无阀控自配流液压冲击器系统建模与仿真

提出一种新型无阀控自配流液压冲击器,分析了它的结构原理及特点。分别建立了冲击器回程和冲程时的数学模型;运用AMESim建立仿真模型并进行动态仿真,根据仿真曲线详细分析了系统供液流量及氮气腔初始充气压力对冲击器工作性能的影响。结果表明:在氮气腔初始充气压力一定时,供液流量必须达到一定值才能启动冲击器,在一定范围内,会出现使冲击性能最佳的流量值;当供液流量一定时,氮气腔初始充气压力较低时,冲击能和冲击效率较低;充气压力过高时,冲击器无法开启。该冲击系统在供液流量为75L/min、氮气腔初始充气压力为2.0MPa时,冲击性能最佳。     

电控液压冲击器控制机制研究与设计

论文分析了电控液压冲击器的反馈调节理论,提出了一种新型的、基于微机控制的液压冲击器工作参数无级电控调节机制。这种调节方法建立在先进电子检测技术的基础上,利用氮气室的氮气压力反馈原理,用反馈信号建立了智能的液压冲击器闭环控制。这种控制原理和装置简单、智能,可使液压冲击器很好地适应工作对象,提高工作效率。最后经过实验验证和数据分析,验证了这种控制方法的可行性与正确性。     

液压冲击器独立调节能频的控制

冲击能和冲击频率是液压冲击机械的重要输出工作参数;合理匹配冲击能和冲击频率,可适应不同的作业条件,产生最佳工作效果,从而提高生产率和降低成本,扩大其使用范围.为了实现液压冲击器输出工作参数的能频独立控制,提出一种基于压力反馈原理的新型能频独立调节液压冲击器,并且建立系统的非线性数学模型,对其进行计算机仿真,揭示了系统各参数对冲击器工作性能的影响,并对其设计理论和方法进行研究.     

液压冲击器冲击性能的影响因素分析

针对气液联合式液压冲击器,分析了工作参数对其冲击性能的影响。选取冲击活塞质量、后氮气室的压力和容积、蓄能器的压力和容积为主要因素,在液压冲击器理论分析的基础上,建立冲击器整体仿真模型。引入正交试验法,选取L16(45)正交表得到16组数值试验方案,进一步由极差分析,得到了影响冲击器主要因素和次要因素。最后,给出优化参数组合。优化参数后的冲击器与原型冲击器对比分析表明:优化后的冲击器冲击末速度提高了3.4%,冲击能提高了7.1%。同时,冲击频率基本不变。     

柔性液压冲击系统

液压冲击器对工作对象变化的适应能力称为冲击器柔性。现行液压冲击器以行程反馈原理来工作,由于体积及加工工艺的限制,冲击能只能在2-3挡范围内调节,且调节时需要停机。这样既不能提高工作效率,又不能实时、精确地根据冲击对象的物理性质(硬度、块度)来调节冲击参数,其柔性品质很低。研究具有自适应能力和柔性冲击能力的液压冲击器是冲击机械研究中的一个前沿性问题。基于压力反馈的氮爆式冲击器,利用活塞的冲击反弹特性实现对冲击对象性质的判断,并通过计算机控制由柔性配流系统实现冲击能与冲击频率的独立无级调节,可达到柔性冲击的效果。试验表明,柔性液压冲击系统具有时间、空间和环境等多种柔性品质。     

水压式打桩机冲击器液压系统建模与仿真分析

分析了水压式打桩机冲击器的工作机理,根据功率键合图理论构建了其液压系统的键合图模型。以AMESim软件为平台,搭建了水压冲击器液压系统的仿真模型,通过设置参数,对该模型进行仿真,得到了冲击活塞和阀芯的运动曲线,继而分析了活塞和阀芯的位移、速度、加速度随时间的变化规律。通过依次改变流量、溢流阀调定压力、活塞质量、前腔阀口开口长度和中腔阀口开口长度等参数,仿真分析了各参数对冲击性能的影响规律。结果表明：水压式打桩机冲击器液压系统流量达到额定值后,继续增加流量不能有效提高冲击性能;设置较高的溢流阀调定压力能充分利用输入水压能,显著提高冲击性能;活塞质量增大会降低冲击性能;增大前腔阀口开口长度可以提高冲击性能;增大中腔阀口开口长度反而使冲击性能降低。研究结果为水压式打桩机冲击器结构设计与优化提供了理论依据。     

氮爆式液压冲击器系统性能实验研究

采用电子控制的氮爆式液压冲击器是一种新型的冲击器，它具有柔性配流功能。实验结果表明：冲击能和冲击频率可分别根据氮气腔回程压力和回油锥阀启闭延时来分别调整；系统流量大小影响着冲击能和冲击频率的高、低变化；高压蓄能器充气压力对冲击频率有一定影响。     

柔性冲击、柔性冲击器及柔性冲击系统

提出了一种基于微机控制、可实现柔性配流的新型冲击器工作原理。新型冲击器可实现冲击能与冲击频率的独立无级调节，具有时间、空间、环境、互换、软件等多种柔性品质。提出了柔性冲击及柔性冲击系统的概念，指出了柔性冲击系统的基本组成模式。     

液压冲击器配流阀设计方案的研究

对液压碎石机的技术性能进行了分析,指出其主要不足。采用压力反馈原理,论述了一种全液压独立无级调节冲击能和冲击频率液压冲击器及其液压控制系统,它的结构特点、设计原理和技术性能,具有高效、节能和适用范围广等特点。     

