丁问司[1]2000年在《新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究》文中研究指明本文在分析国内外液压碎石冲击器技术现状的基础上，突破传统的冲击器工作模式，首次推出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的氮爆式机电一体化液压碎石冲击器。新型冲击器在工作原理、结构方式、控制方法、检测手段等方面的一系列创新使得其成为一种具有时间柔性、空间柔性、对象柔性、环境柔性、互换柔性、软件柔性等多种柔性品质的柔性冲击器。它可实现冲击能、冲击频率的独立无级调节，能够根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数，实施柔性冲击，具有智能。文章在建立了新型冲击器的非线性数学模型的基础上，进一步建立了新型冲击器的面向对象的仿真模型，并对压力反馈氮爆式液压冲击器系统进行了仿真研究，系统、深入地研究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响，从中获得了有关对压力反馈氮爆式液压冲击器运动规律性的认识。文章突破传统的冲击器测试方法，首次提出用于冲击器输出参数测量的气压法，很好的解决了传统测试中许多无法解决的矛盾，可方便地用于各型冲击器的在线测试。文章还首次提出以活塞冲击反弹时引起的氮气腔压力变化率转化为活塞速度并以此作为对工作介质物理特性变化的判断依据，从理论和实践两方面验证了这一判断的可行性。本文还建立了新型液压冲击器的单片微机控制系统，并运用模糊控制策略，实现了对新型冲击器的工作输出参数进行模糊控制。按照文章所确定的设计理论，研制出了新型冲击器原型机DBS-500，在其基础上进行了大量的实验。实验结果表明新型冲击器达到了设计目的，实验采集的数据所反映的压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器的运动规律与仿真所获得的规律一致，证明了理论研究的正确性，实验达到了预期效果。 以上这些研究成果的综合，形成了一个较完整的以压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器为基础的柔性冲击器设计研究体系。文章中柔性冲击理念的提出和柔性冲击器的研制将对冲击运动理论的研究和冲击器行业的发展产生重大而深远的影响。除此之外，文章中所形成的新型冲击器设计理论和冲击参数测试方法，对于目前冲击器的设计、制造、监控和维护具有重要的理论价值和现实意义。
林红[2]2008年在《机电一体化的液压冲击器控制系统研究》文中指出本文在传统纯液压控制液压冲击器的工作原理和输出特性基础上,分析了其在调能和调频方面存在的不足和有待发展的地方,并结合氮气压力反馈原理,将机电一体化控制引入到本文研究的气液联合式液压冲击器控制系统当中,称之为机电控制液压冲击器。在文章中并详细介绍了机电控制液压冲击器的结构方式、工作原理和控制方法。基于此控制的液压冲击器一方面可以手动调节其冲击能和冲击频率,另一方面也可以根据工作对象的物理性质的不同,机电控制液压冲击器自动调节其单次冲击能和冲击频率,这取决于控制系统的控制方式。为了便于计算机控制,机电控制液压冲击器取消了传统纯液压控制系统中的换向阀,取而代之的是以高速开关阀作为先导阀、二通插装阀作为控制阀组成的配流换向系统,文章详细介绍了配流换向系统的设计思路和受控方式,而且配流换向系统的设计,综合考虑了简便冲击器的工作原理和便于实现冲击能、冲击频率的调节。为了进一步了解机电控制液压冲击器液压控制系统的工作特性和输出特性,文章中建立液压回路的数学模型、分析了液压控制系统的工作效率、针对性介绍了机电控制的气液联合式液压冲击器工作时的动力学模型。