液压强制同步机构及同步方法技术

本发明专利技术公开了一种液压强制同步机构和同步方法，机构包括两组偏心块，两组偏心块的轴线相互平行、转向相反且相位差为180°，两组偏心块的两端通过四个液压马达驱动；位于两偏心块同一端的两个液压马达相互靠近的液压油通孔通过传输油路分别连接一个三通接头的接口；位于同一偏心块两端的两个液压马达剩余的液压油通孔通过级联油路导通，两级联油路之间接入液压平衡油路；液压油通过三通接头同步注入位于两偏心块同一端的两个液压马达，然后从两个液压马达输入至两偏心块另外一侧的两个液压马达内，通过液压平衡油路平衡两级联油路内的压力，然后从另外一个三通接头排出。通过调整转动惯量、油路中液压油粘性阻尼系数以及流量实现液压强制同步。

Hydraulic forced synchronization mechanism and method

【技术实现步骤摘要】
液压强制同步机构及同步方法
本专利技术涉及一种声频振动钻机的偏心块同步技术，尤其是涉及一种液压强制同步机构及同步方法。
技术介绍
当前，声频振动钻机正凭借其钻进效率高、无污染、岩心取样程度高等优点在环境钻探等领域被广泛应用，声频振动钻机的破碎力主要来自于偏心块的相向转动，偏心块的相向转动使水平方向的偏心力得以抵消，竖直方向的偏心力得以加强，并当振动频率达到被破碎物体的固有频率时，两者产生共振，被破碎物体的振幅增大或产生液化而提高破碎效率；目前声频振动钻机偏心块的同步转动主要由液压马达带动啮合的齿轮或者通过皮带轮传动实现。然而，对于采用齿轮或皮带进行强制同步的设备，机械结构过于复杂，齿轮和皮带等传动部件易于损坏，老化且传动精度不高，这将导致高频回转系统产生剧烈振动损坏设备。对于采用齿轮或皮带进行强制同步的设备，由于传动误差的存在，根据公式F水平＝F水平1-F水平2＝m1r1w2sinɑ1-m2r2w2sinɑ2＝ΔmΔrw2sinΔɑ，当两偏心块的质量m和偏心距r相等时F水平＝w2sinΔɑ，虽然sinΔɑ很小但是由于w2很大最后得到的F水平依旧很大，这就会导致设备产生剧烈抖动，损坏设备。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种新型液压强制同步机构及同步方法，解决了声频振动钻机工作过程中偏心块难以完全同步转动的难题。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种液压强制同步机构，包括两组偏心块，两组偏心块的轴线相互平行、转向相反且相位差为180°，两组偏心块的两端通过四个相同的液压马达驱动其旋转；位于两偏心块同一端的两个液压马达相互靠近的液压油通孔通过传输油路分别连接一个三通接头两个同轴的接口；位于同一偏心块两端的两个液压马达剩余的液压油通孔通过级联油路导通，两所述级联油路之间接入液压平衡油路；液压油通过一个三通接头同步注入位于两偏心块同一端的两个液压马达，然后从所述两个液压马达输入至两偏心块另外一侧的两个液压马达内，通过液压平衡油路平衡两级联油路内的压力，然后从另外一个三通接头排出。优选地，所述偏心块两端均通过轴承座悬挂安装，所述液压马达的输出轴通过联轴器与偏心块传动连接。优选地，还包括振动箱，两所述偏心块贯穿设置于振动箱内，所述轴承座固定安装在振动箱上。一种液压强制同步方法，液压强制同步机构包括液压马达M11、液压马达M12和偏心块1组成的第一部分和由液压马达M21、液压马达M22和偏心块2组成第二部分，各马达的动态方程可表示为式(1)，其中i,j＝1,2：对于液压强制同步机构的四个液压马达，经过刚性转轴连接之后的两部分结构分别满足式(2)，i,j，k＝1,2：根据式(1)和式(2)可得到式(3)：而式(3)中的马达转轴粘性阻尼系数Bmij数值很小因此计算过程中可将上式化简，并求得系统负反馈传递函数为式(4)：同步过程反映的是第一部分和第二部分的相位和转速的变化规律，而两部分结构的相位和转速的差异可通过式(5)提现：通过公式推导计算得出，通过调整转动惯量J、油路中液压油的粘性阻尼系数Bm及流量Q的参数即可实现液压强制同步；其中，Mij为马达编号(i,j＝1,2)，Q为流量，Dmij为马达的弧度体积排量，θmij为相位，Vtij为马达的总容积，P为油路压力，Bm为粘性阻尼系数，βe为液体的体积弹性模量，ωh为系统的固有频率，ζh为相对阻尼系数，J为转动惯量。综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：通过液压强制同步机构结合同步方法可使两偏心块的水平分力达到完全抵消，仅保留竖直方向的激振力，从而使声频振动钻机工作过程中两偏心块得以完全同步转动。附图说明图1是液压强制同步机构的结构示意图；图2是液压强制同步机构摘掉振动箱后的结构示意图；图3是液压强制同步机构的油路结构示意图；图4a是改变转动惯量J之后相位差的变化示意图；图4b是改变转动惯量J之后转速差的变化示意图；图5a是改变粘性阻尼系数Bm之后相位差的变化示意图；图5b是改变粘性阻尼系数Bm之后转速差的变化示意图；图6a是改变流量之后相位差的变化示意图；图6b是改变流量之后转速差的变化示意图。图中，1、偏心块；2、液压马达；3、级联油路；4、液压平衡油路；5、三通接头；6、振动箱；7、轴承座。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图3所示，一种液压强制同步机构，包括两组偏心块1，两组偏心块1的轴线相互平行、转向相反且相位差为180°，两组偏心块1的两端通过四个相同的液压马达2驱动其旋转；位于两偏心块1同一端的两个液压马达2相互靠近的液压油通孔通过传输油路分别连接一个三通接头5两个同轴的接口；位于同一偏心块1两端的两个液压马达2剩余的液压油通孔通过级联油路3导通，两所述级联油路3之间接入液压平衡油路4；液压油通过一个三通接头5同步注入位于两偏心块1同一端的两个液压马达2，然后从所述两个液压马达2输入至两偏心块1另外一侧的两个液压马达2内，通过液压平衡油路4平衡两级联油路3内的压力，然后从另外一个三通接头5排出。如图2所示，所述偏心块1两端均通过轴承座7悬挂安装，所述液压马达2的输出轴通过联轴器与偏心块1传动连接。如图1所示，为了实现振动的传导，还包括振动箱6，两所述偏心块1贯穿设置于振动箱6内，所述轴承座7固定安装在振动箱6上。一种液压强制同步方法，液压强制同步机构包括液压马达2M11、液压马达2M12和偏心块11组成的第一部分和由液压马达2M21、液压马达2M22和偏心块12组成第二部分，各马达的动态方程可表示为式(1)，其中i,j＝1,2：对于液压强制同步机构的四个液压马达2，经过刚性转轴连接之后的两部分结构分别满足式(2)，i,j，k＝1,2：根据式(1)和式(2)可得到式(3)：而式(3)中的马达转轴粘性阻尼系数Bmij数值很小因此计算过程中可将上式化简，并求得系统负反馈传递函数为式(4)：同步过程反映的是第一部分和第二部分的相位和转速的变化规律，而两部分结构的相位和转速的差异可通过式(5)提现：其中，Mij为马达编号(i,j＝1,2)，Q为流量，Dmij为马达的弧度体积排量，θmij为相位，Vtij为马达的总容积，P为油路压力，Bm为粘性阻尼系数，βe为液体的体积弹性模量，ωh为系统的固有频率，ζh为相对阻尼系数。根据上述公式推导得出，参数主要受到第一部分和第二部分的转动惯量J、油路中液压油的粘性阻尼系数Bm及流量Q的影响,图4a-图4b、图5a-b和图6a-b中分别为改变上述三个参数时的仿真结果，结果证明液压强制同步结构能实现同步转动。本具体实施方式的实施例均为本专利技术的较佳实施例，并非依此限制本专利技术的保护范围，故：凡依本专利技术的结构、形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压强制同步机构，其特征在于，包括两组偏心块，两组偏心块的轴线相互平行、转向相反且相位差为180°，两组偏心块的两端通过四个相同的液压马达驱动其旋转；位于两偏心块同一端的两个液压马达相互靠近的液压油通孔通过传输油路分别连接一个三通接头两个同轴的接口；位于同一偏心块两端的两个液压马达剩余的液压油通孔通过级联油路导通，两所述级联油路之间接入液压平衡油路；液压油通过一个三通接头同步注入位于两偏心块同一端的两个液压马达，然后从所述两个液压马达输入至两偏心块另外一侧的两个液压马达内，通过液压平衡油路平衡两级联油路内的压力，然后从另外一个三通接头排出。/n

