收藏本站
《兰州理工大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

双控式液压凿岩机冲击系统动态特征和冲击性能的研究

杨桢毅  
【摘要】:液压凿岩机作为旋转冲击式钻孔设备,因其经济、灵活、适应性广的特点,被广泛应用在矿山开采、隧道掘进和城市建设等工程作业中。随着作业项目不断向大型化、规模化方向发展,要求液压凿岩机具有更高频率、大功率和高效率特点。双控式液压凿岩机因双面回油、有利于能量传递等特点符合液压凿岩机的主要发展方向。为了探索双控式液压凿岩机冲击系统冲击周期内一次振动稳定性、设计参数及内部流动对冲击性能(冲击能、冲击频率、冲击效率)影响、活塞冲击钎杆应力传递规律,本文针对双控式液压凿岩机冲击系统的冲击运动过程和冲击力传递过程,建立了冲击系统运动过程数学模型及其Simulink仿真模型、内部流动Fluent仿真模型,冲击过程数学模型及其LS-dyna仿真模型;并结合试验测试分析了双控式液压凿岩机不同系统设计参数下的动态特征和冲击性能,该研究对发展液压凿岩机冲击凿岩技术有指导意义。主要研究成果如下:(1)针对反馈双向控制式液压凿岩机冲击系统出现的冲击周期内一次或多次振动现象,建立液压凿岩机冲击系统线性模型。按照线性系统的状态空间描述理论和方法,从速度恢复系数R、加速度比K_F、加速度切换时间K_t着手,确定一个冲击周期内的活塞一次振动存在范围,为设计冲击系统的活塞信号反馈口位置提供理论依据。(2)在考虑粘性摩擦阻力、密封阻力、液压卡紧力、稳态液动力、瞬态液动力的情况下,建立了双控式液压凿岩机冲击系统非线性数学模型及其Simulink仿真模型,按照控制变量法分析了冲击系统的参数:活塞质量、输入流量、供给压力、活塞前后腔工作面积等对冲击活塞运动特性影响,揭示了系统参数变化时双控式液压凿岩机冲击系统的冲击能、冲击频率及冲击效率的变化趋势,研究发现双控式液压凿岩机系统参数设计时存在高效区域。(3)为了明确冲击系统内部瞬变型流场对双控式液压凿岩机冲击系统中主要部件活塞、换向阀运动过程的影响,建立了冲击活塞内部泄漏和液压卡紧力、高频换向阀液动力Fluent仿真模型并进行计算分析,提出适合该型双控式液压凿岩机的活塞均压槽分布个数、高频换向阀结构优化方案,解决了活塞卡紧、换向阀高速换向可靠性问题。(4)在双控式液压凿岩机冲击系统的冲击运动基础上,为了探索冲击凿岩时内部应力传递特性,分析并搭建了冲击系统活塞-钎杆LS-dyna冲击模型,通过改变活塞冲击速度、钎杆长度、活塞-钎杆接触面积,分析了活塞-钎杆相撞时的对配参数对应力波谱的影响,得出不同参数下活塞-钎杆冲击时钎杆中应力波传递规律和系统冲击性能的变化趋势,阐明了双控式液压凿岩机冲击系统能量传递过程。(5)依据上述研究成果,研制了工作压力18-25MPa、工作流量60-100L/min的双控式液压凿岩机冲击系统及其两个不同长度的活塞,运用应力波法测试并分析了该液压凿岩机长、短活塞在不同冲击压力、不同行程档位下的应力波、冲击能、冲击频率、冲击功率和冲击效率,得出该凿岩机冲击系统下选用冲击活塞的实验数据,为双控式液压凿岩机的设计和试验方法提供借鉴。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TU631

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 洪滔;;液压凿岩机的应用及发展趋向研究[J];科学技术创新;2018年30期
2 杨光照;;液压凿岩机检测及故障排查方法[J];工程机械与维修;2017年05期
3 周志鸿;耿晓光;刘玉超;;液压凿岩机的修复及再制造[J];工程机械与维修;2017年10期
4 陈时平;高波;;液压凿岩机冲击机构动力特性参数的近似计算[J];凿岩机械气动工具;2016年03期
5 张伟;任超;陈建民;;阿特拉斯·科普柯液压凿岩机零部件故障原因分析[J];工程机械与维修;2015年03期
6 杨光照;;液压凿岩机油水泄漏原因及维护保养要点[J];工程机械与维修;2015年08期
7 侯仰松;高清东;甘海仁;滑坤;罗韧;高波;;液压凿岩机机体振动特性的试验研究[J];凿岩机械气动工具;2014年03期
8 扶跃华;鹿志新;李叶林;周志鸿;;我国液压凿岩机设计研究现状与建议[J];凿岩机械气动工具;2013年04期
9 李英治;贺晓东;李娜;桑运洪;;套阀式液压凿岩机设计研究[J];农业装备与车辆工程;2010年02期
10 松柏;;COP2238型液压凿岩机[J];建井技术;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 李大诒;凌胜;程火金;;冲击—扭切综合破岩与液压凿岩机的发展[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
2 郭孝先;;煤矿液压凿岩机质量指标及其研究目标[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
3 袁东海;王彦;史海晓;;高炉液压凿岩机的发展趋势[A];2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(上)[C];2012年
4 王维华;;液压凿岩机冲击能量的测试——光电位移测量系统的应用[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年
5 ;高性能的凿岩设备——ZYYG175液压凿岩机[A];全国冶金矿山现代采矿技术及装备学术研讨会论文集[C];2012年
6 郭孝先;王路;狄志勇;邢庆贵;;液压凿岩机基本性能与检验测试[A];岩石破碎理论与实践——全国第五届岩石破碎学术会论文选集[C];1992年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 首席记者 张锐鑫 特约通讯员 郑战波;“铁疙瘩”卖出“轿车价”[N];洛阳日报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 杨桢毅;双控式液压凿岩机冲击系统动态特征和冲击性能的研究[D];兰州理工大学;2019年
2 耿晓光;双缓冲液压凿岩机冲击特性及影响因素研究[D];北京科技大学;2019年
3 田文元;轻型独立回转液压凿岩机的研究[D];东北大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 席汝凯;基于最优凿岩转角的液压凿岩机效率提升研究[D];长沙矿山研究院;2017年
2 宋峒桥;旋转冲击式液压凿岩机箱体特性分析[D];石家庄铁道大学;2015年
3 李候清;重型液压凿岩机冲击机构及其液压驱动系统研究[D];中南大学;2010年
4 万圣;液压凿岩机冲头新型换向系统的研究开发[D];兰州理工大学;2011年
5 朱峰;液压凿岩机冲击系统机液仿真与疲劳寿命分析[D];湖南科技大学;2016年
6 唐伟;无阀液压凿岩机动态过程的仿真研究[D];西安科技大学;2004年
7 张凯;无阀控液压凿岩机的设计研究及优化[D];中国矿业大学;2015年
8 杨能;中深孔液压凿岩机钻孔偏斜机理分析与纠偏方法研究[D];苏州大学;2017年
9 周阳;液压凿岩机冲击机构内泄漏及活塞液压卡紧力研究[D];湘潭大学;2015年
10 张明伟;高水基支腿式液压凿机的研究[D];中北大学;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026