無閥控液壓鑿巖機的設(shè)計研究及優(yōu)化.pdf

1、本文分析了液壓鑿巖機在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r之后，提出了一種改進的新型無閥控氣液聯(lián)合液壓鑿巖機的結(jié)構(gòu)原理。此新型的無閥控液壓鑿巖機結(jié)構(gòu)改善了傳統(tǒng)無閥控液壓鑿巖機笨重的問題；另外，此結(jié)構(gòu)運用了氣液聯(lián)合做功，利用沖擊機構(gòu)后端的氮氣室吸收與釋放能量，提高了該鑿巖機的性能與效率。
　　沖擊活塞在工作中的運動規(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)計目標(biāo)，進行了優(yōu)化設(shè)計，縮小了抽象設(shè)計變量α的取值范圍。并以此為基礎(chǔ)，對無閥控液壓鑿巖機的液壓沖擊機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、推進力進行設(shè)計計算，推導(dǎo)出各個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算公式。
　　根據(jù)設(shè)計要求與上面所推導(dǎo)的計算公式，計算出該無閥控液壓鑿巖機的結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后，根據(jù)無閥控液壓鑿巖機的工作原理，建立AMESim模型，運行仿真得到仿真結(jié)果，但得到的仿真結(jié)果并不能達到設(shè)計要求。分析無法達到設(shè)計要求的原因，提

3、出四種改進方案，即：節(jié)流孔方案、控制進油路方案、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的性能與工作效率，其中采用控制雙油路方案對進該鑿巖機性能與效率的提高最為明顯。之后，分析各個參數(shù)對改鑿巖機的影響，從仿真結(jié)果可知：氮氣室的高低壓之比λ的取值越小，該鑿巖機的性能越好，但氮氣室的體積卻越大。在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，選擇的氮氣室的初始體積，得到最

4、佳的性能；沖擊活塞的質(zhì)量有一個最佳的取值范圍，小于或大于此范圍都無法達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最佳的取值范圍，小于此范圍，鑿巖機無法正常啟動，無法達到設(shè)計的沖擊能與沖擊頻率；大于此范圍，鑿巖機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，實現(xiàn)對四種方案的測試與控制。還可以通