【技术特征摘要】
1.一种液压强制同步机构，其特征在于，包括两组偏心块，两组偏心块的轴线相互平行、转向相反且相位差为180°，两组偏心块的两端通过四个相同的液压马达驱动其旋转；位于两偏心块同一端的两个液压马达相互靠近的液压油通孔通过传输油路分别连接一个三通接头两个同轴的接口；位于同一偏心块两端的两个液压马达剩余的液压油通孔通过级联油路导通，两所述级联油路之间接入液压平衡油路；液压油通过一个三通接头同步注入位于两偏心块同一端的两个液压马达，然后从所述两个液压马达输入至两偏心块另外一侧的两个液压马达内，通过液压平衡油路平衡两级联油路内的压力，然后从另外一个三通接头排出。


2.根据权利要求1所述的液压强制同步机构，其特征在于，所述偏心块两端均通过轴承座悬挂安装，所述液压马达的输出轴通过联轴器与偏心块传动连接。


3.根据权利要求2所述的液压强制同步机构，其特征在于，还包括振动箱，两所述偏心块贯穿设置于振动箱内，所述轴承座固定安装在振动箱上。


4.一种液压强制同步方法，其特征在于，液压强制同步机构包括液压马达M11、液压马达M12和偏心块1组成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炯，王瑜，王志乔，张凯，钱永行，张伟，刘宝林，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11