基于simulink的氮爆式液压破碎锤数字仿真

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1、·42·机械2004年第31卷第3期基于simulink的氮爆式液压破碎锤数字仿真112许爱瑾，岑豫皖，罗铭（1.安徽工业大学，安徽马鞍山243002；2.惊天液压锤制造有限公司，安徽马鞍山243000）摘要：针对氮爆式液压破碎锤工作原理，建立了液压锤的数学模型。运用Matlab中Simulink工具箱建立仿真模型,实现了仿真并分析了结果。结果表明,该方法更直观精确，效率更高。.关键词：液压锤；数字仿真；Simulink中图分类号:TH391.9文献标识码：A文章编号:1006－0316(2004)03－0042－03Digitalsimulation

2、ofnitrogentypehydraulicbreakerbasedonSimulink112XUAi-jin,CENYu-wan，LUOMing(1.AnhuiUniversityofTechnology,Ma’anshan243002,China；(2.GiantHydraulicBreakerManufacturingCo.Ltd,Ma’anshan243002,China)Abstract：Inthispaper，themathematicmodelofnitrogentypehydraulicimpactorisestablishedbas

3、edonitsworkingprinciple．ByapplicationofthesimulinktoolboxsofMatlab,thesimulationmodelsisobtainedandcarriedout,thentheresultsareanalyed．Itshowsthatthemethodismoreexactandefficient．.Keywords：hydraulicbreaker;Digitalsimulation;Simulink液压破碎锤作为一种新型液压工程设备，广1数学模型泛应用于矿山岩石的破碎、工程建设特别是旧城改造

4、、混凝土构件的拆毁施工中。氮爆式液压破本文对实际系统中一些难以全面考虑而对分碎锤是近年来出现的新型液压破碎锤，能较好的析结果影响不大的因素做如下假设：解决常规液压破碎锤存在的两个关键问题：①冲（1）工作过程中油液温度处处一致,并且油程时瞬时供油量大的问题；②活塞冲程回油背压液的粘度不受压力的影响；[1]大而使活塞冲程运动阻力增大的问题。（2）除蓄能器隔膜变形外，所有元件均为绝图1为氮爆式液压破碎锤的工作原理图，工对刚体；作时，压力油通过回程信号孔与冲程信号孔控制（3）蓄能器隔膜变形时无任何抗力且质量为阀芯的运动，从而控制活塞前腔的进、排油，使零；活塞在

5、压缩氮气作用下连续冲击做功。（4）在一个工作循环内，泵的流量恒定不变；（5）蓄能器与氮气腔中的气体状态变化为绝热过程；N2（6）由于结构上使冲程背压很小，可忽略油前腔液回油及低压蓄能器对活塞运动的影响。蓄能器蓄能器根据以上假设建立数学模型如下：活塞力平衡方程：MpXp〞=(P1－P2)A－PNAN－(P1A－PNA)Kf－Mpg－B1Xp′配流阀阀芯力平衡方程：图1工作原理简图MvXv〞=PzAz－PkAy－Fw－Fs－B2Xv′按运动状态分别给出阀芯的稳态、瞬态液动收稿日期：2003-09-03作者简介：:许爱瑾(1974-),男,江西修水人,安徽工

6、业大学机械工程学院硕士研究生,讲师。机械2004年第31卷第3期·43·力Fw、Fs和流量平衡方程及压力平衡方程如下：式中：Mp、Mv为活塞、阀芯的质量，kg；Xp、（1）回程加速段，阀右极限位，进油口全开Xv为活塞、阀芯的位移，m，恒为正；Xp′(Xp_dot)、Fw=2CdðD(Xv－0.004)(Ph－P1)cos(ö)Xv′(Xv_dot)为活塞、阀芯的速度，m/s，活塞的速Fs=0；△Vh=∫(Q－AXp′－Qx)dt；度向上为正,阀芯的速度向右为正；Xp〞、Xv〞22P1=Ph－G1Xp_dot；Pk=P2；Pz=P2为活塞、阀芯的加速度，

7、m/s；P1、P2为活塞前、（2）回程换向段，阀进油口开口量减小，回后腔油压，Pa；P0为回油管末端油压，Pa；PN、油口关闭PN0、Ph、Ph0为氮气腔、高压蓄能器压力及初始Fw=2CdðD(Xv－0.004)(Ph－P1)cos(ö)；充气压，Pa；Pk、Pz为阀控制端、左端油压，Pa；1/22Fs=CdðDL(2(Ph－P1)ñ)Xv′；A为活塞前后腔油液作用有效面积，m；AN为氮2△Vh=∫(Q－AXp′－Qx+AvXv′)dt；气腔氮气作用面积，m；Az、Ay为阀左、右端面2dP1/dt=(Q1-AXp′)B/V11；面积，m；B1、B2为活

8、塞与阀各处粘性阻力系22Pk=Ph－G3Xv_dot；Pz=P2+G4Xv_dot数；Kf为活