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《中南大学》 2000年
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新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究

丁问司  
【摘要】: 本文在分析国内外液压碎石冲击器技术现状的基础上,突破传统的冲击器工作模 式,首次推出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的氮爆式机电一体化液压碎石冲击 器。新型冲击器在工作原理、结构方式、控制方法、检测手段等方面的一系列创新使 得其成为一种具有时间柔性、空间柔性、对象柔性、环境柔性、互换柔性、软件柔性 等多种柔性品质的柔性冲击器。它可实现冲击能、冲击频率的独立无级调节,能够根 据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数,实施柔性冲击,具有智能。文章在 建立了新型冲击器的非线性数学模型的基础上,进一步建立了新型冲击器的面向对象 的仿真模型,并对压力反馈氮爆式液压冲击器系统进行了仿真研究,系统、深入地研 究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响,从中获得了有关对压力反馈氮爆式 液压冲击器运动规律性的认识。文章突破传统的冲击器测试方法,首次提出用于冲击 器输出参数测量的气压法,很好的解决了传统测试中许多无法解决的矛盾,可方便地 用于各型冲击器的在线测试。文章还首次提出以活塞冲击反弹时引起的氮气腔压力变 化率转化为活塞速度并以此作为对工作介质物理特性变化的判断依据,从理论和实践 两方面验证了这一判断的可行性。本文还建立了新型液压冲击器的单片微机控制系 统,并运用模糊控制策略,实现了对新型冲击器的工作输出参数进行模糊控制。按照 文章所确定的设计理论,研制出了新型冲击器原型机DBS-500,在其基础上进行了大 量的实验。实验结果表明新型冲击器达到了设计目的,实验采集的数据所反映的压力 反馈氮爆式机电一体化液压冲击器的运动规律与仿真所获得的规律一致,证明了理论 研究的正确性,实验达到了预期效果。 以上这些研究成果的综合,形成了一个较完整的以压力反馈氮爆式机电一体化液 压冲击器为基础的柔性冲击器设计研究体系。文章中柔性冲击理念的提出和柔性冲击 器的研制将对冲击运动理论的研究和冲击器行业的发展产生重大而深远的影响。除此 之外,文章中所形成的新型冲击器设计理论和冲击参数测试方法,对于目前冲击器的 设计、制造、监控和维护具有重要的理论价值和现实意义。
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