在计算机控制系统中,首先阐述了本文控制系统硬件的组成;接着软件设计时以活塞冲击后反弹时引起的氮气室压力变化并将压力变化转化为活塞反弹速度作为输入信号,引用模糊控制策略,实现机电控制液压冲击器的工作频率和冲击能的无级调节。基于本文理论设计思想,搭建了机电控制系统的实验平台,制作出了机电控制液压冲击器样机原型机,且实验时分为两步进行,首先将液液压冲击器由传统纯液压控制转变为机电控制,实现手动的冲击能和冲击频率在一定范围的有级调节;然后在第一步的基础上实现机电控制液压冲击器根据工作对象物理性质的不同而自适应调节其冲击能和冲击频率。本文在上述基础上进行了大量实验,试验效果和采集到的数据表明完全可以实现液压冲击器冲击能和冲击频率的无级调节;同时也证明了本文理论研究的正确性。对于目前冲击器的智能化研究和液压冲击器产业的发展具有重要的意义。
柴睿[3]2009年在《液压冲击器的智能控制系统研究》文中研究表明本文在分析国内外液压冲击器技术现状的基础上,突破传统的冲击器工作模式,提出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的智能控制型液压冲击器。克服了传统行程反馈式液压冲击器的冲击能与冲击频率不能独立无级调节的缺陷,且能够根据工作介质物理特性变化自动调节冲击器的冲击能与冲击频率,实现了智能化,使液压冲击器工作效率大为提高。本文通过建立冲击器系统的非线性数学模型,研究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响。建立了新型液压冲击器的单片机控制系统,同时在液压冲击器上运用模糊控制策略,实现了对液压冲击器的输出工作参数进行模糊控制;研制了智能控制型液压冲击器的实验样机,通过实验采集的数据表明,可以实现液压冲击器冲击能和冲击频率的独立无级调节;同时也证明了本文理论研究的正确性。以上这些研究为智能控制型液压冲击器系列产品的开发提供了理论基础和设计方法,具有重要的理论价值和现实意义。
许勤[4]2009年在《液压冲击器系统性能的测试与分析》文中研究表明液压冲击机械是实现工程作业机械化的重要机具之一,其发展和使用水平的高低,代表了一个国家工程作业机械化发展的程度。随着世界能源的普遍紧张和对工程建设中环保要求的提高,液压冲击设备已成为施工中不可缺少的主要机械。由于其独特的性能,现已在全球范围内逐步成为一个重要的新技术产业,在我国被列为“十一五”期间重点发展领域内的重点产品。液压冲击机械的核心——液压冲击器技术上属于精密部件,其性能决定了液压冲击机械的性能。世界上许多发达国家对提高液压冲击器的性能已从多方面开展研究,然而在我国研究工作并不顺利,随着《工程机械“十一五”发展规划》的实施,进一步开展对液压冲击器性能的研究是十分必要的。本文对液压冲击器的研究现状进行了论述,总结了目前研究中存在的问题,对液压冲击器的冲击性能及影响因素进行了较系统的理论分析,对试验设备进行了改进,在理论分析的基础上进行了试验,主要研究内容和结论如下：(1)分析影响液压冲击机械性能的因素,确定衡量冲击功能优劣的指标根据液压冲击机械的基本功能,分析比较了衡量冲击功能优劣的指标以及影响液压冲击器性能的因素,确定了冲击能、冲击频率、冲击功率或冲击效率是衡量冲击功能的主要性能指标。结果表明：在冲击器中除了结构对冲击功能造成影响外,液体的工作条件和冲击参数变化也会对冲击功能产生影响。(2)利用线性和非线性方法对液压冲击器运动进行分析在线性分析的基础上,为进一步研究液压冲击机械的性能,根据活塞和控制阀在运动过程中的位置,将整个机构运动划分成14个状态。对液压冲击器的运动规律进行非线性研究。