流體振動

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，利用振動沖擊原理作功的設備應用非常廣泛，特別是在礦山、建筑施工中應用更為普遍。這是因為振動沖擊實現(xiàn)比較容易。，而且振動頻率較高，并能在極短時間內產(chǎn)生很大的力(如有的沖擊機械在極短時間可產(chǎn)生近20000KN的力)，在施工中會產(chǎn)生意想不到的效果。

產(chǎn)生振動的方法有很多，有電動、液壓、氣動和機械等方式。但是液壓與氣動振動較其它振動方式，更容易產(chǎn)生大功率，易于控制、調節(jié)和噪聲低等優(yōu)點，因而在礦山、建筑、交通、市政等部門，獲得越廣泛的應用。應用液壓與氣動的設備，不僅可以提高勞動生產(chǎn)率，改善施工質量，還會為企業(yè)和社會帶來明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

流體振動技術，主要指應用液體(液壓)和氣體(氣壓)，作為傳動介質來傳動動力，產(chǎn)生振動沖擊做功的應用技術。通常，振動型以高頻低振幅為主，沖擊型以低頻打振幅為主，兩者在實際中均獲得廣泛應用。流體振動技術，也是液壓傳動和氣壓傳動的一種形式，只不過能量輸出形式不同而已。

遠在古代，人們已經(jīng)利用水的能量做功，利用沖擊原理劈柴、巖石鉆孔等工作;在軍事上，利用木樁、石樁沖擊城門，這都是屬于水平低、效率低的原始作業(yè)。隨著人們對自然不斷認識和實踐，振動沖擊設備業(yè)日臻完善。

1650年，巴斯卡根據(jù)實踐總結傳動基本原理--巴斯卡原理，使液壓傳動技術有了飛速的發(fā)展，也促進了液壓振動技術的發(fā)展。1876年，德國的弗·布蘭特發(fā)明了世界低一臺水力鑿巖機，它以壓縮空氣作動力，沖擊頻率達30Hz，與現(xiàn)在廣泛應用的氣動鑿巖機無本質區(qū)別。

1900-1905年期間，原蘇聯(lián)液動沖擊回轉鉆進技術進行了卓有成效的研究，但直至1970年才開始在生產(chǎn)實踐中得到應用(它主要應用在地質研究鉆探方面)。

我國的液壓與氣壓振動技術的發(fā)展起步比較的晚，振動沖擊設備的質量與世界先進水平還有一定差距。但經(jīng)過我們幾代人的努力，近幾年已有較大進步，差距正在縮小。解放前，我們根本不能設計制造流體振動設備;解放后才開始研究與開發(fā)。1955年我國生產(chǎn)出第一批礦用氣動鑿巖機。60年代后，才能自行設計制造液壓振動沖擊設備，最早研制的產(chǎn)品只適用于鑿巖和道路破碎。1958年，我國才開始對液動沖擊回轉鉆進技術進行研究，到1965年設計研究出了七種不同結構形式的液動沖擊器，并在實驗室中進行了大量的試驗。次年，在礦山實地進行生產(chǎn)試驗，推動這門技術在我國的發(fā)展。在建筑施工中，我國開發(fā)應用液壓振動沖擊打樁的設備，壓路機上應用振動壓實設備，應用氣壓振動鋪設地下管道的設備，也只是近十年發(fā)展起來。在研究分析國外先進技術的基礎上，經(jīng)過我國技術人員的不斷努力創(chuàng)新，已研制開發(fā)出一批具有中國特色的液壓振動設備，在不到十年時間，研究發(fā)展成一門比較成熟的技術。

隨著計算機技術的發(fā)展，流體振動設備的研制與開發(fā)產(chǎn)生革命性的變更，不僅可以快速完成設計，而且設計正確性也大大提高;同時可以采用優(yōu)化設計，使振動元件的參數(shù)更合理、能量更省，還可采用優(yōu)化設計--出圖一條龍程序，更加速振動元件更新?lián)Q代的速度。

流體振動沖擊裝置測試參數(shù)主要有:壓力、流量、位移、頻率、速度、加速度、振動力、沖擊力和沖擊功等物理量。這些參數(shù)都是時間的函數(shù)，是瞬態(tài)值，變化極其迅速，一般的機械測量儀表，由于慣性大，不能適用快速性的要求，所以需要采用電測、光測和數(shù)碼顯示來完成。今年來，又將測試系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡連成一體，連續(xù)自動采樣、快速綜合分析，這樣就提高測試精度，也加快測試速度。從而加速振動設備的研制和改進周期，為直接觀察振動設備的活塞運動的瞬態(tài)過程，還可用高速攝影法來達到。

目前，有些流體振動沖擊元件功率已發(fā)展相當大，僅其沖擊柱塞質量已達2500Kg，沖擊力已達2000×104Kn，行程達0.5m以上。常規(guī)傳感裝置已不能滿足要求，而且反力支撐裝置很難處理，測試和試驗較困難，需要研制新的試驗裝置及方法，這也是我們面臨的新課題。

隨著科技發(fā)展及實踐的需要，流體振動設備應用越來越廣泛，功率也越趨增大，雖然我們已在基礎理論、設計方法、材料選擇和應用方面，已積累一定經(jīng)驗，但需要我們去解決的問題還很多，而且我們和世界先進水平還有一定差距，我們還需要不斷努力去超趕。

在特定的流動條件下，一部分流體動能轉化為流體振動，其振動頻率與流速(流量)有確定的比例關系，依據(jù)這種原理工作的流量計稱為流體振動流量計。

目前流體振動流量計有三類:渦街流量計、旋進(旋渦進動)流量計和射流流量計。

流體振動流量計具有以下一些特點:

1)輸出為脈沖頻率，其頻率與被測流體的實際體積流量成正比，它不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響;

2)測量范圍寬，一般范圍度可達10:1以上;

3)精確度為中上水平;

4)無可動部件，可靠性高;

5)結構簡單牢固，安裝方便，維護費較低;

6)應用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。