД), перед устройствами с другими типами приводов (механическим, пневматическим, электрическим и т. п.) является его малые габариты при значительной энергоэффективности. Данное преимущество достигнуто за счет использования в силовых и распределительных звеньях (генераторах импульсов давления (ГИД) устройств пружин высокой жесткости, таких как прорезные (ПП), тарельчатые (ТП) и кольцевые (КП) пружины, которые, с целью минимизации габаритов устройств, совмещаются или изготавливаются как одна деталь с их силовыми и распределительными (ГИД) звеньями.Пропускная способность Q ГИД, используемых в гидроимпульсных устройствах для ВР и ПДУД, это, как правило, однокаскадные ГИД параметрического типа с клапанной (фасковой) и золотниковой герметизацией, соответственно, первой и второй степенями герметизации запорного элемента (звена) ГИД, определяется его условным проходом dу, который регламентируется диаметрами степеней герметизации ГИД, соответственно, первого –d1 и второго –d2и отрицательным перекрытием hвзолотниковой степени герметизации, которая достигается величиной положительного перекрытия hд.Одним из возможных путей повышения пропускной способности однокаскадных ГИД на базе упругих элементов высокой жесткости является уменьшение хода запорного элемента ГИД за счет исключения (использование клапанной герметизации во второй степени ГИД) или существенному уменьшению его положительного перекрытия hд, в условиях применения коротких пружин высокой жесткости и сохранения напряжений, возникающих в поперечных сечениях их элементов на уровне допустимых.Согласно указанному пути повышения пропускной способности однокаскадных ГИД на базе упругих элементов высокой жесткости рассмотрені конструктивные схемы однокаскадных ГИД повышенной пропускной способности для управления гидроимпульсными приводами (ГИП) вибрационных технологических машин и устройств. Базовым звеном предложенных ГИД является запорный элемент с клапанной (фасковой) герметизацией, выполненный заодно или совмещенный с упругим звеном высокой жесткости, например, прорезной (ПП) или кольцевой (КП) пружинами.Разработаны два типа однокаскадных ГИД повышенной пропускной способности со схемами присоединения к силовому звену ГИП (гидроцилиндра и т.д.) «на выходе» и «входе».Повышенная пропускная способность ГИД достигается за счет значительного усилия предварительной деформации ПП или КП и ограничения их радиальных и осевых размеров.