在不失精确性的前提下,考虑到流量和压力的实际变化情况、油液的可压缩性等,提出了新的假设条件,将冲击器活塞作为研究对象,对液压冲击器的动态运动规律进行建模分析,为后续工作过程仿真和机构优化提供基础。在运动模型中,考虑了冲击器进出油口流量和压力的变化、内部结构对机构内部压力和流量造成的影响、换向阀和蓄能器实际工作状况等对冲击器流量和压力的影响,可较为准确地表达液压冲击器的运动特性。与此同时,还推导出对应于液压冲击器各工作状态时各工作腔工作压力、粘性阻力、液压卡紧力、泄漏量等计算公式；考虑到油液压力变化引起进口处高压油管容积变化对液压冲击器内部流量产生的补偿作用,给出了补偿流量计算表达式,根据试验进一步确定了公式中对应机型的压力流量系数；推导出每一运动阶段各管道间的压差计算式、活塞和控制阀各腔之间的压差计算式和阀在不同开口位置所造成的附加压差计算式和阀后腔压力计算式。(3)设计计算机测控系统,改进测试系统为了在线测试液压冲击器的结构参数和蓄能器等对冲击压力与流量波动变化的影响,对试验系统进行了改进；利用模块化思想和可靠性技术设计测控系统,建立了计算机辅助测控系统,使主要参数测试精度满足试验装置的要求。(4)利用光电位移微分法对液压冲击器压力与流量动态变化规律进行试验研究试验结果表明：实际工作中冲击压力随时间呈动态波动,其波动程度可用来说明活塞上实际压力的损耗程度；根据试验结果判断,冲击器工作压力的平均值仅为进口处压力的65%～75%左右。冲击器内部流量的波动程度随冲击压力的提高而增大,冲击器的冲击流量也随工作压力的提高以线性关系增大,说明流量是建立一定压力的必要条件。试验中发现,当流量满足冲击器所需的某一压力后,继续增大流量对冲击压力的进一步提高不再起作用,反而增加系统的发热量。冲击器后腔的压力损失是导致冲击器能量利用率下降的主要因素。(5)试验研究了影响液压冲击器冲击压力和流量变化的因素通过试验分析了进油管径尺寸、活塞尺寸、控制阀、蓄能器对液压冲击器冲击压力与流量波动的影响。试验表明：①进油管径对冲击压力和流量在一定频档和冲击压力下造成的压力损失,随着管径尺寸的减小而增大,但对流量的影响则相反；当压力和管径相同时,流量的变化程度会随冲击频率的增大而变小,但此时对压力的波动影响很小,可忽略不计；在同一频档下,后腔的压力损失随着管径尺寸的减小而变大。②既满足液压冲击器密封要求,又满足流量波动要求的活塞与缸体最佳配合间隙范围为：0.06mm～0.08mm,验证了理论上提出这一最佳值的正确性。③冲击行程对流量的影响较大,频档一定时,冲击活塞流量与冲击行程之间成三次方多项式关系,与压力的大小成近似线性关系。④蓄能器不同充氮压力与不同充氮体积的试验表明,HYD200型液压冲击器蓄能器充氮压力的取值一般在工作压力的40%～50%范围较为合适,冲击压力和冲击流量的波动程度会随着充氮体积的增大而减小。
夏勇[5]2009年在《氮爆式液压打桩锤动参数分析及液压管路设计研究》文中指出液压打桩锤是用于建筑、桥梁、码头等桩基础施工中打入预制桩的桩工机械,它是一种以高压液压为传动介质,将液压能转换为打击能来完成沉桩施工功能的工程施工设备。氮爆式液压打桩锤是一种具有特殊工作机理、结构较简单且性能突出的液压打桩锤产品,目前国内外对其研究几乎还是空白。氮爆式液压打桩锤是一种新型的液压打桩机械,它是各国日益重视环保的条件下开发出的新的建筑机械。因此,对氮爆式液压打桩锤进行理论方面的分析,通过分析找出各个参数之间的变化规律和影响它们的因素,对于进一步改进和完善氮爆式液压打桩锤的性能具有重要的现实意义。本文基于ZCY-70型氮爆式液压打桩锤系统研究科研项目,对氮爆式液压打桩锤的主要参数和液压管路进行了分析研究。首先,本文介绍了氮爆式液压打桩锤结构特点及工作机理,并对其主要参数和关键部件特性进行了理论分析。