基于DSHplus的液压破碎锤系统仿真与实验分析

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1、２０１４年１２月机床与液压Ｄｅｃ?２０１４第４２卷第２３期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４２Ｎｏ?２３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１４?２３?００７基于ＤＳＨｐｌｕｓ的液压破碎锤系统仿真与实验分析方建，杨国平（上海工程技术大学汽车工程学院，上海２０１６２０）摘要：在全面分析氮爆室液压破碎锤工作原理的基础上，建立了破碎锤的非线性数学模型，并利用ＤＳＨｐｌｕｓ搭建了液压破碎锤的液压系统模型。参考破碎锤厂家提供的参数，对模型的参数进行了设置。结果表明：通过仿真获得的结果与实车测试所得的

2、结果的各项参数的误差均在１０％以内，证明所建立的仿真模型是正确的。关键词：液压破碎锤；仿真模型；ＤＳＨｐｌｕｓ；参数设置中图分类号：Ｕ４１５?５１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）２３－０２５－５ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＢｒｅａｋｉｎｇＨａｍｍｅｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＤＳＨｐｌｕｓＦＡＮＧＪｉａｎ，ＹＡＮＧＧｕｏｐｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳ

3、ｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｆｕｌｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒｅａｋｉｎｇｈａｍｍｅｒｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｍｂｅｒ，ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｈａｍｍｅｒｗａｓｂｕｉｌｔ．ＴｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒｅａｋｉｎｇｈａｍｍｅｒｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇＤＳＨｐｌｕｓ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅ

4、ｍｏｄｅｌｗｅｒｅｓｅｔｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇｔｏｔｈｅｕｓｅｒ’ｓｍａｎｕａｌｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｏｆｔｈｅｈａｍｍｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｓｏｆｅａｃｈｉｔｅｍｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｂｅｔｗｅｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｒｅａｌｌｗｉｔｈｉｎ１０％，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｔｈｅｓｉｍｕｌａ⁃ｔｉｏｎｍｏｄｅｌｂｕｉｌｔｉｓｃｏｒｒｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｂｒｅａｋｉｎｇｈａｍｍｅｒ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏ

5、ｄｅｌ；ＤＳＨｐｌｕｓ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎａｌｙｓｉｓ０前言行程来控制后腔与高压回路的通断。液压破碎锤是以液压为动力源，直接或间接驱动活塞往复运动，靠活塞冲程时的动能冲击钎杆，对物［１］体产生破碎作用的机械设备，简称为液压锤。近年来，随着基础设施建设的完善和交通、煤矿、能源的［２－３］大力开发，液压破碎锤的销量也日趋增长。但［４－５］是，目前破碎锤的工作性能尚需提高。而液压系统是破碎锤的根本，对其进行研究是提高产品性能的基础。虚拟仿真技术由于开发成本低、周期短、风险图１氮爆室液压破碎锤三维模型［６］小，已经在破碎锤领域有了一些发

6、展。本文作者利１?１氮爆式破碎锤工作原理用先进的液压系统仿真软件ＤＳＨｐｌｕｓ对液压破碎锤系冲击器系统的运动元件有活塞和换向阀阀芯，另统进行仿真研究，与试验结果对比获得良好的仿真结外，氮气室氮气的压力和体积也随时变化。因此，把果，为进一步提高其性能提供基础。破碎锤的工作状态分为５个阶段，如图２所示。１破碎锤工作原理与数学模型活塞回程加速、阀芯不动阶段，如图２（ａ）所以实验室某型号氮爆式液压破碎锤为研究对象展示，活塞与钎杆在完成上一次打击停顿，换向阀阀芯开研究，如图１所示。该破碎锤在活塞尾部设置一个端面Ａ在高压油ｐ的作用下处于下极限位置

7、。高压５密闭的氮气室，回程时压缩氮气储存能量，冲程时氮油进入活塞前腔，活塞后腔经换向阀与回油相连。活气爆炸对活塞做功；活塞前腔始终与高压回路连接来塞向上加速运动，同时压缩氮气储存能量。推动活塞回程；后腔回路与配流阀连通，通过活塞的收稿日期：２０１３－１０－２０基金项目：国家自然科学基金项目（５０９７５１６９）作者简介：方建（１９８７—），硕士研究生，研究方向为车辆机械设计和电液控制技术研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ａｕｔｏｇａｍｅｒ＠１６３?ｃｏｍ。·２６·机床与液压第４２卷图２液压破碎锤工作状态图活塞回程加速、阀芯换向阶段，如图２（ｂ）所球著

8、名的流体传动与控制系统仿真软件。该软件包括示，当活塞的端面Ａ越过信号孔ａ时，前腔的高压液压库、气动库、控制库、机械库以及温度—液压１油ｐ通往换向阀芯的下端面Ａ。因为Ａ＞Ａ，阀芯库。通过搭建图形化的系统原理图，可以方便地对