第二章 液壓沖擊機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析

第二章液壓沖擊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析

閥配流液壓沖擊機(jī)構(gòu)的計算任務(wù)

根據(jù)確定的泵的特性（額定壓力及流量）及由工作條件所確定的液壓沖擊機(jī)構(gòu)的作業(yè)參數(shù)來求活塞每一運(yùn)動階段的速度、位移和時間，同時求出活塞的受壓面積等結(jié)構(gòu)參數(shù)。計算依據(jù)是保持液流連續(xù)性的條件以及活塞運(yùn)動的微分方程。第二節(jié)液壓沖擊機(jī)構(gòu)活塞運(yùn)動的三段分析法一、液壓沖擊機(jī)構(gòu)的工作過程液壓沖擊機(jī)構(gòu)研究的中心問題就是活塞在整個行程中，包括沖程行程和返回行程中的運(yùn)動規(guī)律及換向的影響，同時還要研究伴隨運(yùn)動過程而發(fā)生的能量變換。閥配流型液壓沖擊器的工作過程：從回程開始，V=0，開始回程加速打開反饋信號孔閥切換回程減速制動（V=0）沖程（活塞臨近沖擊點(diǎn)前，)打開反饋信號孔閥切換。圖2-1液壓沖擊機(jī)構(gòu)的活塞速度與流量變化運(yùn)動過程分：回程加速階段回程減速階段沖程階段二、活塞的運(yùn)動學(xué)分析

回沖加速比：沖減加速比：對于給定的沖擊頻率f，沖擊能量Ei，在選定適當(dāng)?shù)臎_擊速度uim，沖擊油壓Pi和比值β后，便可得到下面一系列式子來描述沖擊機(jī)構(gòu)活塞的各種運(yùn)動學(xué)關(guān)系：

計算假設(shè)：活塞運(yùn)動過程中，油壓不變

（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）（2-6）（2-7）忽略停頓時間有：

（2-8）將（2－6）、（2-7）代入（2-8）得(a)又（2-9）（2-10）由（2-8）得

代入（ａ）得:（2-11）由（2-5）（2-12）將（2-11）、（2-12）、（2-4）代入2-3得（2-13）令（2-14）(2-15)由（2-13）

(2-16)由（2-9）

(2-17)由（2-10）得

(2-18)（2-19）（2-20）（2-21）由（2-5）得

（2-22）

（2-23）（2-24）

（2-25）在β1=1的理想狀態(tài)下：

（2-26）（2-27）設(shè)控制閥在回程與沖程換向切換油路所需的時間分別為：與

令、回程控制油口位置（即從活塞開始回程到打開驅(qū)動控制閥換向的油口之間的距離）為：（2-28）沖程控制油口位置為：（2-29）控制油口位置設(shè)計：反饋信號口的預(yù)開量的確定1、造成閥滯后的原因1）閥開口量在0.15mm以上時才能形成穩(wěn)定的液流例如：假設(shè)活塞速度達(dá)到最大速度的0.9倍時打開推閥，所需時間：占閥切換時間2%~3%2）油液壓力波傳遞需要時間液壓波在油中的傳播速度：800~1200米/秒滯后時間：3）、閥開始運(yùn)動后，行至中位關(guān)閉進(jìn)油口或回油口打開回油口或進(jìn)油口0.2mm改變活塞前后腔油壓滯后時間：2、克服滯后的措施將反饋口位置提前適當(dāng)加大信號口油孔油路和壓力油、回油孔路（假設(shè)閥是勻加速運(yùn)動）結(jié)論：沖擊機(jī)構(gòu)活塞有關(guān)運(yùn)動學(xué)方面的工作參數(shù)都可用給定的沖擊周期（頻率）、沖擊速度（能量）及兩個加速度比表示出來，而與輸入的工作油壓大小無關(guān)。三、活塞前、后腔的承壓面積A2、A1的設(shè)計1、阻力系數(shù)（1）回油阻力系數(shù)K0

