液压冲击器结构参数与性能关系的理论研究

摘要

液压冲击器是液压破碎锤、液压凿岩机等液压冲击机械的核心工作机构,它以高压液体为动力,驱动活塞往返运动,将液体的压力能转化为机械能。液压冲击器的研究主要有结构设计优化、控制方式、计算机仿真、性能测试、制造工艺和基础理论等领域,研究成果对液压冲击机械的设计、制造与发展有着重大的影响。但是国产液压冲击器水平低下,核心部件都依靠进口,这是由于在对于液压冲击器的结构参数与性能关系的研究较少,这给设计研发该产品带来了不便,比如液压能、冲击频率等性能与活塞结构参数、阀芯结构参数的关系的研究,建立正确的性能参数(比如冲击能、冲击频率)与活塞结构参数、阀芯结构参数之间的数理方程,可以使设计过程简单方便化,可以大大缩短液压冲击器产品开发周期,通过满足其性能参数就能得出活塞和阀芯等的结构参数,进而可以开发出整机。本文主要研究内容与工作如下:
　　(1)液压元件和系统的优化设计原理研究,分析了液压动态系统参数优化原理,分析、研究液压冲击器的基本结构,技术特点和工作原理。液压冲击器性能影响因素的进行了全面的研究。
　　(2)液压冲击器参数的动态分析与其元件优化设计研究,结合现代虚拟样机技术,对液压冲击器参数进行了动态分析,重点选择影响其性能的八个结构参数进行了分析优化,最终确定了最优参数,并且对其工作腔和冲击活塞设计进行了较为全面的说明。
　　(3)对液压冲击器性能通过实验和仿真进行了仿真模型验证并且分析得出较理想的优化参数模型,包括将仿真模型与实验结果进行对比分析,验证基于结构参数设计的样机模型的可靠性,并且以提高样机的冲击能为目的,对活塞前后腔作用面积比与阀芯前后作用面积比进行了试验研究分析设计,优化后性能得到明显的改善。
　　(4)对液压冲击器的主要元件设计方法进行了研究,以液压冲击器的活塞设计为例子,分析了各个结构参数的设计过程,各参数与性能相关之处,并结合波动力学,提出了适用于冲击机构的一种有效的强度计算方法。

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第一章 绪 论

1.1液压冲击器的发展与其性能研究现状

1.2液压冲击器的理论研究方法

1.3 液压冲击器的仿真与试验技术的研究

1.4 液压冲击器的性能参数与分类

1.5 本课题的来源、研究重点与研究意义

第二章 液压冲击器设计原理

2.1液压冲击器基本参数特征

2.2液压冲击器工作原理

2.3建立液压冲击器抽象变量设计模型

2.4 本章小结

第三章 液压冲击器的试验研究及分析

3.1液压冲击器试验系统的设计

3.2液压冲击器的性能试验分析

3.3液压冲击器性能的试验与仿真的对比分析

3.4 本章小结

第四章 液压冲击器结构参数的优化分析与设计

4.1液压冲击器优化目标及其设计变量选取

4.2 液压冲击器结构参数的设计研究

4.3基于虚拟样机的结构参数的试验研究

4.4 结构参数的优化设计分析

4.5液压冲击器活塞的设计研究

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