纵扭复合冲击工具动力学特性研究

随着钻井深度的增加,地层岩石的强度、硬度和研磨性等特性明显增加,从而导致钻头的破岩效率较低;同时随着钻柱长度增加,钻柱系统扭转刚度降低,井下钻柱系统容易发生卡钻、黏滑等现象;为了提高钻头的破岩效率和减少黏滑现象,建立了复合冲击的运动学模型和动力学模型,根据理论模型提出了一种新型复合冲击器,利用设计的新型复合冲击器结构参数以及性能参数,验证了理论模型的正确性,同时依据理论模型研究了输入流量随时间对新型复合冲击器的动力学特性的影响规律,并利用仿真结果验证了理论的可靠性,对复合冲击工具的研发与应用选型具有重要的指导意义。     

井下动力驱动的旋冲钻井工具设计计算与试验

设计了一种基于井下动力驱动的旋冲钻井工具,实现两种破岩机理相结合,提高整体破岩效果。采用螺杆或涡轮钻具作为旋转动力源,利用由一对空间凸轮机构组成的冲击发生机构带动上凸轮及其他从动件上行,下行的过程中,从动件冲击下凸轮,下凸轮将冲击能传递给钻头,实现对岩石的体积破碎。利用Solidworks Premium 2012软件计算了空间凸轮机构在不同载荷作用下的应力分布情况,上凸轮和下凸轮在承受最大设计载荷时的安全系数分别为3.69和2.36,均大于需用安全系数,设计安全可靠。工具冲击性能测试得到了冲击力、冲击频率与钻压、排量之前的关系,试验结果表明,其动力特性参数满足现场复合钻进工况要求。进行了现场试验,该工具具有较好的提速效果,同比提速40%以上。     

液压凿岩机主要研究现状概述

介绍了国内外液压凿岩机的主要研究现状,从提高凿孔速度和预防卡钎的角度对相关的研究成果进行了归纳,并分析了液压凿岩机的发展趋势。改变液压凿岩机结构及工作原理,实现独立无级调节冲击能和冲击频率,适应不同凿岩对象;从试验得到凿岩过程中最优的凿孔速度所对应的回转压力与推进压力的关系,研究控制两者关系的方法;分析了凿岩机卡钎的原因及类型,提出预防和处理各类卡钎的自动防卡方案。     

基于离散元的模拟月岩切削负载特性数值模拟及试验验证

钻取采样是人类获取月球岩石类样品的重要手段,钻进负载的稳定性是确保月岩采样任务成功的关键因素。由于岩石属性直接决定其可钻性等级,并影响钻进负载,有必要在地面环境中,分析岩石本构模型与钻进负载之间的关系,构建不同可钻性等级的岩石样本模型,开展模拟钻进试验,获知不同钻进参数下岩石采样的钻进载荷变化情况。据此,将地面条件下大理岩样本选作模拟月岩切削特性的研究对象,基于二维颗粒流程序(Particle flow code 2 dimensions,PFC2D),建立小切削深度下仿真分析模型。利用Plackett-Burman试验(PB试验)和中心组合设计(Central composite design,CCD)方法,确定影响岩石切削特性的微观参数,开展不同切削深度下的模拟月岩切削负载试验验证。经仿真分析与试验验证能得到与岩石切削特性相对应的离散元模型,试验结果表明该仿真模型在较小切削深度条件下的切削负载变化规律与实际情况一致。通过研究获得了一种建立模拟月岩离散元切削模型的建模方法,为后续分析钻头/切削刃构型参数对钻进/切削负载的影响提供了研究条件。     

Characterization of the residual mechanical properties of woven fabric reinforced composites after low-velocity impact

An investigation is undertaken to examine the residual mechanical properties of crowfoot-weave carbon/epoxy laminates subjected to a transverse central low-velocity impact load. It is found that the residual strength and stiffness of impacted laminates decrease with increasing impact damage area. Experimental data indicates that flexural stress constitutes the basis of a failure criterion that also describes damage severity, if localized damage at the region of impact is not serious. By formulating a simple model involving the motion of a rigid impactor, together with fundamental stress analysis of a transversely loaded plate, the effects of impactor mass, impact velocity, impactor tip radius, laminate thickness and lay-up on low-velocity impact damage are identified. Based on the experimental observations, it is found that the residual mechanical properties can be approximated by a linear relationship with a single damage severity parameter Q, where Q is a function of incident impact energy, impactor tip radius and laminate thickness. The theoretical results are verified by experimental data.     

氮爆式冲击器机电液控制系统

根据氮爆式液压冲击器的工作原理, 提出了一种高速开关阀控制液压冲击器的设计,建立了基于机电液控制的新型液压冲击器控制方案,对其结构组成、工作过程和控制特点等作了分析.     

基于虚拟样机技术的液压冲击器改进设计

传统的液压破碎锤冲击机构包含了换向阀和主缸体,由于两者在工作中受损情况不同,更换设备时便造成了不必要的浪费,故此以虚拟样机技术为设计理念,通过catia软件,建立改进后的破碎锤液压冲击器的虚拟样机模型,使做到换向阀合主缸体两者分离,并运用catia的动态模拟功能对冲击器进行运动学仿真分析。虚拟样机技术可以减少实物模型和样机的投入,缩短产品的开发周期,有利于实现产品的最优设计或变形产品设计。