液压凿岩机冲头新型换向系统的研究开发

摘要

液压凿岩机是新一代的凿岩设备,目前在冶金矿山、能源交通、市政工程中得到广泛运用。它大幅度提高了凿岩效率,促进了生产发展。而液压冲击机构是该类设备的关键部件,是液压凿岩机的动力传递机构,它的性能好坏,决定了整机性能的优劣。液压凿岩机凿岩环境复杂,随着机电液一体化技术的普遍应用,根据不同的工况,使液压凿岩机和承载机具达到最佳匹配是其良好工作的前提。鉴于目前液压凿岩机换向迟钝,换向频数低,能耗大,效率低,环境污染严重的状况,本文研究开发设计了液压凿岩机冲头新型换向系统。该液压凿岩机冲头新型换向系统的成功研制,有望取代传统液压凿岩机冲头换向系统,成为我国中小矿山和一般工程施工中凿岩机械的主力机型。
　　 本文首先介绍了液压凿岩机国内外发展现状以及岩石凿岩机理,通过分析冲击机构液压缸压力变化的特性,研究开发适合液压凿岩机冲头的新型换向系统。
　　 本文详细阐述了压力控制换向阀的工作原理,并用压力控制换向阀对目前凿岩机冲头换向系统进行改进,实现自适应控制,提高凿岩效率。而且,新型液压凿岩机一经应用,对提高我国凿岩和工程施工的装备技术水平,无疑具有重要意义。
　　 建立了液压冲击机构的常规设计理论,根据冲击活塞运动的三段分析法,得出用特征系数ε表示的一系列运动学参数表达式。在此基础上,本文系统研究了新型液压凿岩机重要结构参数的设计方法,依此理论方法,导出了新型液压凿岩机重要结构参数的设计计算公式。
　　 分析对比新型先导式配油阀(压力控制换向阀)和传统配油阀的优劣,并建立了新型先导式配油阀的动态数学模型。针对新型液压凿岩机冲击能、冲击频率、推进力和转钎速度四个参数的反馈,采用试行登山法进行自寻优控制,使凿岩速度始终处于最优状态,以提高凿岩效率。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第1章 绪论

1.1 国内外液压凿岩机技术的发展概况

1.1.1 国外液压凿岩机技术的发展概况

1.1.2 国内液压凿岩机技术的发展概况

1.2 本课题的提出及研究的主要内容

1.2.1 本课题的提出

1.2.2 本课题研究的主要内容

1.3 本课题的研究意义

1.4 本章小结

第2章 凿岩机理

2.1 岩石的物理性质

2.1.1 岩石的组织与构造

2.1.2 岩石的物理性质

2.1.3 岩石的机械性质

2.2 岩石的可钻性及岩石分级

2.2.1 岩石的可钻性概念

2.2.2 岩石的坚固性分级

2.2.3 岩石可钻性分级

2.3 岩石的破碎机理

2.4 冲击机构液压缸压力变化分析及最佳换向系统的提出

2.5 本章小结

第3章 液压凿岩机冲头新型换向系统的基本结构及工作原理

3.1 液压凿岩机冲头新型换向系统的基本结构

3.1.1 冲击机构

3.1.2 回转机构

3.1.3 供水排粉装置

3.1.4 钎尾反弹能量吸收装置

3.1.5 润滑与防尘系统

3.1.6 其它结构

3.2 液压凿岩机冲头新型换向系统的工作原理

3.2.1 新型配油阀结构及其工作原理

3.2.2 液压凿岩机冲头新型换向系统及工作原理

3.3 本章小结

第4章 新型液压凿岩机冲击机构的理论设计方法

4.1 液压冲击机构的线性模型

4.1.1 活塞运动的二段分析法

4.1.2 活塞运动的三段分析法

4.2 液压冲击机构的变加速模型

4.3 液压冲击机构的非线性模型

4.4 液压冲击机构的设计理论研究

4.4.1 设计理论分析

4.4.2 冲击活塞系统的设计

4.5 本章小结

第5章 配油阀设计

5.1 凿岩机冲头自适应控制分析

5.2 先导式配油阀控制阀芯换向的静特性分析

5.2.1 传统先导式配油阀静特性分析

5.2.2 新型先导式配油阀静特性分析

5.3 新型液压凿岩机冲击系统压力流量分析

5.3.1 活塞与阀芯速度及系统压力分析

5.3.2 新型液压凿岩机冲击机构压力流量变化趋势

5.3.3 新型先导式配油阀的动态数学模型

5.3.4 独立无级调频调幅的实现

5.4 本章小结

第6章 液压凿岩机冲头新型换向系统最优控制方案研究

6.1 新型液压凿岩机冲击系统设计中的参数

6.2 自适应最优控制目标

6.3 自适应最优控制实现方法

6.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文