其次,建立了氮爆式液压打桩锤的非线性数学模型,并利用Matlab中simulink对数学模型进行仿真分析,得出了氮爆式液压打桩锤工作参数和结构参数对性能的影响。第三,分析研究了管路对液压系统品质的影响,对高、低压力油管以及回油管进行了优化设计,得到了一组优化后的管路设计结果。最后,根据研究对象的结构特点及特殊的工作机理,利用“气压间接测试”原理,对氮爆式液压打桩锤系统进行了性能测试实验,验证了系统数学模型及仿真能较好的反映系统的性能,具有可行性。论文的研究成果,对于氮爆式液压打桩锤的设计和实际生产有重要的理论指导意义,对于其内部运行规律的深入认识为该类型产品的技术改进和产品升级提供了重要的技术基础。
彭金艳[6]2010年在《无阀自配流液压冲击器动态建模与电液控制方法研究》文中认为论文在分析了国内外液压冲击器工作原理与控制技术的基础上,提出了一种新型无阀自配流气液联合做功式冲击器结构原理。此结构改善了纯液压式的无阀冲击器为了增大冲击能而需要增大油腔容积导致机器变得笨重的问题。研究了其设计理论,分析了氮气室、蓄能器与冲击器的耦合以及理想示功图。然后,根据冲击器的工作原理,建立了冲击器的数学模型；通过计算机仿真寻优,确定气液做功分配比最优值；研究了冲击器的实际工作过程,详细分析了各有关参数对冲击器工作性能的影响,从中获得了一些关于其运动的规律性认识。这不仅为它的整体设计提供了理论基础,而且对冲击器设计理论进行了验证。最后,结合分析冲击器的工作原理特点与工程实际,冲击器活塞在工作时具有回弹现象,回弹速度可转化为氮气室峰值压力的变化。压力变化大则回弹速度大,即工作对象较硬需要调大冲击能；反之则需要调小冲击能。从仿真分析中可知：系统的流量和压力对冲击性能的影响较大。因此,本文以活塞回弹而引起的氮气室峰值压力变化作为控制系统的反馈信号建立冲击器电液控制系统,调节系统的流量和压力,从而实现根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数。提出了两种控制方案：变频液压技术和变量泵变量机构的电液控制技术。从理论上分析了这两种控制方案的特点,最后选定了对变量泵变量机构进行电液控制的方案,并对其电路部分进行了设计。上述研究对于无阀液压冲击器的研究与生产具有一定的参考价值和借鉴作用。
张宏林[7]2009年在《基于PLC的凿岩钻车控制系统的研究与开发》文中研究表明履带式液压露天钻车是一种优良的钻孔设备,主要用于露天台阶式开挖钻凿边坡预裂孔、爆破孔和边坡锚杆孔。论文主要针对重型凿岩钻车ROC 848 HC存在的如下问题提出改进方案:1)钻臂定位精度、效率和自动化程度不高。2)液压凿岩机档位有限,无法根据岩石具体情况实现无级、调频、调幅钻进。3)纯液压式预防卡钎系统对Ⅰ,Ⅱ类卡钎判别所需时间长,预防效果不很理想。本文根据原车存在的这些问题提出了基于PLC的改进控制方案:1)机械钻臂加装角度、位置传感器,采用电液比例和脉宽调制的方法,应用PLC对钻臂定位实现闭环控制,并在触摸屏上实时显示钻臂位置和钻进情况。2)提出了一种基于PLC控制的,配合使用高速开关阀和插装阀,根据钎杆反弹速率,实现自适应凿岩的液压冲击器无级调速方案。设计出一种新型可无级、调频、调幅的前腔常压、压力反馈式液压冲击器方案,对其进行理论分析并建立了数学模型。针对现有冲击器只有三个冲击档位的具体情况,利用PLC的高速运算功能,在凿岩过程中对冲击油压、钻进油压和转钎流量这三个参数采用试行登山法进行自寻优控制,以提高钻孔效率。3)对凿岩过程中的卡钎种类进行理论分析,提出了利用PLC,根据转钎和钻进油压变化速率的卡钎判别方案,更迅速地对卡钎种类进行判别,更好地实现二路反馈三级防卡的预防卡钎方案。