气液联合式冲击器工作状态参数的研究

摘要/Abstract

摘要：

在气液联合式冲击器工作原理的基础上,构建了冲击凿岩过程中冲击器和岩石力学特性的数学模型,并运用MATLAB和AMESim软件进行了联合仿真，获得了不同氮气室反馈压力、不同工作流量以及不同岩石特性条件下冲击器工作状态参数的曲线。仿真结果表明:对氮气室反馈压力和工作流量进行调节,可实现冲击器输出冲击能的无级调节；通过冲击系统活塞回弹速度的测量，可实现冲击器凿岩状态的辨识。

关键词: 冲击器, 氮气反馈压力, 工作流量, 岩石特性

Abstract:

On the basis of the work principles of pneumatic-hydraulic impactor,the paper constructed the mathematical model of the impactor and rock mechanics properties during the process of impact drilling,the co-simulation was carried out based on MATLAB and AMESim, the work status parameter curve of impactor was obtained under the conditions of different feedback pressures of nitrogen chamber, different work flows and different rock properties.The simulation results suggest that,adjusting feedback pressure of nitrogen chamber and work flow can realize the regulation of impact energy continuously,measurement of piston rebound speed of the impact system can realize the identification of drilling status of the iimpactor.

Key words: impactor;feedback pressure of nitrogen chamber, work flow, rock property

中图分类号:

TU63
U455.3

刘忠, 邹宇, 张凯, 霍沅明. 气液联合式冲击器工作状态参数的研究[J]. 中国机械工程, 2015, 26(24): 3370-3374.

Liu Zhong, Zou Yu, Zhang Kai, Huo Yuanming. Research on Pneumatic-hydraulic Impactor Based on Work Status Parameters[J]. China Mechanical Engineering, 2015, 26(24): 3370-3374.

参考文献

[1]杨襄璧，罗铭. 液压冲击器抽象变量设计理论[J]. 凿岩机械气动工具，2012（1）：44-64.
Yang Xiangbi，Luo Ming. Abstract Variable Design Theory of Hydraulic Impactor [J]. Rock Drilling Machine and Pneumatic Tools，2012（1）:44-64.
[2]许勤，黄园月，田祥友. 液压冲击器的研究现状及发展趋势[J]. 工程机械，2010，41（6）：47-51,62.
Xu Qin，Huang Yuanyue，Tian Xiangyou. Research Status and Development Trend of Hydraulic Impactor [J]. Construction Machinery and Equipment，2010，41（6）：47-51，62.
[3]赵宏强，何清华，朱建新，等. 新型液压冲击器气液做功分配比研究[J]. 凿岩机械气动工具，2004(2）：18-23.
Zhao Hongqiang，He Qinghua，Zhu Jianxin，et al. Gas and Hydraulic Work Distribution Ratio of a New Hydraulic Impactor [J]. Rock Drilling machine and Pneumatic Tools，2004（2）：18-23.
[4]刘忠，彭金艳，梁承杰，等. 无阀控自配流液压冲击器系统建模与仿真[J]. 中国机械工程，2010，21（23）：2794-2797.
Liu Zhong，Peng Jinyan，Liang Chengjie，et al. Modeling and Simulation of Valveless Hydraulic Impactor [J].China Mechanical Engineering，2010，21（23）：2794-2797.
[5]丁问司，迟永滨. 柔性液压冲击系统[J]. 机械工程学报，2006，42（4）：161-167.
Ding Wensi，Chi Yongbin. Flexible Hydraulic Impactor [J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2006，42（4）：161-167.
[6]李传昌，杨国平，丁冲冲，等. 电控液压冲击器控制机制研究与设计[J]. 液压与气动，2010（7）：5-8.
Li Chuanchang,Yang Guoping,Ding Chongchong，et al. Theoretical Analysis and Design of Electronic Control Hydraulic Impactor [J]. Chinese Hydraulics & Pneumatics，2010(7)：5-8.
[7]胡均平，宋光伟，郭勇，等. 电气液一体化打桩锤控制系统设计研究[J]. 郑州大学学报（工学版），2011，32（1）：72-74,93.
Hu Junping，Song Guangwei，Guo Yong，et al. Design and Dynamic Research on a New Electrical and Hydro-pneumatic Control System of Pile Hammer [J]. Journal of Zhengzhou University（Engineer Science），2011，32（1）：72-74,93.
[8]杨襄璧，刘德顺，胡均平. 撞击回弹问题的理论研究[J]. 中国有色金属学报，1996，6（4）：171-175.
Yang Xiangbi，Liu Deshun，Hu Junping. Theoretical Studies on Rebound Problem of Impact [J].The China Journal of Nonferrous Metals，1996，6（4）：171-175.
[9]Li X,Ruper G,Summers D A.et al. Analysis of Impact Hammer Rebound to Estimate Rock Drillability[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering，2000，33(1):1-13.
[10]刘德顺，李夕兵，朱萍玉. 冲击机械动力学与反演设计[M]. 北京：科学出版社，2007.
[11]陈宏亮，李华聪. AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真接口技术应用研究[J]. 流体传动与控制，2006（1）：14-16.
Chen Hongliang，Li Huacong. Application Research of Interface Technology Co-simulation Based on AMESim and MATLAB/Simulink [J]. Fluid Power Transmission and Control，2006（1）：14-16.
[12]李谨，邓卫华. AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真技术及应用[J]. 情报指挥控制系统与仿真技术，2004，26（5）：61-64.
Li Jin，DengWeihua. United Simulation Technique with AMESim and MATLAB/Simulink [J]. Information Command Control System & Simulink Technology，2004，26（5）：61-64.
[13]陈博，杨国平，高军浩. 基于AMESim气液联合式液压冲击器的建模与仿真[J]. 上海工程技术大学学报，2011，25（4）：292-295.
Chen Bo，Yang Guoping，Gao Junhao. Modeling and Simulation of Gas-liquid United Hydraulic Impactor Based on AMESim [J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science，2011，25（4）：292-295.
[14]刘鹏，赵宏强，方晓瑜，等. 考虑过流面积的气液联合式冲击器建模与仿真[J]. 中国机械工程，2013，24（4）：463-467.
Liu Peng,Zhao Hongqiang，FangXiaoyu，et al. Modeling and Simulation of Pneumatic-hydraulic United Impactor Considering Orifice Areas [J]. China Mechanical Engineering，2013，24（4）：463-467.
[15]付永领，齐海涛. LMS Imagine. Lab AMESim系统建模和仿真参考手册[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2011.