第 27 卷第 1 0 期 2 0 0 6 年 10 月
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Nort heastern U niversity ( Nat ural Science)
液压凿岩机是先进 , , 高效 节能和低污染的新 一代凿岩工程施工装备 , 广泛应用于采掘 , 建筑 , 公路工程等领域· 由于液压凿岩机和气动凿岩机 相比具有非常明显的优越性 ,世界各国竞相研制 , 使液压凿岩机技术和生产在近三十多年来有了很 大发展 [ 1～7 ] · 但是 , 液压冲击机构运动机理还处 于研究之中 ,目前尚没有形成一套完整的设计理 论 [ 8 ,9 ]· 本文通过对国际上流行的双面回油型液 压凿岩机冲击机构的研究 , 给出了部分结构参数 的设计计算方法·
1 液压冲击机构工作原理
双面回油型液压凿岩机冲击机构的工作原理 如图 1 所示· 在冲程开始阶段 , 阀芯位于右端 , 活
塞位于左端 ,高压油经油路进入缸体后腔 ,推动活 塞向右做加速运动· 活塞向右运动打开冲程换向 信号孔口时 ,高压油经推阀油路作用在阀芯的右 推阀面 ,推动阀芯进行冲程换向 ,与此同时 ,活塞 打击钎尾· 在完成冲程运动的瞬时 ,活塞即刻进入 回程运动 ,高压油经进油路进入缸体前腔 ,推动活 塞向左做加速运动· 活塞打开回程换向信号孔口 时 ,高压油经推阀油路作用在阀芯的左端面 ,推动 阀芯回程换向 ,阀右端腔室中的油经推阀油路 , 活 塞中间腔和回油通道返回油箱 ,阀芯运动到右端 , 为下一循环做好准备·
文章编号 : 100523026 ( 2006) 1021134204
液压凿岩机部分结构参数的设计
田文元 , 胡 , 朱春霞 , 蔡光起 明
( 东北大学 机械工程与自动化学院 , 辽宁 沈阳 110004)
摘 : 介绍了双面回油型液压凿岩机冲击机构的工作原理 ,给出了其活塞运动速度的表达 要
式· 以活塞台肩封油段的能量损失最小为优化目标 ,给出了活塞与缸体之间间隙以及封油长度的 计算方法· 分析了配油阀的能量损失情况 ,并以配油阀的能量损失最小为目标 ,推导出计算配油阀
运动行程的方程 ,给出了阀芯运动行程的确定方法 · 将上述方法应用于 YYT30 型液压凿岩机的设 关 : 液压凿岩机 ; 结构参数 ; 能量损失 ; 间隙 ; 封油长度 ; 运动行程 键 词 中图分类号 : TD 42112 文献标识码 : A
计中· 测试结果表明该凿岩机冲击机构总效率达到了 50 % ,进一步验证了这种设计方法的正确性 ·
图1 液压冲击机构工作原理示意图 Fig. 1 erating principle of hydraulic imp act mechanism Op
2 活塞运动学分析
在一个运动周期内 , 活塞的运动大致可分为 回程加速 , 回程制动和冲程加速等三种状态 [ 10 ] · 根据活塞运动的等加速模型 ,活塞运动速度为 : a r1 t , 0 ≤ t ≤ t r1 ;
v = - v rm + a r2 ( t - t r1 ) , ai ( t - t r ) , t r1 ≤ t ≤ t r ; tr ≤ t ≤ T ·
式中 , a r1 , a r2 , ai 分别为活塞回程加速阶段加速 度, 回程制动加速度及冲程阶段加速度 , m/ s2 ; t r1 , t r , T 分别为活塞回程加速时间 , 回程时间及 运动周期 , s ; v rm为回程最大速度 , m/ s· 冲击末速度 v im = ai t i , 其中 t i = T - t r 为冲
Vol127 ,No . 10 Oct . 2 0 0 6
收稿日期 : 2006201213 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (50475052) · 作者简介 : 田文元 (1965 - ) ,男 ,辽宁北镇人 ,东北大学讲师 ,博士 ; 蔡光起 (1947 - ) ,男 ,河北沧州人 ,东北大学教授 ,博士生导师·
第 10 期 田文元等 : 液压凿岩机部分结构参数的设计 程加速时间 ,回程最大速度
v rm = - a r1 t r1 = a r2 ( t r - t r1 ) ·
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3 活塞台肩部分的设计
在活塞往复运动过程中 , 由于压差和活塞相 对运动的影响 , 油液在活塞与缸体的间隙密封段 将产生缝隙流动而出现泄漏现象 , 另一方面 , 由于 间隙处的油液内存在剪切应力 , 活塞将受到黏性 摩擦阻力的作用 , 该力的方向始终和活塞运动方 向相反· 由此可见 , 由泄漏和摩擦引起的能量损失 是活塞台肩处能量损失的两大要素 , 使上述能量 损失之和最小是活塞台肩设计的目标 , 而活塞与 缸体之间的间隙以及封油长度是台肩设计的两个 关键参数·

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