[發明專利]液壓強制同步機構及同步方法

在審

• 申請號: 202010182868.3
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111206879A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李炯;王瑜;王志喬;張凱;錢永行;張偉;劉寶林
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: E21B7/24
• 分類號: E21B7/24;F15B11/22
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 姚遠方

本發明公開了一種液壓強制同步機構和同步方法，機構包括兩組偏心塊，兩組偏心塊的軸線相互平行、轉向相反且相位差為180°，兩組偏心塊的兩端通過四個液壓馬達驅動；位于兩偏心塊同一端的兩個液壓馬達相互靠近的液壓油通孔通過傳輸油路分別連接一個三通接頭的接口；位于同一偏心塊兩端的兩個液壓馬達剩余的液壓油通孔通過級聯油路導通，兩級聯油路之間接入液壓平衡油路；液壓油通過三通接頭同步注入位于兩偏心塊同一端的兩個液壓馬達，然后從兩個液壓馬達輸入至兩偏心塊另外一側的兩個液壓馬達內，通過液壓平衡油路平衡兩級聯油路內的壓力，然后從另外一個三通接頭排出。通過調整轉動慣量、油路中液壓油粘性阻尼系數以及流量實現液壓強制同步。

技術領域

本發明涉及一種聲頻振動鉆機的偏心塊同步技術，尤其是涉及一種液壓強制同步機構及同步方法。

背景技術

當前，聲頻振動鉆機正憑借其鉆進效率高、無污染、巖心取樣程度高等優點在環境鉆探等領域被廣泛應用，聲頻振動鉆機的破碎力主要來自于偏心塊的相向轉動，偏心塊的相向轉動使水平方向的偏心力得以抵消，豎直方向的偏心力得以加強，并當振動頻率達到被破碎物體的固有頻率時，兩者產生共振，被破碎物體的振幅增大或產生液化而提高破碎效率；目前聲頻振動鉆機偏心塊的同步轉動主要由液壓馬達帶動嚙合的齒輪或者通過皮帶輪傳動實現。然而，對于采用齒輪或皮帶進行強制同步的設備，機械結構過于復雜，齒輪和皮帶等傳動部件易于損壞，老化且傳動精度不高，這將導致高頻回轉系統產生劇烈振動損壞設備。

對于采用齒輪或皮帶進行強制同步的設備，由于傳動誤差的存在，根據公式F_水平＝F_水平1-F_水平2＝m₁r₁w²sinɑ₁-m₂r₂w²sinɑ₂＝ΔmΔrw²sinΔɑ，當兩偏心塊的質量m和偏心距r相等時F_水平＝w²sinΔɑ，雖然sinΔɑ很小但是由于w²很大最后得到的F水平依舊很大，這就會導致設備產生劇烈抖動，損壞設備。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種新型液壓強制同步機構及同步方法，解決了聲頻振動鉆機工作過程中偏心塊難以完全同步轉動的難題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種液壓強制同步機構，包括兩組偏心塊，兩組偏心塊的軸線相互平行、轉向相反且相位差為180°，兩組偏心塊的兩端通過四個相同的液壓馬達驅動其旋轉；位于兩偏心塊同一端的兩個液壓馬達相互靠近的液壓油通孔通過傳輸油路分別連接一個三通接頭兩個同軸的接口；位于同一偏心塊兩端的兩個液壓馬達剩余的液壓油通孔通過級聯油路導通，兩所述級聯油路之間接入液壓平衡油路；液壓油通過一個三通接頭同步注入位于兩偏心塊同一端的兩個液壓馬達，然后從所述兩個液壓馬達輸入至兩偏心塊另外一側的兩個液壓馬達內，通過液壓平衡油路平衡兩級聯油路內的壓力，然后從另外一個三通接頭排出。

優選地，所述偏心塊兩端均通過軸承座懸掛安裝，所述液壓馬達的輸出軸通過聯軸器與偏心塊傳動連接。

優選地，還包括振動箱，兩所述偏心塊貫穿設置于振動箱內，所述軸承座固定安裝在振動箱上。

一種液壓強制同步方法，液壓強制同步機構包括液壓馬達M11、液壓馬達M12和偏心塊1組成的第一部分和由液壓馬達M21、液壓馬達M22和偏心塊2組成第二部分，各馬達的動態方程可表示為式(1)，其中i,j＝1,2：

對于液壓強制同步機構的四個液壓馬達，經過剛性轉軸連接之后的兩部分結構分別滿足式(2)，i,j，k＝1,2：

根據式(1)和式(2)可得到式(3)：