將回油壓P0用供油壓Pi來表示：P0＝K0Pi

K0＝0.06～0.12（2）綜合阻力系數(shù)Kｙ綜合阻力反映密封阻力、粘性摩擦阻力、液壓卡緊阻力

供油壓力Pｉ表示：Py＝ky·Pｉ

(2-31)(2-30)Ky＝0.05～0.12、后腔控制式的A2(前腔面積)、A1(后腔面積)、β1

回程加速階段的受力簡圖（2-32）

回程減速階段的受力簡圖（2-33）

沖程階段受力簡圖（2-34）

--------（2-35）----------(2-36)（2-19）

當(dāng)選定β、K0、Ky后反之，如果A1、A2已知，由（2-32）/（2-34）可得：(2-38)

（2-40）

3、雙腔控制式的A2、A1(2-41)(2-42)

(2-43)

(2-44)

(2-45)

(2-46)

(2-47)

(2-48)

（2-49）當(dāng)KO＝KY＝0時

（后控式）

（雙控式）

(2-50)

(后控式）

（2-51）

(雙控式)所以，在理想狀態(tài)下，回沖加速比就是活塞前、后腔有效油壓面積之比（2-52）

（2-53）四、輸入油量Qi

有效油量Ve

：(2-54)

有效流量Qe=

泄漏油量設(shè)前、后腔的泄漏計算系數(shù)分別為、流經(jīng)偏心環(huán)形間隙的流量：同心時的間隙量在一個周期中因泄漏損失的壓力油體積：(2-55)2.行程損失油量Vu回程加速階段消耗油的體積為Vr=A2Sr

動能回程減速階段又可將體積為Vd=（A1-A2）Sd（后控式）Vd=A1Sd（雙控式）的高壓油高壓蓄能器如果ko=ky=0即β1=1，則有Vr=Vd

當(dāng)

即時

Vd<Vr

一個周期中由于行程損失消耗的高壓油體積為：（2-56）

稱

為行程損失流量

4.輸入流量Qi（2-57）式中（2-58）

五、高壓蓄能器的充、排油量及充氣容積與充氣壓力活塞運(yùn)動時前、后腔需要的流量與扣除泄漏量后的供油流量相等的時刻、是兩次充油與排油的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

設(shè)活塞此時的速度為UrgUg,則有：(后控式)（2-59）(雙控式)(2-60)將（2-18）（2-19）（2-20）（2-39）代入，得：(2-61)（2-62）

（2-63）

（后控式）

（雙控式）

（2-64）（2-65）

（后控式）（雙控式）（2-66）

當(dāng)回程時蓄能器無排油過程ko=ky=0時取△Vo和△Vi中最大者為蓄能器的設(shè)計排量△Va

蓄能器工作時的最高壓力與最低壓力之比為λ，氣體絕熱指數(shù)為k（對于氮?dú)鈑=1.4）λ，工作壓力波動愈小，但充氣容積，一般λ=1.2～1.35。六、輸入流量與其他參數(shù)間的關(guān)系由將（2-16）代入上式即可得

（2-74）（2-75）

由（2-16）和（2-74）得：

（2-76）

將（2-75）、（2-76）代入（2-57）式，整理后可得到：（2-77

）周期與工作壓力有關(guān)沖擊能與工作壓力成正比（2-78）

（2-79）

式中

（2-80）

輸入給定的液壓沖擊機(jī)構(gòu)的高壓油的流量不同，、沖擊周期（頻率）T（f）、沖擊能量就不相同。其工作油壓當(dāng)泄漏不大，即（2-81）

在無任何損失的理想工況下，有：

(2-82)工作壓力與流量的平方近似成正比！在無任何損失的理想工況下，（后控式）（雙控式）第三節(jié)抽象設(shè)計變量法1）速度曲線的各段均為直線；2）控制閥的切換過程是瞬時完成的?；钊\(yùn)動速度圖速度圖的分析：1）兩個三角形的面積相等。2）