一种气液联合式破碎锤工作性能的建模与仿真研究

论文摘要

气液联合式破碎锤是一种高效率的液压碎石机械,它以结构紧凑、能量密度高、适应性强和可靠性高等特点在破碎机械中占据重要地位。气液联合式冲击器是该类破碎锤的核心工作机构,其运动特性和工作性能对破碎效率的影响很大。本文以山河智能SWHB系列气液联合式破碎锤为研究对象,对该类破碎锤的数学模型、仿真模型和运动特性进行较为深入和细致的研究,主要工作如下：运用液压冲击机构的设计理论对气液联合式破碎锤进行运动特性分析,得到了各运动件的运动学方程；提出一种利用液压容腔的分析方法对活塞前、后腔和配流阀高压腔进行分状态研究,建立了相应的数学模型。根据气液联合式破碎锤的工作特性,得到建立模型的原则和方法。分析液压冲击器的内部结构和运动特性,提出利用计算过流面积的方法,结合该类破碎锤的实际工况,利用AMESim软件搭建了破碎锤的仿真模型。以SWHB58气液联合式破碎锤为实验对象,利用气压法进行了实验测试,将实验结果与仿真结果对比分析,验证了模型的真实性和准确性。在此基础上,分别改变初始充气压力和输入流量,利用模型进行仿真,得到了冲击性能的曲线,研究了初始充气压力和输入流量对该类破碎锤工作性能的影响。论文同时还针对不同活塞质量和前腔液压油作用面积、配流阀正负开口形式以及蓄能器和氮气室容积大小等进行了研究,探讨了关键结构参数对工作性能的影响规律。本文的研究方法为深入分析破碎锤的运行规律提供了一种新的思路,研究结果对破碎锤的设计与生产具有一定的实用价值和理论指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 液压破碎锤及液压冲击器概述
• 1.3 课题研究与应用现状
• 1.3.1 液压破碎锤研究与应用现状
• 1.3.2 液压冲击器研究现状与应用现状
• 1.3.3 计算机建模仿真技术研究与应用现状
• 1.4 课题来源及研究意义
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题研究的意义
• 1.5 论文主要研究内容
• 第二章 气液联合式破碎锤数学模型研究
• 2.1 气液联合式破碎锤工作原理及特性分析
• 2.1.1 气液联合式破碎锤工作原理
• 2.1.2 气液联合式破碎锤特性分析
• 2.2 数学模型计算参量及假设条件
• 2.2.1 SWHB系列型气液联合式冲击器计算参量分布
• 2.2.2 数学模型建立的假设条件
• 2.3 主运动件数学模型的建立
• 2.3.1 冲击活塞的数学模型
• 2.3.2 配流阀的数学模型
• 2.3.3 蓄能机构的数学模型
• 2.4 内部油道结构分析及建模研究
• 2.4.1 液压容腔的建模方法研究
• 2.4.2 油道局部阻碍系数的选取
• 2.4.3 模型刚性问题的分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 气液联合式破碎锤仿真模型的搭建
• 3.1 仿真建模的基本方法
• 3.1.1 AMESim软件及HCD库建模简介
• 3.1.2 气液联合式冲击器建模方法分析
• 3.2 主运动件分析与仿真建模
• 3.2.1 冲击活塞的分析与仿真建模
• 3.2.2 配流阀的分析与仿真建模
• 3.2.3 蓄能机构的分析与仿真建模
• 3.3 管道及液压油模型
• 3.3.1 液压管道模型介绍
• 3.3.2 液压油模型介绍
• 3.4 过流面积的计算
• 3.5 仿真模型及参数设置
• 3.6 本章小结
• 第四章 气液联合式破碎锤仿真分析研究
• 4.1 工作参数对冲击性能的影响仿真研究
• 4.1.1 不同充氮压力下的仿真研究
• 4.1.2 不同输入流量下的仿真研究
• 4.2 结构参数对冲击性能的影响仿真研究
• 4.2.1 冲击活塞对冲击性能的影响仿真
• 4.2.2 配流阀运动及不同开口形式的仿真
• 4.2.3 蓄能机构对冲击性能的影响仿真
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验研究
• 5.1 实验目的和内容
• 5.2 实验设备介绍
• 5.2.1 SWHB58气液联合式破碎锤
• 5.2.2 破碎锤安装平台
• 5.2.3 数据采集设备
• 5.3 实验原理及方法
• 5.3.1 实验测试方法介绍
• 5.3.2 实验原理图分析
• 5.3.3 实验测试方法
• 5.4 实验过程及分析
• 5.4.1 数据处理及对仿真模型的验证
• 5.4.2 不同充氮压力下的测试实验
• 5.4.3 不同供油流量下的测试实验
• 5.4.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果