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新型液壓沖擊機械設計理論及控制策略論文
長期以來，在采礦工業(yè)、煤炭工業(yè)、鐵道工程、軍事工程等發(fā)揮著重要作用的液壓沖擊機械一直是人們研究的重點，隨著我國科學技術的長足發(fā)展，液壓沖擊機械的研究運用更是取得了突破性的進展。
1、 新型液壓沖擊機械設計理論 液壓沖擊機械以液體作為工作介質，把壓力轉換為動能，通過往復運動沖擊釬桿傳遞能量，它的輸入參數是系統(tǒng)的流量和工作壓力，輸出參數是沖擊頻率和沖擊能。新型的液壓沖擊機械內核仍然是沖擊器，并且不同類型的液壓沖擊機械內核相同，即沖擊器的工作原理和機構基本相同。
根據我國液壓技術發(fā)展水平和機械制造水平，目前，沖擊器有兩種常見類型：單面回油前腔常壓型和雙面回油型。兩種類型有各自的優(yōu)缺點，如下：
單面前腔常壓型沖擊器的優(yōu)點有：結構簡單、制造成本低、工藝性好、回程制動階段無吸空現象，缺點有：排油時間短、回油管峰值流量大、活塞形狀不如雙面回油型的好、回油阻力大、壓力波動大等。
雙面回油型沖擊器優(yōu)點有：活塞形狀合理，有較好的破巖效果，還可提高釬具和活塞的壽命；回油管峰值流量少，降低了壓力脈動和回油阻力；使用較高的壓力油，降低了供油流量；缺點有：缸體結構復雜、要求加工精度高、工藝性差，回程制動階段前腔回油吸空的現象發(fā)生，并且要密封高壓油，因此，只有工藝技術和加工設備發(fā)展比較成熟的時候，才能采用這種沖擊器。
作為液壓沖擊器的主要部件，沖擊活塞的形狀對破碎效果有巨大的影響，活塞設計的最終結果直接影響到沖擊器的機具壽命和工作性能，因此，活塞的具體設計要遵循以下原則：
�。�1）正確選材，活塞的材質應有極高的機械性能、芯部韌性好、表面硬度高、有極強的抗沖擊性能和耐磨性。
�。�2）形狀應為細長形，要減少斷面變化，有助于提高釬具的壽命和能量傳遞效率。
�。�3）保證活塞全行程或超行程時不損傷兩端的密封結構。
�。�4）活塞沖擊端面積和釬桿端部的面積接近或者相等，并要有一定錐部長度，這樣利于傳遞沖擊波。
�。�5）設計好活塞各段的封油長度和防空打液壓墊的尺寸。
�。�6）在考慮加工精度、過濾精度、泄露損失、提高可靠性以及系統(tǒng)效率的基礎上，確定顆粒的活塞和缸體配合間隙。一般情況下，活塞和缸體配合間隙約0。05~0。08，活塞和支承套的配合間隙約為0。03~0。05。
2、 新型液壓沖擊機械控制策略
2。1液壓控制系統(tǒng)作為液壓沖擊機械的動力控制核心，是沖擊機械的重要組成部分，由液壓沖擊機械沖擊器的設計理論知，沖擊機械工作壓力頻率高、波動幅度大，作為機械的控制核心，液壓控制系統(tǒng)設計時要滿足以下幾個要求：
�。�1）合理選用各類控制閥和泵種，運用集成控制回路實現控制。
�。�2）采用電液數字控制器件，合理地設計控制器，提高對工作對象的適應性和系統(tǒng)的智能控制水平。
�。�3）實現高效率工作，一方面可以減少系統(tǒng)工作發(fā)熱，另一方面可以有效地提高設備的技術指標。
�。�4）選用標準化的液壓元器件。
�。�5）保持油液清潔，實施連鎖自動保護，備用應急油路，配備安全防護裝置。
�。�6）降低工作人員的勞動強度，提高液壓沖擊機械的工作效率。
2。2新型液壓沖擊機械控制策略
液壓沖擊機械的沖擊系統(tǒng)使用的壓力油由沖擊泵提供，忽略閥口和管路的壓力損失，沖擊系統(tǒng)的工作壓力就是沖擊泵的輸出壓力。沖擊系統(tǒng)壓力的變化可以用來實現液壓沖擊機械的沖擊頻率和沖擊能的控制調節(jié)，但因沖擊泵的恒壓變量泵本身存在結構缺陷，所以設計通過液壓控制系統(tǒng)引進高速開關電磁閥，使用計算機進行該控制，將產生的輸出壓力信號直接作用于恒壓變量泵的調壓彈簧，根據高速開關電磁閥的輸出壓力來控制恒壓變量泵的輸出壓力，用來實現沖擊頻率和設備沖擊能等的無機調節(jié)。
液壓沖擊機械推進系統(tǒng)的壓力油來自恒壓變量泵，可是，推進系統(tǒng)的工作壓力小于沖擊系統(tǒng)的工作壓力，因此，推進系統(tǒng)的推進回路中需要設置減壓閥，來實現壓力油進入推進油缸前的減壓工作，同時，結合著變行程調節(jié)機構的工作原理 ，液壓沖擊鑿巖破碎要求推進流量小和推進力無級變化等特點，采用兩個兩位三通高速開關電磁閥一起構成推進控制回路，共同實現推進開關、系統(tǒng)壓力的無機調節(jié)控制和換向控制。 對于類似液壓鑿巖機等具有轉釬機構的液壓沖擊機械來說，液壓控制系統(tǒng)中必須有轉釬回路。對于一般的鑿巖系統(tǒng)，為了簡化結構，通常采用手動變量柱塞泵作為
轉釬泵，為了保證任何沖擊狀態(tài)下的無溢流損失，需要將泵的輸出流量定位轉釬馬達正常工作時需要的流量。由于轉釬壓力比較低，也可以使用齒輪泵作為轉釬泵，但是要設置一個節(jié)流閥調節(jié)它的流量，來滿足鑿巖過程中對轉釬速度的要求。對于計算機控制的液壓沖擊機械系統(tǒng)來說，采用比例變流量泵作為轉釬泵比較合理，如果采用電磁比例變量方式，計算機可以直接控制泵本身的電磁比例閥輸入電流來控制泵的輸出流量，實現任何鑿巖狀態(tài)下的無溢流能量損失。
3、 結語
近年來，隨著科學技術的發(fā)展，新型液壓沖擊機械層出不窮，為我國的城市建筑、隧道工程以及能源開發(fā)都做出了巨大的貢獻，液壓沖擊機械的核心部件設計理論和控制策略是一項基本的內容，從此處著手，分析新型液壓沖擊機械的設計理論以及控制系統(tǒng)，為推動我國液壓沖擊機械更好地發(fā)展貢獻力量。
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