第二章 液压冲击机构运动分析

第二章液压冲击机构的运动分析

阀配流液压冲击机构的计算任务

根据确定的泵的特性（额定压力及流量）及由工作条件所确定的液压冲击机构的作业参数来求活塞每一运动阶段的速度、位移和时间，同时求出活塞的受压面积等结构参数。计算依据是保持液流连续性的条件以及活塞运动的微分方程。第二节液压冲击机构活塞运动的三段分析法一、液压冲击机构的工作过程液压冲击机构研究的中心问题就是活塞在整个行程中，包括冲程行程和返回行程中的运动规律及换向的影响，同时还要研究伴随运动过程而发生的能量变换。阀配流型液压冲击器的工作过程：从回程开始，V=0，开始回程加速打开反馈信号孔阀切换回程减速制动（V=0）冲程（活塞临近冲击点前，)打开反馈信号孔阀切换。图2-1液压冲击机构的活塞速度与流量变化运动过程分：回程加速阶段回程减速阶段冲程阶段二、活塞的运动学分析

回冲加速比：冲减加速比：对于给定的冲击频率f，冲击能量Ei，在选定适当的冲击速度uim，冲击油压Pi和比值β后，便可得到下面一系列式子来描述冲击机构活塞的各种运动学关系：

计算假设：活塞运动过程中，油压不变

（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）（2-6）（2-7）忽略停顿时间有：

（2-8）将（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）将（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的理想状态下：

（2-26）（2-27）设控制阀在回程与冲程换向切换油路所需的时间分别为：与

令、回程控制油口位置（即从活塞开始回程到打开驱动控制阀换向的油口之间的距离）为：（2-28）冲程控制油口位置为：（2-29）控制油口位置设计：反馈信号口的预开量的确定1、造成阀滞后的原因1）阀开口量在0.15mm以上时才能形成稳定的液流例如：假设活塞速度达到最大速度的0.9倍时打开推阀，所需时间：占阀切换时间2%~3%2）油液压力波传递需要时间液压波在油中的传播速度：800~1200米/秒滞后时间：3）、阀开始运动后，行至中位关闭进油口或回油口打开回油口或进油口0.2mm改变活塞前后腔油压滞后时间：2、克服滞后的措施将反馈口位置提前适当加大信号口油孔油路和压力油、回油孔路（假设阀是匀加速运动）结论：冲击机构活塞有关运动学方面的工作参数都可用给定的冲击周期（频率）、冲击速度（能量）及两个加速度比表示出来，而与输入的工作油压大小无关。三、活塞前、后腔的承压面积A2、A1的设计1、阻力系数（1）回油阻力系数K0

将回油压P0用供油压Pi来表示：P0＝K0Pi

K0＝0.06～0.12（2）综合阻力系数Kｙ综合阻力反映密封阻力、粘性摩擦阻力、液压卡紧阻力

供油压力Pｉ表示：Py＝ky·Pｉ

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

回程加速阶段的受力简图（2-32）

回程减速阶段的受力简图（2-33）

冲程阶段受力简图（2-34）

--------（2-35）----------(2-36)（2-19）

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

（2-40）

3、双腔控制式的A2、A1(2-41)(2-42)

(2-43)

(2-44)

(2-45)

(2-46)

(2-47)

(2-48)

（2-49）当KO＝KY＝0时

（后控式）

（双控式）

(2-50)

(后控式）

（2-51）

(双控式)所以，在理想状态下，回冲加速比就是活塞前、后腔有效油压面积之比（2-52）

（2-53）四、输入油量Qi

有效油量Ve

：(2-54)

有效流量Qe=

泄漏油量设前、后腔的泄漏计算系数分别为、流经偏心环形间隙的流量：同心时的间隙量在一个周期中因泄漏损失的压力油体积：(2-55)2.行程损失油量Vu回程加速阶段消耗油的体积为Vr=A2Sr

动能回程减速阶段又可将体积为Vd=（A1-A2）Sd（后控式）Vd=A1Sd（双控式）的高压油高压蓄能器如果ko=ky=0即β1=1，则有Vr=Vd

当

即时

Vd<Vr

一个周期中由于行程损失消耗的高压油体积为：（2-56）

称

为行程损失流量

4.输入流量Qi（2-57）式中（2-58）

五、高压蓄能器的充、排油量及充气容积与充气压力活塞运动时前、后腔需要的流量与扣除泄漏量后的供油流量相等的时刻、是两次充油与排油的转折点

设活塞此时的速度为UrgUg,则有：(后控式)（2-59）(双控式)(2-60)将（2-18）（2-19）（2-20）（2-39）代入，得：(2-61)（2-62）

（2-63）

（后控式）

（双控式）

（2-64）（2-65）

（后控式）（双控式）（2-66）

当回程时蓄能器无排油过程ko=ky=0时取△Vo和△Vi中最大者为蓄能器的设计排量△Va

蓄能器工作时的最高压力与最低压力之比为λ，气体绝热指数为k（对于氮气k=1.4）λ，工作压力波动愈小，但充气容积，一般λ=1.2～1.35。六、输入流量与其他参数间的关系由将（2-16）代入上式即可得

（2-74）（2-75）

由（2-16）和（2-74）得：

（2-76）

将（2-75）、（2-76）代入（2-57）式，整理后可得到：（2-77

）周期与工作压力有关冲击能与工作压力成正比（2-78）

（2-79）

式中

（2-80）

输入给定的液压冲击机构的高压油的流量不同，、冲击周期（频率）T（f）、冲击能量就不相同。其工作油压当泄漏不大，即（2-81）

在无任何损失的理想工况下，有：

(2-82)工作压力与流量的平方近似成正比！在无任何损失的理想工况下，（后控式）（双控式）第三节抽象设计变量法1）速度曲线的各段均为直线；2）控制阀的切换过程是瞬时完成的。活塞运动速度图速度图的分析：1）两个三角形的面积相等。2）