同时采用PLC改进原钻机电路控制系统,省略了该机电路中的一些辅助继电器、时间继电器、脉冲继电器,从而简化了电路,提高了控制系统的可靠性、维修简便性和柔性;采用触摸屏进行人机交互,改善了操作界面,简化了操作面板,更好地对整机运行状况实行监控。论文主要包括以下内容:通过分析凿岩钻车的机械结构、工作原理、液压系统和电路系统,从理论上论证了采用PLC作为控制器的合理性和可行性。围绕PLC控制进行周边设备的改造和选型,搭建凿岩钻车控制系统硬件平台,开发控制系统软件。论文使用了三菱公司的PLC编程软件Gx Developerv8.34和Gx Simluator6进行梯形图的设计与仿真,使用三菱公司的触摸屏设计软件GT Designer2和仿真软件GT Simulator2进行界面设计与仿真,提高了工作效率。
黄向阳[8]2014年在《基于可控配流的液压冲击器研究》文中研究指明摘要：在冲击凿岩作业中,不同岩层有不同的最佳冲击破碎比功,冲击比功与冲击能量有着密切的关系,而凿岩效率与冲击频率直接相关；在冲击振动实验中,有不同的冲击能和冲击频率的要求。可见对液压冲击器的冲击能量和频率进行独立无级调节有着非常重要的意义,这方面的研究也是当前液压冲击器研究领域的热点。首先,从研究液压冲击器冲击能和冲击频率的调节原理入手,分析传统行程反馈式液压冲击器在调节冲击能和冲击频率方面存在的局限性,提出基于可控配流系统的独立无级调频调能液压冲击器方案,并对可控配流液压冲击器工作参数调节原理展开研究。其次,对可控配流液压冲击器冲击活塞、配流系统、蓄能器系统等方面的设计理论进行研究。根据液压冲击器理论研究,建立可控配流液压冲击系统的非线性数学模型和AMESim仿真模型。通过计算机仿真,得到在不同状态下液压冲击器的运动规律,分析各参数对冲击器工作性能的影响,验证可控配流液压冲击器独立无级调频调能方案的可行性。最后,搭建液压冲击器实验平台,测试可控配流液压冲击器的参数性能,验证仿真的正确性。实验结果表明：可控配流液压冲击器能够满足独立无级调节冲击能和冲击频率的要求,冲击器输出稳定,验证了理论研究的正确性。
赵迪[9]2013年在《液压冲击器特性及其控制策略研究》文中认为随着工程机械的不断发展,本文分析了国内外液压冲击器的发展概况,针对传统的液压冲击器的行程反馈调节输出工作参数范围有限,及纯液动换向阀控制的液压冲击器反应速度慢、效率低的缺点,本文在冲击器缸体上设置氮气室,实现基于压力反馈的机电一体化控制的液压冲击器,采用PLC控制液压冲击器,提高了冲击器的工作效率和能源利用率,实现快速有效地冲击。本文利用AMESim软件,建立液压冲击器系统的整体模型,将其与Simulink软件进行联合仿真,实现对冲击器换向阀的控制,得出液压冲击器运动规律的特性曲线以及冲击器内部压力的特性曲线等。液压冲击器系统的配流换向系统采用高速开关电磁阀作为先导阀和二通插装阀配合共同组成,本文建立了液压冲击器的计算机控制系统,采用S7-200PLC软件进行编程,将采集到的氮气室的压力信号进行处理,控制高速开关阀的开关,从而实现液压冲击器的高速冲击作用。本文研究的机电控制液压冲击器系统为实现液压冲击器的高工作效率提供了理论价值和重要意义。
邹宇[10]2016年在《液压凿岩机凿岩状态辨识方法研究与实验》文中进行了进一步梳理目前凿岩爆破占矿岩开挖工程的70%-75%,而且在未来相当长的一段时期内仍将处于主导地位。液压凿岩机作为凿岩掘进装备的代表,其凿岩工作效率越来越受到关注。而岩石层的地质结构非常复杂,工程上均是凭借个人经验来切换液压凿岩机档位以实现冲击能量的调节,其导致了凿岩机输出参数和工作介质的耦合性能较差,严重影响了凿岩工作效率。因此,液压凿岩机在凿岩过程中对岩石特性(也称凿岩状态)进行辨识非常有必要,其能实现凿岩状态与凿岩机工作参数的匹配输出,可有效地提高凿岩工作效率,促进凿岩机向自动化、智能化发展。