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交变液压驱动冲击机械瞬态冲击动力特性分析

田丽  
【摘要】:基于液压驱动的交变冲击破碎机械具有能量利用率高、使用范围广等优点,已经广泛应用于冶金、矿山等相关行业领域。目前,国内外对交变液压驱动冲击机械瞬态冲击动力特性的研究不充分,以致对冲击机械效率及疲劳破坏等方面的研究不够深入。针对这一现状,本论文基于冲击力学及波动力学理论,运用解析方法和试验方法开展了针对交变液压驱动冲击机械瞬态冲击动力特性较为全面的研究。论文首先根据交变液压驱动冲击机械的组成结构和工作原理,简化冲击系统获得力学模型;根据弹性杆一维波动力学理论,对工作过程中冲击部件的动力特性进行分析,并且获得冲击部件的动态响应函数;然后利用所求的动态响应函数,分析了单次撞击过程中钎杆的结构参数、活塞冲击速度对撞击过程中接触面撞击力、活塞反弹速度以及活塞能量利用率的影响。同时还分析了多次撞击过程中冲击部件结构以及运动参数变化对冲击系统动力特性的影响;最后,通过试验实测验证了交变冲击机械冲击碰撞模型及其动态响应函数特性的正确性。研究结果表明:液压冲击机械的冲击过程动力特性随钎杆结构参数和活塞初冲速度的变化而变化。在常用工程设计所确定的结构参数范围内,对于钎杆固定类单次撞击过程,增大钎杆直径,撞击力升高,活塞冲程速度降低,反弹速度升高,活塞能量利用率增加;增加钎杆长度,撞击力不变,活塞运动速度不变,活塞能量利用率增加;提高活塞初冲速度,撞击力升高,活塞运动速度升高,能量利用率不变;对于钎杆自由类分离过程,增加钎杆直径,钎杆轴力增大,活塞反弹速度增加,能量利用率增加;增加钎杆长度,钎杆轴力基本不变,活塞反弹速度降低,活塞能量利用率增加;提高活塞初冲速度,钎杆轴力增加,活塞反弹速度增加,能量利用率不变;在针对钎杆固定的多次撞击研究中,发现了集簇碰撞现象。上述研究结论,为进一步优化液压冲击机械的工作过程提供了一定的理论依据。


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