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液压破碎锤冲击能的计算方法.pdf

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液压破碎锤冲击能的计算方法.pdf

上半月刊液压破碎锤冲击能的计算方法杨国平柴睿上海工程技术大学汽车工程学院上海上海交通大学机械与动力工程学院上海’摘要提出了一种计算液压破碎锤冲击能的计算方法通过对某液压破碎锤冲击能的验算说明该算法是正确的可供工程技术人员在计算液压破碎锤冲击能时使用关键词液压破碎锤液压冲击器冲击能计算方法中图分类号PH文献标识码文章编号,’’,EE,T25/,L/373/,’2,02210L/73’0/801224,D75N/0Q47液压破碎锤与液压挖掘机配套使用主要用于矿山岩石的破碎工程建设特别是旧城改造混凝土构件的拆除施工中冲击能是液压破碎锤的主要性能参数也是结构设计中确定主要尺寸的依据对于液压破碎锤的冲击能只需计算活塞在冲程运动过程中所做的最大功即可本文对冲击能的计算作一分析9活塞冲程运动方程由图可以看出在冲程运动中活塞所受到的作用力包括绝热膨胀引起的作用力在液压冲击器中活塞在密闭的气腔中高速往复运动氮气中的热量来不及与外界进行热交换这一过程可以看作是绝热过程作用于活塞前后腔的液压力和活塞自重等由于活塞是在油液中运动的故可略去摩擦阻力的影响由此活塞运动规律按动力学的基本方程可表示为151EY22V2;式中5活塞冲程运动中的位移活塞质量绝热膨胀后氮气压力2活塞上端面的面积2活塞前腔的有效作用面积2活塞后腔的有效作用面积活塞前腔的油液压力活塞后腔的油液压力图9活塞运动分析图根据液压冲击器工作原理可知活塞在冲击时活塞前腔与后腔经换向阀油路相连则活塞前腔和后腔压力相等只要流量足够且在整个冲击过程变化不大可认为始终等于系统压力即收稿日期EVV基金项目上海市科委科技攻关项目通讯地址杨国平上海市长宁区清池路弄号’室’上半月刊YY式中液压冲击器系统压力由气体绝热状态方程可得8CY8CY常数式中氮气室充气压力8原始氮气容积8氮气绝热膨胀时的容积根据活塞运动的几何关系可得8Y825将式代入式整理可得Y88256’式中6绝热指数对氮气6Y将式和式’代入式整理可得151EY8825622V2G式中G活塞重力式描述了活塞在冲程过程中冲击速度冲击时间冲击行程以及系统压力之间的关系液压冲击器冲击能的计算若将式按做功形式改写即在式的等式两边同乘以15可得151E15Y8825622V2,G15整理可得151E15Y258/0622V21234G15将式对5进行积分151E15Y258/0622V21234G15E当2Y2时则2V2Y由式E整理后可得MY8V628KV6GK4式中K活塞冲击到某一位置时活塞的行程当活塞在回程制动结束开始冲程运动的瞬间活塞处于上止点此时初始条件为KYMY代入式整理后求得积分常数4值即4YV8V6将式代入式整理后可得活塞冲击能的计算公式MY’8V882K,GK由式可知只要知道液压冲击器的活塞重量活塞行程活塞上端面的面积氮气室初始状态的充气压力和容积就可以计算出液压冲击器的冲击能当2’2时假设液压系统的油泵流量足够大并在液压冲击器高压回路上安装高压蓄能器保证液压冲击器在冲击过程能实时地补油使液压系统压力始终恒等于溢流阀的调定压力近似为一个常数可得MY8V628KV,62V2GK4同理可推出MY’8V882K,2V2GK由式可知只要知道液压冲击器的活塞重量活塞行程活塞上端面的面积活塞前上半月刊腔有效作用面积活塞后腔有效作用面积液压系统压力氮气室初始状态的充气压力和容积就可以由式近似计算出液压冲击器的冲击能实例采用该算法对某品牌的液压破碎锤的冲击能进行计算如下已知参数为工作油压C’G活塞质量C氮气压力LI9氮气室的容积’E’将相关参数代入公式计算结果见表由表可以看出当工作压力不同时其冲击能会发生变化当工作压力为LI9时液压冲击器的冲击能为’’E3而该液压锤的资料上标出的打击能量为3估计其值是工作压力为’LI9时通过实验得出的数值与计算的结果3相比稍小其原因是在计算中忽略了摩擦氮气热交换高压油压力波动和换向阀动作等因素因此可用本文提出的算法对液压冲击器的冲击能进行估算表9冲击能计算结果工作油压’LI9打击速度’’W冲击能量’3’’’EEE’E’’’’’’’’’’’’’’’E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,上接第页从图和表中可以看到在铲斗张开最大时称之为挖掘起始点G型挖掘力最大较9型大A较型大A顺挖掘力特性曲线向右直到最大挖掘力出现这一段都是G型最大9型次之型最小这个特性非常重要因为开始挖掘时挖掘阻力最大最需要大的挖掘力一般最大挖掘力出现在85O左右较佳这点G型也较好再看铲斗油缸行程G型的最大行程为’9型为’’型是’铲斗总转角差不多油缸最小安装尺寸分别是G型为9型型为G型油缸行程最短铲斗转动角度却稍大表明它全转角挖掘最省时间即挖掘速度最快其余两种机构则速度近似G型油缸最短最经济机构设计时也较易布置由此看来G型机构的挖掘性能具有一定优势一些主要参数较佳;三铰点连杆挖掘机构的应用三铰点连杆机构在挖掘性能和结构设计方面有某些重要优点可以用于大中小型挖掘机尤其用于短斗杆大斗容挖掘机上有明显优势当今挖掘机为追求高生产率提高斗杆挖掘力短斗杆大斗容设计是一种新趋势尤显现于大中型挖掘机上另外挖掘装载机行车时要求铲斗收拢后所占空间最小有的要求铲斗总转角达O三铰点连杆机构很适合于铲斗大转角的设计三铰点连杆机构在实际应用上一直存在技术或应用习惯上的障碍它在连杆上多了一个销轴与型一样在小型挖掘机上为节约成本而不作为首选结构最大的应用障碍是对其认识不足它的设计计算方法特别对于编程计算和N0H设计功能的依赖性比较强在此之前国内还未见它的设计计算方法众多生产企业不掌握它的设计技能难以应用本文提供了三铰点连杆机构的设计计算方法和原理扫除了该机构设计计算方面的障碍但要得到广泛的应用和发展还需要挖掘机行业技术人员熟练掌握从实践中融会贯通更需要业内人士的广泛共识

注意事项

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