液压凿岩机在钻凿岩石过程中,凿岩机与岩石同时具有作用力与反作用力,考虑通过凿岩机的工作状态参数来表征凿岩状态。论文对液压凿岩机工作状态参数进行了研究,获得了与凿岩状态相关的关键特征参数。基于冲击机械波动力学理论,建立了冲击系统活塞杆回弹的数学模型,并应用AMESim和MATLAB进行了联合仿真与分析;同时对回转系统、推进系统、缓冲装置进行了动力学建模与分析;最终确定了凿岩辨识关键参数,即冲击系统工作流量、活塞杆冲击末速度、回弹速度、液压马达工作压力、推进液压缸工作压力、缓冲腔油液峰值压力。为了给凿岩状态辨识提供数据来源,论文提出了测量液压凿岩机凿岩状态辨识关键参数的总体方案,设计了基于Lab VIEW的测试实验系统,并搭建了液压凿岩机凿岩状态辨识系统的实验平台。考虑到测量的简易性和可操作性,引入了“三点法”,实现了通过测量氮气室的压力即可间接获得冲击活塞杆的速度。冲击系统在不同工作流量下,对钻凿三种不同特性岩石的凿岩状态辨识关键参数进行了数据采集与实验研究,研究表明其参数变化规律与理论分析结果基本保持一致。针对传统精确的数学模型难以对凿岩状态进行辨识的现状,引入了人工智能识别技术,提出了基于GA-LM的BP神经网络算法和基于粒子群寻优的“一对一”多分类支持向量机来实现对凿岩状态进行辨识,并将凿岩状态辨识关键参数作为输入,应用上述算法进行了仿真研究。仿真结果表明,与标准BP神经网络算法、动量BP算法、学习率可变算法、LM-BP算法相比,GA-LM的BP神经网络算法具有更高的凿岩状态辨识精度;与未寻优算法、交叉验证寻优算法对比,基于粒子群寻优的“一对一”多分类支持向量机具有更高的辨识精度。此外,为避免“一对一”多分类支持向量机会出现不可分区域,提出了采用二次分类与欧氏距离结合的再次细分判定方法,有效地提高了其分类性能。论文提出了一种改进型冲突证据合成方法,即引入可信度和可信度阈值,以可信度作为证据权值进行加权平均,替换小于可信度阈值的证据,然后利用D-S证据理论进行合成,仿真结果表明该方法有效地改善了冲突证据的合成问题。以改进型冲突证据合成方法为基础,提出了基于BP神经网络(或多分类支持向量机)与D-S证据理论的数据融合方法,并与基于GA-LM的BP神经网络算法和基于粒子群寻优的“一对一”多分类支持向量机进行了仿真对比分析。结果表明,采用基于BP神经网络(或多分类支持向量机)与D-S证据理论的数据融合方法对凿岩状态进行辨识,具有更好的容错性和更高的辨识精度,是一种更切实可行、最有效的方法。
参考文献：
[1]. 新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究[D]. 丁问司. 中南大学. 2000
[2]. 机电一体化的液压冲击器控制系统研究[D]. 林红. 上海交通大学. 2008
[3]. 液压冲击器的智能控制系统研究[D]. 柴睿. 上海交通大学. 2009
[4]. 液压冲击器系统性能的测试与分析[D]. 许勤. 南京农业大学. 2009
[5]. 氮爆式液压打桩锤动参数分析及液压管路设计研究[D]. 夏勇. 中南大学. 2009
[6]. 无阀自配流液压冲击器动态建模与电液控制方法研究[D]. 彭金艳. 湖南师范大学. 2010
[7]. 基于PLC的凿岩钻车控制系统的研究与开发[D]. 张宏林. 兰州理工大学. 2009
[8]. 基于可控配流的液压冲击器研究[D]. 黄向阳. 中南大学. 2014
[9]. 液压冲击器特性及其控制策略研究[D]. 赵迪. 辽宁工程技术大学. 2013
[10]. 液压凿岩机凿岩状态辨识方法研究与实验[D]. 邹宇. 中国矿业大学. 2016
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