無閥控液壓鑿巖機(jī)的設(shè)計(jì)研究及優(yōu)化.pdf

1、本文分析了液壓鑿巖機(jī)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r之后，提出了一種改進(jìn)的新型無閥控氣液聯(lián)合液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。此新型的無閥控液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)改善了傳統(tǒng)無閥控液壓鑿巖機(jī)笨重的問題；另外，此結(jié)構(gòu)運(yùn)用了氣液聯(lián)合做功，利用沖擊機(jī)構(gòu)后端的氮?dú)馐椅张c釋放能量，提高了該鑿巖機(jī)的性能與效率。
　　沖擊活塞在工作中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律十分復(fù)雜，未經(jīng)簡化之前，幾乎無法用數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確描述。本文在假設(shè)的理想情況下，建立了此結(jié)構(gòu)的線性數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出抽象設(shè)計(jì)變量α與氣液做功比φ

2、的關(guān)系式，并且以峰值流量最小為優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮小了抽象設(shè)計(jì)變量α的取值范圍。并以此為基礎(chǔ)，對無閥控液壓鑿巖機(jī)的液壓沖擊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、推進(jìn)力進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，推導(dǎo)出各個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。
　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求與上面所推導(dǎo)的計(jì)算公式，計(jì)算出該無閥控液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后，根據(jù)無閥控液壓鑿巖機(jī)的工作原理，建立AMESim模型，運(yùn)行仿真得到仿真結(jié)果，但得到的仿真結(jié)果并不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分析無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求的原因，提

3、出四種改進(jìn)方案，即：節(jié)流孔方案、控制進(jìn)油路方案、控制回油路方案與控制雙油路方案。利用AMESim仿真分析，得出除控制進(jìn)油路方案之外，其他的三種方案均可以有效的提高該無閥控液壓鑿巖機(jī)的性能與工作效率，其中采用控制雙油路方案對進(jìn)該鑿巖機(jī)性能與效率的提高最為明顯。之后，分析各個(gè)參數(shù)對改鑿巖機(jī)的影響，從仿真結(jié)果可知：氮?dú)馐业母叩蛪褐圈说娜≈翟叫?，該鑿巖機(jī)的性能越好，但氮?dú)馐业捏w積卻越大。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇的氮?dú)馐业某跏俭w積，得到最

4、佳的性能；沖擊活塞的質(zhì)量有一個(gè)最佳的取值范圍，小于或大于此范圍都無法達(dá)到最佳的工作性能與效率；系統(tǒng)的工作壓力與工作流量也有一個(gè)最佳的取值范圍，小于此范圍，鑿巖機(jī)無法正常啟動(dòng)，無法達(dá)到設(shè)計(jì)的沖擊能與沖擊頻率；大于此范圍，鑿巖機(jī)的單次沖擊能與沖擊頻率雖有少量提高，但由于輸入能量的增加，反而導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降。
　　提出一套可切換的無閥控液壓鑿巖機(jī)的測控方案。該方案可通過改變電磁閥的開閉與節(jié)流閥的開口，實(shí)現(xiàn)對四種方案的測試與控制。還可以通