液压冲击器独立调能调频的研究

摘要

冲击能和冲击频率是液压冲击器的重要输出工作参数。不同的冲击对象有不同的最佳破碎比功。能量过低时，达不到破碎的要求，能量过高则造成浪费；而工作进度的快慢跟频率相关，安全稳定性要求高或是冲击对象变形恢复较慢时，要求低频工作；当要求全速高效率冲击或是冲击对象脆性高时，往往需要高频冲击。又比如有些振动实验装置的冲击器动力源通常也要有冲击能量和冲击频率独立输出的要求。这就使得实现液压冲击器能量和频率的独立调节输出有着很重要的意义。 本文分析了现有液压冲击器在调节冲击能和冲击频率方面存在的不足，基于抽象设计变量理论，提出了一种基于高速开关阀先导二通插装阀和高速开关阀先导液控溢流阀实现液压冲击器强制配流及压力实时调节的独立调能调频控制方法，并对其液压系统和控制系统进行了研究。在微机控制系统中，采用定时计数控制策略和PWM脉宽调制控制策略分别控制高速开关阀来实现这一功能。从而只要符合了抽象设计变量法所推导出来独立调频调能应当遵循的运动规律就可以实现冲击能和冲击频率的独立调节。 基于本文理论研究，搭建了系统的仿真模型，并且通过改造原型机进行实验。实验研究分两个方面进行：一方面是通过改变控制方式调节频率而能量维持不变；另一方面是通过相应地改变控制方案调节能量而频率保持不变。实验表明本文所提出的研究方案可以实现液压冲击器冲击能量和冲击频率的独立调节。 液压冲击器冲击能和冲击频率的独立调节的实现，对冲击器技术的提升和发展具有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1液压冲击器发展历程

1.2液压冲击器研究趋势

1.3独立调能调频研究现状

1.4本文研究意义

1.5本文研究工作

第二章 液压冲击器理论研究

2.1液压冲击器抽象设计变量理论

2.2冲击能独立调节的理论分析

2.2.1行程不变调能

2.2.2回程加速度不变调能

2.2.3冲程加速度不变调能

2.2.4抽象设计变量不变调能

2.3独立调节冲击频率理论分析

2.3.1行程不变调频

2.3.2回程加速度不变调频

2.3.3抽象设计变量不变调频

2.3.4改变延时停顿调频

2.4本章小结

第三章 液压冲击器系统组成

3.1液压系统整体设计

3.2活塞设计

3.2.1活塞基本要求

3.2.2活塞材料选择

3.2.3活塞的计算

3.3蓄能器的选型

3.4配流阀设计

3.4.1配流阀基本要求

3.4.2高速开关阀的选型

3.4.3逻辑插装阀的选型

3.4.4数字调压阀的设计

3.5油泵选型

3.5.1轴向柱塞泵原理

3.5.2恒压恒流泵原理

3.6本章小结

第四章 液压冲击器控制设计

4.1冲程回程时间比不变调能控制

4.1.1周期控制

4.1.2压力控制

4.2行程不变调频控制

4.2.1速度控制

4.2.2参数检测

4.3冲击延时控制频率

4.4偏差补偿控制

4.5本章小结

第五章 液压冲击器仿真研究

5.1数学建模

5.1.1假设条件

5.1.2基本数学方程

5.2系统仿真

5.2.1仿真模型

5.2.2仿真过程

5.3仿真结果

5.3.1开关阀调节时间分析

5.3.2调压阀调节压力分析

5.3.3两阀共同对系统调节分析

5.4本章小结

第六章 液压冲击器实验研究

6.1实验系统设计

6.1.1实验研究内容

6.1.2实验系统组成

6.1.3实验原理

6.1.4实验抗干扰措施

6.2实验结果分析

6.2.1调能实验结果分析

6.2.2调频实验结果分析

6.3本章小结

第七章结论与展望

7.1全文总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果