反向扩孔气动冲击器的计算机仿真与优化研究.pdf

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1、振动与冲击第34卷第12期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK反向扩孔气动冲击器的计算机仿真与优化研究徐海良，李峰，赵宏强，徐绍军(中南大学机电工程学院，长沙410083)摘要：分析了反向扩孑L气动冲击器工作原理，并对活塞进行运动和动力学分析，建立活塞运动的微分方程组；对工作过程中冲击器内三个气腔的容积和压力变化规律进行分析，建立活塞在不同运动阶段期间三个气腔的容积和压力变化方程组，以及活塞在不同运动阶段期间三个气腔间气体质量交换的流量方程组。通过上述研究建立反向扩孑L气动冲击器工作过程的数学模型和仿真方法

2、。研究冲击器的性能参数与结构参数之间的理论关系，在此基础上建立冲击器的优化设计方法，为反向扩孔气动冲击器的应用提供理论支持。关键词：反向扩孔气动冲击器；数学模型；结构；性能；优化中图分类号：TH47文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jvs．2015．12．018OptimizationandsimulationofreversecounterboringpneumaticimpactorXUHal—liang，LIFeng，ZHAOHong—qiang，XUShao-jan(CollegeofMegha

3、nigalandEleetrigalEngineeringofCentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Thepiston’Sdifferentialmotionequationswerebuiltbasedontheworkingprinciplesofreversecountboringpneumaticimpactoraswellasthekinematicsanddynamicsofthepiston．Thevariationsofthreeairch

4、ambersvolumeandpressureinimpactorwereanalysedinworkingprocess．Thevolumeandpressurevariationequationsofthethreechambersandtheflowequationsofgaseousmassexchangeamongthethreechamberswerebuiltindifferentmovingstagesofthepiston．Basedontheabovestudy，amathematicalmodelan

5、dasimulationmethodoftheworkingprocessofreversecounterboringpneumaticimpactorweresetup．Therelationshipsbetweenperformanceparametersandstructureparametersofimpactorwerestudiedtheoretically．Onthisbasis，anoptimizationdesignmethodofimpactorwasproposed．Theresultsprovide

6、theoreticalsupporttotheapplicationofreversecounterboringpneumaticimpactor．Keywords：reversecounterboringpneumaticimpactor；mathematicalmodel；structure；performance；optimization非开挖施工所采用的设备主要有气动冲击器和水做了大量研究J。吉林大学的王四一等对冲击器活塞平定向钻两种。非开挖技术是指以最少的开挖量或不质量作了研究，通过选择合适的活塞质量达到提高冲开

7、挖的条件下铺设、更换或修复各种地下管线的一种击器的工作效率¨。广东工业大学的江涛等研究了活施工新技术；与传统的开挖方法相比，非开挖施工技术塞质量、前腔排气孔相对于运动原点的位置对冲击功施工时具有不影响交通、不破坏环境、不干扰工厂、商与冲击频率的影响⋯J。但都未涉及对冲击器活塞质店、医院、学校和居民的正常生活与工作秩序、施工速量，内活塞的长度，阀孔直径，排气孔直径等关键结构度快、综合成本低、安全性好、碳的排放少等等优点j。参数进行研究，并进行优化以取得参数合理的匹配它可广泛用于穿越高速公路、铁路、建筑物、河流、湖关系。泊，以

8、及在市区、古迹保护区、农作物或植被保护区等本文研究的是一种新型的气动冲击设备，能够在进行污水、自来水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等地岩石、卵砾石等复杂地层中扩孔。随着计算机技术的下管线的施工J。快速发展，使采用计算机仿真技术对复杂的物理模型煤炭科学研究总院重庆研究院的李彦明对气动冲进行研究成为可能。