液壓沖擊器系統(tǒng)性能的測試與分析.pdf

1、液壓沖擊機(jī)械是實(shí)現(xiàn)工程作業(yè)機(jī)械化的重要機(jī)具之一，其發(fā)展和使用水平的高低，代表了一個國家工程作業(yè)機(jī)械化發(fā)展的程度。隨著世界能源的普遍緊張和對工程建設(shè)中環(huán)保要求的提高，液壓沖擊設(shè)備已成為施工中不可缺少的主要機(jī)械。由于其獨(dú)特的性能，現(xiàn)已在全球范圍內(nèi)逐步成為一個重要的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在我國被列為“十一五”期間重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域內(nèi)的重點(diǎn)產(chǎn)品。液壓沖擊機(jī)械的核心一一液壓沖擊器技術(shù)上屬于精密部件，其性能決定了液壓沖擊機(jī)械的性能.世界上許多發(fā)達(dá)國家對提高液壓沖擊

2、器的性能已從多方面開展研究，然而在我國研究工作并不順利，隨著《工程機(jī)械“十一五”發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施，進(jìn)一步開展對液壓沖擊器性能的研究是十分必要的.
　　 本文對液壓沖擊器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，總結(jié)了目前研究中存在的問題，對液壓沖擊器的沖擊性能及影響因素進(jìn)行了較系統(tǒng)的理論分析，對試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了試驗(yàn)，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)分析影響液壓沖擊機(jī)械性能的因素，確定衡量沖擊功能優(yōu)劣的指標(biāo)<

3、br>　　 根據(jù)液壓沖擊機(jī)械的基本功能，分析比較了衡量沖擊功能優(yōu)劣的指標(biāo)以及影響液壓沖擊器性能的因素，確定了沖擊能、沖擊頻率、沖擊功率或沖擊效率是衡量沖擊功能的主要性能指標(biāo)。結(jié)果表明：在沖擊器中除了結(jié)構(gòu)對沖擊功能造成影響外，液體的工作條件和沖擊參數(shù)變化也會對沖擊功能產(chǎn)生影響。
　　 (2)利用線性和非線性方法對液壓沖擊器運(yùn)動進(jìn)行分析
　　 在線性分析的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步研究液壓沖擊機(jī)械的性能，根據(jù)活塞和控制閥在運(yùn)動過程中

4、的位置，將整個機(jī)構(gòu)運(yùn)動劃分成14個狀態(tài)。對液壓沖擊器的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行非線性研究。在不失精確性的前提下，考慮到流量和壓力的實(shí)際變化情況、油液的可壓縮性等，提出了新的假設(shè)條件，將沖擊器活塞作為研究對象，對液壓沖擊器的動態(tài)運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行建模分析，為后續(xù)工作過程仿真和機(jī)構(gòu)優(yōu)化提供基礎(chǔ)。在運(yùn)動模型中，考慮了沖擊器進(jìn)出油口流量和壓力的變化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)對機(jī)構(gòu)內(nèi)部壓力和流量造成的影響、換向閥和蓄能器實(shí)際工作狀況等對沖擊器流量和壓力的影響，可較為準(zhǔn)確地表達(dá)液壓

5、沖擊器的運(yùn)動特性。與此同時，還推導(dǎo)出對應(yīng)于液壓沖擊器各工作狀態(tài)時各工作腔工作壓力、粘性阻力、液壓卡緊力、泄漏量等計(jì)算公式；考慮到油液壓力變化引起進(jìn)口處高壓油管容積變化對液壓沖擊器內(nèi)部流量產(chǎn)生的補(bǔ)償作用，給出了補(bǔ)償流量計(jì)算表達(dá)式，根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)一步確定了公式中對應(yīng)機(jī)型的壓力流量系數(shù)；推導(dǎo)出每一運(yùn)動階段各管道間的壓差計(jì)算式、活塞和控制閥各腔之間的壓差計(jì)算式和閥在不同開口位置所造成的附加壓差計(jì)算式和閥后腔壓力計(jì)算式.
　　 (3)設(shè)計(jì)計(jì)算

6、機(jī)測控系統(tǒng)，改進(jìn)測試系統(tǒng)
　　 為了在線測試液壓沖擊器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和蓄能器等對沖擊壓力與流量波動變化的影響，對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)；利用模塊化思想和可靠性技術(shù)設(shè)計(jì)測控系統(tǒng)，建立了計(jì)算機(jī)輔助測控系統(tǒng)，使主要參數(shù)測試精度滿足試驗(yàn)裝置的要求.
　　 (4)利用光電位移微分法對液壓沖擊器壓力與流量動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)際工作中沖擊壓力隨時間呈動態(tài)波動，其波動程度可用來說明活塞上實(shí)際壓力的損耗程度；根

7、據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷，沖擊器工作壓力的平均值僅為進(jìn)口處壓力的65％～75％左右。沖擊器內(nèi)部流量的波動程度隨沖擊壓力的提高而增大，沖擊器的沖擊流量也隨工作壓力的提高以線性關(guān)系增大，說明流量是建立一定壓力的必要條件。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流量滿足沖擊器所需的某一壓力后，繼續(xù)增大流量對沖擊壓力的進(jìn)一步提高不再起作用，反而增加系統(tǒng)的發(fā)熱量。沖擊器后腔的壓力損失是導(dǎo)致沖擊器能量利用率下降的主要因素.
　　 (5)試驗(yàn)研究了影響液壓沖擊器沖擊壓力和流量變

8、化的因素
　　 通過試驗(yàn)分析了進(jìn)油管徑尺寸、活塞尺寸、控制閥、蓄能器對液壓沖擊器沖擊壓力與流量波動的影響。試驗(yàn)表明：①進(jìn)油管徑對沖擊壓力和流量在一定頻檔和沖擊壓力下造成的壓力損失，隨著管徑尺寸的減小而增大，但對流量的影響則相反；當(dāng)壓力和管徑相同時，流量的變化程度會隨沖擊頻率的增大而變小，但此時對壓力的波動影響很小，可忽略不計(jì)；在同一頻檔下，后腔的壓力損失隨著管徑尺寸的減小而變大。②既滿足液壓沖擊器密封要求，又滿足流量波動要求的活