液压破碎锤冲击能的计算方法

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1、万方数据设计计算DESIGN＆CALCULATION液压破碎锤冲击能的计算方法杨国平1柴睿2(1．上海工程技术大学汽车工程学院，上海2003362．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200335)[摘要]提出了一种计算液压破碎锤冲击．能的计算方法，通过对某液压破碎锤冲击能的验算，说明该算法是正确的，可供T程技术人员在计算液压破碎锤冲击能时使用。[关键词]液压破碎锤；液压冲击器；冲击能；计算方法[中图分类号]TD421[文献标识码]B[文章编号]1001—554X(2009)01—0088—03Compactenergycalculationmethodofhydraul

2、ichammerYANGGuo-pingCHAIRui液压破碎锤与液压挖掘机配套使用，主要用于矿山岩石的破碎、工程建设，特别是旧城改造、混凝土构件的拆除施工中。冲击能是液压破碎锤的主要性能参数，也是结构设计中确定主要尺寸的依据。对于液压破碎锤的冲击能，只需计算活塞在冲程运动过程中所做的最大功即可。本文对冲击能的计算作一分析。1活塞冲程运动方程由图1可以看出，在冲程运动中活塞所受到的作用力，包括绝热膨胀引起的作用力(在液压冲击器中，活塞在密闭的气腔中高速往复运动，氮气中的热量来不及与外界进行热交换，这一过程可以看作是绝热过程)，作用于活塞前后腔的液压力和活塞自重等。由于活塞

3、是在油液中运动的，故可略去摩擦阻力的影响。由此，活塞运动规律按动力学的基本方程可表示为J2一^口型了萼=PA3+尸2A2一PiAl+Mg(1)口f’式中z——活塞冲程运动中的位移；M—一活塞质量；P——绝热膨胀后氮气压力；A，——活塞上端面的面积；A。——活塞前腔的有效作用面积；A：——活塞后腔的有效作用面积；P，——活塞前腔的油液压力；P：——活塞后腔的油液压力。图1活塞运动分析图根据液压冲击器工作原理可知，活塞在冲击时，活塞前腔与后腔经换向阀油路相连，则活塞前腔和后腔压力相等，只要流量足够，且在整个冲击过程变化不大，可认为始终等于系统压力。即[收稿日期]2008—07

4、—23[基金项目]上海市科委科技攻关项目(061111036)[通讯地址]杨国平，上海市长宁区清池路110弄2号502室(200335)建冤缸械2009．01(上半月刊)巳童一懿砸一^褪舱一斛万方数据P1=P2=P式中p——液压冲击器系统压力。由气体绝热状态方程可得P。砩=PvI【=常数式中P0——氮气室充气压力；K——原始氮气容积；V_一氮气绝热膨胀时的容积。根据活塞运动的几何关系可得(2)(3)V=V(，+A3z(4)将式(4)代入式(3)，整理可得P咄(痞毛)‘㈣式中志——绝热指数，对氮气k=1．4。将式(2)、(4)和式(5)代人式(1)，整理可得⋯Mdd2￡X：

5、=P。(矿了{拿二j：)▲，+p(A2-A，)+w(6)式中W——活塞重力。式(6)描述了活塞在冲程过程中冲击速度、冲击时间、冲击行程以及系统压力之间的关系。2液压冲击器冲击能的计算若将式(6)按做功形式改写，即在式(6)的等式两边同乘以出，可得-MⅥd驴2X一7[Co(VoVo_5)‘A3+p(A2-A1)+w卜整理可得M貉2[P0[毒卜舳一，+w]如将式(7)对z进行积分．fM缸=．『[P0[毒『A3+p(A2-A，)+吲出当A，=A：时，则P(A：一A，)=0，由式(8)整理后可得E=Po燕(”Ay。3X／、l-k+wX+c(9)式中X——活塞冲击到某一位置时活塞的

6、行程。当活塞在回程制动结束、开始冲程运动的瞬间，活塞处于上止点，此时初始条件为X=0、E=0，代人式(9)整理后求得积分常数C值，即C—P。尚(10)将式(10)代入式(9)，整理后可得活塞冲击能的计算公式E=2．5P。砜H矗‰)n4]+WX(11)由式(11)可知，只要知道液压冲击器的活塞重量、活塞行程、活塞上端面的面积、氮气室初始状态的充气压力和容积，就可以计算出液压冲击器的冲击能。当A，

7、=P0尚(，+A瓦3x)卜‘]+(施嘲+∽x+c(12)同理可推出E=2·5PoVo[1一(志)]+(pA2一pA-+W)X04T厂(13)由式(13)可知，只要知道液压冲击器的活塞重量、活塞行程、活塞上端面的面积、活塞前建筑札拭2009．01(上半月刊)万方数据，月‘拶f镕。”。”％。‰‰。。、矿设计计算，一‘、。DESIGN＆CALCULATION％m％；，一lm7Ⅳ∥腔有效作用面积、活塞后腔有效作用面积、液压系统压力、氮气室初始状态的充气压力和容积，就可以由式(13)近似计算出液压冲击器的冲击能。3实例采用该算法对某品牌