无阀控液压凿岩机的设计研究及优化

《无阀控液压凿岩机的设计研究及优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文无阀控液压凿岩机的设计研究及优化DesignandOptimizationofNon-valve-controlledHydraulicRockDrill作者：张凯导师：刘忠教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号U415.51+9;TH122学校代码10290UDC621.7密级公开中国矿业大学硕士学位论文无阀控液压凿岩机的设计研究及优化DesignandOptimizationofNon-valve-controlledHydraulicRockDrill作者张凯导师刘忠申请学位工学硕士培养单位机电工程学院学科专业机械设计及理论研究方向机电液集成与控制答辩委员会主席评阅人

2、二○一五年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在刘忠老师的亲切关怀与悉心指导下完成的，没有他的指导、鼓励与支持，论文是不可能得以顺利完成的。认识刘忠老师距今将近三年时间了，在这段时间里，他对我的帮助和支持不胜枚举。刘忠老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风深深地感染和激励着我，永远是自己学习的榜样。跟随导师学习的这三年时间是我人生

3、最宝贵的财富，在以后的工作与生活中定将受益无穷。在此，向我的导师致以衷心的感谢和深深的敬意。同时，还要感谢机械工程学院的领导与老师对我学习与生活上的支持，感谢企业老总王涵高级工程师在理论方面与实践方面的指导与启发。感谢我的室友许文文、林化清、邹宇，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。感谢大师兄彭伟在读研期间对我的指导，与彭伟师兄的大量交流使我获益匪浅。感谢课题组的陈佳硕士给我的最为热情的帮助与鼓励，感谢师弟邹宇、霍沅明、高站伟、杨能，师妹刑雯丽在我的读研期间给予我的帮助，感谢你们帮助我解开一个个困难与疑惑，直到本文的顺利完成。

4、感谢班主任陈新老师对我们12级研究生无微不至的关怀，感谢12级所有研究生。当然，最应感谢我的爷爷、奶奶、爸爸、妈妈含辛茹苦的培养我，感谢女友熊婧洁在我最无助的时候，一直陪在我的身边，给我指明人生的方向，我的学习与生活离不开他们的信任与支持。摘要本文分析了液压凿岩机在国内外发展状况之后，提出了一种改进的新型无阀控气液联合液压凿岩机的结构原理。此新型的无阀控液压凿岩机结构改善了传统无阀控液压凿岩机笨重的问题；另外，此结构运用了气液联合做功，利用冲击机构后端的氮气室吸收与释放能量，提高了该凿岩机的性能与效率。冲击活塞在工作中的运动规律十分复杂，未经简化之前，几乎无法用数学模型准确描述。本文在假

5、设的理想情况下，建立了此结构的线性数学模型，推导出抽象设计变量α与气液做功比φ的关系式，并且以峰值流量最小为优化设计目标，进行了优化设计，缩小了抽象设计变量α的取值范围。并以此为基础，对无阀控液压凿岩机的液压冲击机构、回转机构、推进力进行设计计算，推导出各个重要结构参数的设计计算公式。根据设计要求与上面所推导的计算公式，计算出该无阀控液压凿岩机的结构参数。然后，根据无阀控液压凿岩机的工作原理，建立AMESim模型，运行仿真得到仿真结果，但得到的仿真结果并不能达到设计要求。分析无法达到设计要求的原因，提出四种改进方案，即：节流孔方案、控制进油路方案、控制回油路方案与控制双油路方案。利用AM

6、ESim仿真分析，得出除控制进油路方案之外，其他的三种方案均可以有效的提高该无阀控液压凿岩机的性能与工作效率，其中采用控制双油路方案对进该凿岩机性能与效率的提高最为明显。之后，分析各个参数对改凿岩机的影响，从仿真结果可知：氮气室的高低压之比λ的取值越小，该凿岩机的性能越好，但氮气室的体积却越大。在设计时应当根据实际情况，选择的氮气室的初始体积，得到最佳的性能；冲击活塞的质量有一个最佳的取值范围，小于或大于此范围都无法达到最佳的工作性能与效率；系统的工作压力与工作流量也有一个最佳的取值范围，小于此范围，凿岩机无法正常启动，无法达到设计的冲击能与冲击频率；大于此范围，凿岩机的单次冲击能与冲击

7、频率虽有少量提高，但由于输入能量的增加，反而导致系统效率下降。提出一套可切换的无阀控液压凿岩机的测控方案。该方案可通过改变电磁阀的开闭与节流阀的开口，实现对四种方案的测试与控制。还可以通过控制双比例阀，调节系统工作压力与工作流量，通过反复的对比试验，可以得到每种方案的最佳系统压力与最佳系统流量。上述研究与分析，对于该种结构的无阀控液压凿岩机的研究与生产，具有一定的参考价值与借鉴作用。该论文有图34幅，表11个，参考文献94篇。关键词