液压破碎锤工作状态的分析与仿真

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1、液压破碎锤工作状态的分析与仿真　　摘要：液压破碎锤液压系统系统压力是由负载决定，负载压力的变化主要是由氮气室氮气压力的变化引起的，主要对压力负载变化过程中的工作状态进行了分析，在此基础上基于AMESim对液压破碎锤液压系统的进行建模，调节参数最终进行仿真运行，仿真结果表明了液压锤在随负载压力变化情况下的运动过程，可以通过调节某些参数来达到预期的结果。　　关键词：工作状态；AMESim；仿真　　压破碎锤是重要的工程机械.通过缸体内高速运动的活塞撞击钎杆。它以液压泵为动力源、液压油为工作介质，把动能转换为

2、冲击能，实现破碎物体的目的。在工作过程中，由液压驱动活塞作往复运动对外输出能量来进行工作。目前，液压锤已被广泛地应用于冶金、矿山开采，国防施工、公路和铁路建设、市政工程和建筑等行业。　　液压破碎锤的基本组成：液压破碎锤本体、托架等零部件。如图1所示。　　1、液压破碎锤工作状态分析　　活塞和阀的互控运动在一个工作周期中，活塞运动有四种状态：回程加速、回程制动、冲程加速和冲击停顿。　　回程加速阶段　　状态1：阀不运动，活塞回程加速。5　　起始位置时阀芯处于全开口状态，活塞后腔通回油，作回程加速运动。锥形阀

3、未打开，阀芯被顶死在换向阀的最下端，系统流量较低，冲击压力也较低。　　状态2：阀回程换向，活塞继续回程加速。　　压缩氮气室，使氮气室的压力升高，系统的油压也随之升高。锥阀打开，阀芯移动，阀芯进入正开口区间之前，活塞的后腔与回油相通，活塞仍在向上移动。　　回程制动阶段　　状态1：阀进入正开口区间，活塞回程制动。　　阀芯位于两位四通换向阀的中位机能，出现活塞前端腔、后端腔以及阀芯回油相通，活塞的受力方向改变，活塞继续回程，但速度减小。　　状态2：阀继续回程换向，活塞继续回程制动。　　阀芯已经完全换向，活塞

4、后腔与回油腔隔离，与前腔相通，形成差动连接，在氮气压力作用下，活塞制动力增加。　　状态3：阀不动作，活塞继续回程制动。　　阀芯结束换向动作，阀口全打开，活塞继续减速，直至速度为零。　　冲程加速运动　　状态1：阀不动作，活塞冲程加速。　　活塞冲程加速开始，系统压力降低，压力低于锥阀压力时，锥阀关闭，阀芯开始换向。　　状态2：阀芯冲程换向，活塞继续加速。　　活塞上的冲程控制面打开换向阀控制油道，并通过活塞中部凹槽将原来被封闭在阀腔的油与回油相通，阀芯向开始冲程换向。5　　活塞打击停顿　　状态1：阀继续冲程

5、换向，活塞停顿。　　活塞冲击钎杆并停顿。　　状态2：阀结束冲程换向，活塞停顿。　　活塞、阀芯都处于停顿状态。　　状态3：阀继续冲程换向但已切换油路，活塞回程加速。　　活塞冲击停顿结束开始反弹，阀芯仍在继续冲程换向动作，已切换油路。　　2、仿真　　AMESim是一种液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件，为用户提供了一个时域仿真建模环境，用户可构建优化设计自己所需的实际原型，进行稳态及动态仿真、绘制曲线并分析仿真结果。　　液压破碎锤液压系统的主要调节对象为工作的频率和压力，在液压破碎锤工作过程中，衡量

6、液压破碎锤是以冲击能、冲击频率和冲击效率为标准。仿真设定的频率为40/3Hz。　　1）频率对液压锤速度和位移的影响：　　速度、位移曲线图如图2，图3。此频率下液压锤的最大速度为5.89m/s，回程的最大速度为3.73m/s。液压锤最大位移为60mm。　　3）速度随位移变化曲线图如图4.由图可知，前半程速度随位移的增大而增大，后半程速度随位移的增大而减小直至为0.5　　4）冲击能随时间变化曲线图如图5，由图知，冲程时最大冲击能主要是由它的速度所决定的。液压破碎锤最大冲击能为1044.9J，对应的最大速度

7、为5.89m/s。　　5）频率随流量变化时速度曲线图如图6，由可知可以在保证液压破碎锤的最大冲击能不改变情况下，频率随流量的增大而增大。　　3、结论　　综合以上仿真结果，可以得出如下结论：　　1）在其他参数不变的情况下，液压破碎锤的冲击能（速度）随频率的增大而减小；　　2）其他参数不变情况下，保证稳定的最大冲击能，输入流量增大则频率也增大，输入流量减小则频率也减小。　　参考文献　　[1]叶德游.液压破碎锤的结构原理及其应用[J].流体传动与控制，2007，21（3）：32-34.　　[2]液压破碎锤的

8、历史和在中国的发展现状[J].今日工程机械，2007，（1）：56-57.　　[3]范思源.液压破碎锤计算机仿真与实验研究[D].上海交通大学硕士学位论文，2008，1.　　[4]叶德游.液压破碎器的结构原理及其应用[J].流体传动与控制，2007，21（3）：31-33.　　[5]周志鸿，许同乐，高丽稳等.液压破碎锤工作原理与结构类型分析[J].矿山机械，2005，33（10）.　　[6]许同乐.液压破碎锤主要技术参数对性能影响的研究[J].建筑机械，