液压凿岩机冲击机构内泄漏及活塞液压卡紧力研究

摘要

液压凿岩机是目前专门应用于勘探、露天和地下采矿、铁路隧道建设、水电建筑工程等领域的高效节能凿岩设备。在凿岩过程中由于冲击活塞的高速往复冲击运动等原因，液压凿岩机的核心工作部件——冲击机构，往往会出现内泄漏以及活塞径向不平衡的现象。冲击机构一旦发生内泄漏和活塞径向不平衡，轻则会降低冲击做功的性能，减少冲击机构的寿命，重则导致冲击性能彻底失效。为了减少冲击机构的内泄漏，降低活塞液压卡紧出现的几率，本文对冲击机构间隙内泄漏和活塞所受液压卡紧力进行了研究，具体工作内容如下：
　　（1）基于液压凿岩机冲击机构的工作原理和冲击活塞的运动规律，在给定活塞冲击末速度和冲击频率等参数的前提下对活塞运动学参数进行了设计，在此基础上建立了冲击机构周期内泄漏和瞬态内泄漏的数学模型。
　　（2）运用MATLAB软件，对所建数学模型进行仿真分析，得出系统压力、间隙高度、密封长度等单因素对间隙泄漏量的影响规律，同时为后续正交试验的因素水平的取值提供了依据。
　　（3）基于计算流体动力学（CFD）理论，运用FLUENT仿真软件，采用正交试验法仿真分析了各因素相互影响的情况下对间隙周期泄漏量的影响规律。将仿真值与数学模型计算值进行了对比，得出间隙高度、密封长度的合理取值范围。
　　（4）对比分析了缸体内壁开不同结构的平衡槽时间隙流场内压力、流速的分布情况，以及对间隙泄漏量大小的影响情况。分析了活塞偏心且由于加工误差形成倒锥结构时，活塞在不同运动状态下所受的液压卡紧力，并分析了不同平衡槽对活塞所受液压卡紧力的影响规律。综合考虑泄漏量和液压卡紧力以及加工误差对冲击机构工作性能的影响，对冲击机构的结构设计具有一定的实际指导意义。

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第1章 绪论

1. 1 课题的来源、研究目的及意义

1. 2 本课题研究现状

1. 3 本课题的主要研究内容

第2章 CFD的基础理论和仿真建模

2.1 CFD的定义和基本思想

2.2 CFD数值模拟的工作步骤

2.3 CFD的基本控制方程

2.4 CFD的数值计算方法及迭代求解法

2. 5 层流和湍流流态的判断

2. 6 F LUENT软件简介及仿真建模

2. 7 本章小结

第3章 冲击机构活塞运动学分析及间隙内泄漏理论研究

3. 1 冲击机构的基本结构及工作原理

3. 2 冲击机构活塞运动学分析

3. 3 冲击机构间隙内泄漏理论研究

3. 4 本章小结

第4章 冲击机构内泄漏仿真分析

4. 1 内泄漏单因素分析

4. 2 多因素正交试验仿真分析

4. 3 平衡槽对泄漏量影响分析

4. 4 本章小结

第5章 冲击机构活塞液压卡紧力研究

5. 1 液压卡紧力介绍

5. 2 不同平衡槽时活塞液压卡紧力分析

5. 3 本章小结

总结和展望

1、论文总结

2、论文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目