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結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化分析液壓錘系統(tǒng)
摘要
為了提高沖擊性能，應(yīng)優(yōu)化液壓錘的結(jié)構(gòu)。在本文中，液壓錘的活塞和換向閥體系的8個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍進(jìn)行初審;然后電腦優(yōu)化的方法，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同參數(shù)的最佳值參數(shù)分析方法所提供的ADAMS軟件。這些工作的方法和最好的設(shè)計(jì)值液壓錘的參數(shù)。最后，最佳的虛擬樣機(jī)液壓沖擊能量破碎錘進(jìn)行了計(jì)算，并與原來(lái)的沖擊性能相比。結(jié)果表明，影響液壓錘的性能已顯著改善。
關(guān)鍵詞：液壓錘；結(jié)構(gòu)參數(shù)；優(yōu)化分析；影響性能；ADAMS
1。介紹
液壓破碎機(jī),主要包括三個(gè)重要的部分活塞,閥和蓄能器,分布是一個(gè)打破工具,將液壓能源械沖擊能量和輸出能量的影響通過(guò)液壓壓力推動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)[1]。由于其顯著的特征,比如高沖擊能量和生產(chǎn)力,精湛的使用安全,良好的工作適應(yīng)能力和可靠性,它是廣泛應(yīng)用于礦山巖石和工程打破等施工拆除的混凝土組件和重建舊的城市[2、3]。盡管它重要的功能,許多問(wèn)題仍然存在液壓破碎錘行業(yè),如理論分析;加工技術(shù)研究和測(cè)試方法。和最重要的問(wèn)題是如何提高的影響性能的液壓錘[3]。為了改善影響性能,結(jié)構(gòu)的液壓錘應(yīng)優(yōu)化。在本文中,一些至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇和優(yōu)化。在優(yōu)化,結(jié)果表明,影響性能液壓錘得到了顯著改善
2。選擇液壓錘優(yōu)化的目標(biāo)和設(shè)計(jì)變量
至于目前的水平的控制理論的發(fā)展,問(wèn)題,如何匹配非線(xiàn)性子系統(tǒng)為了達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的系統(tǒng)是不會(huì)好地解決理論上。在系統(tǒng)的液壓打破錘,閥門(mén)和之間的關(guān)系活塞是密切和相互依存的,所以很難找到單獨(dú)的閥為獲得最佳性能或一個(gè)單獨(dú)的活塞為獲得最佳性能,構(gòu)成一種最優(yōu)性能破碎錘系統(tǒng)。因此,最終的目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的液壓錘是得到一組最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)的整體水力斷裂系統(tǒng),但不一定滿(mǎn)足最佳性能的需要每個(gè)子系統(tǒng)[4]。
2.1。選擇的優(yōu)化目標(biāo)
本文選擇了液壓沖擊能量打破錘作為優(yōu)化目標(biāo),密切的關(guān)系影響性能[5]。影響能源的液壓錘的定義是打破,在規(guī)定的條件下,產(chǎn)生的能量在單一影響活塞的液壓錘。
E == (1)
在那里,E是液壓錘的沖擊能量,M是活塞質(zhì)量的液壓錘,V是最后的沖擊速度的液壓錘活塞。
2.2。選擇設(shè)計(jì)變量
根據(jù)最后的沖擊活塞速度的影響能源的活塞可以計(jì)算。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該活塞速度有關(guān)系與系統(tǒng)參數(shù),如輸入數(shù)量的系統(tǒng)和最初的通脹壓力氮?dú)馐襕6、7]。更重要的是,它有關(guān)系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),如有效的工作面積前和后腔活塞和位置反饋孔回報(bào)率和影響中風(fēng)等等。
能源消費(fèi)的換向閥芯由的三個(gè)主要領(lǐng)域:第一個(gè)是液壓能源損失,第二個(gè)是閥孔節(jié)流損失,第三是泄漏損失。他們有直接的關(guān)系有效工作區(qū)域前和后腔的換向閥芯,和地點(diǎn)的換向信號(hào)港口的閥芯[8]。當(dāng)這些參數(shù)改變,換向速度和數(shù)量的閥芯液壓油將相應(yīng)改變[9]。
通過(guò)以上分析,結(jié)構(gòu)參數(shù)液壓錘系統(tǒng)需要優(yōu)化的是表1中列出的詳細(xì)。
為了使優(yōu)化結(jié)果更加可靠,實(shí)際工作條件實(shí)驗(yàn)中引用。工作參數(shù)的測(cè)量值是進(jìn)口的到亞當(dāng)斯[10],即工作壓力是10 Mpa,初始通貨膨脹壓力的氮?dú)夥块g0.8 Mpa,油返回背壓為2.3 Mpa和活塞行程是有限在90毫米
3。設(shè)計(jì)和研究的結(jié)構(gòu)參數(shù)
為了觀察結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)的影響影響性能的液壓錘系統(tǒng),以下設(shè)計(jì)和研究這些參數(shù)是找到
表1設(shè)計(jì)變量需要進(jìn)行優(yōu)化。
Name of design variable
Name in ADAMS
Initial value (mm)
Piston bottom radius
R_piston_lower
34.1
Piston top radius
R_piston_upper
32.25
Radius of former cavity
R_valve_lower
19.75
of valve core
Radius of rear cavity
R_valve_upper
19.4
of valve core
Location of reversing
signal port of valve core
Signal_1
4.5
of return stroke
Location of reversing
signal port of valve core
Signal_2
12.5
of impact stroke
Location of piston
Signal_3
54.5
braking signal hole
Location of piston
Signal_4
66.5
braking signal hole
注意:信號(hào)端口的位置之間的距離洞和前閥門(mén)腔表面。哪些參數(shù)有最大的影響影響性能的范圍內(nèi)分別設(shè)計(jì)。
3.1。設(shè)計(jì)和研究活塞參數(shù)
沖擊能量是與最后的沖擊速度,這與中風(fēng)的時(shí)間和加速度,而行程時(shí)間是直接關(guān)系到旅游的活塞。
此外,行程時(shí)間和加速度是相互聯(lián)系的?？梢钥吹皆趫D1中,當(dāng)活塞底部半徑是改變從33.6毫米到34.6毫米,影響液壓錘的能量保持不變,然后下降。隨著活塞底部半徑增加到34.35毫米,活塞沖擊能量和差旅急劇減少。當(dāng)該地區(qū)的前腔進(jìn)一步減少,Trail5所示的圖2中,活塞不正常工作。所以活塞底部半徑不能太大,它應(yīng)該包含在34.35毫米。雖然當(dāng)區(qū)前腔活塞的增加,該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高沖擊能量,我們不能盲目地增加操作區(qū)域。因?yàn)閺腡rail1的圖2中,我們可以看到,當(dāng)?shù)撞堪霃绞?3.6毫米的旅行接近90毫米,接近嗎警報(bào)值活塞行程的旅行,和影響能源不是比底部上升半徑是33.85毫米。
通過(guò)設(shè)計(jì)和研究全面,活塞底半徑應(yīng)控制從33.85毫米到34.35毫米。
同樣的,活塞頂半徑應(yīng)控制從31.125毫米到33.25毫米的位置制動(dòng)信號(hào)端口的閥芯的回程應(yīng)該控制從63.25毫米到69.75毫米,和位置的制動(dòng)信號(hào)端口的閥芯的影響行程應(yīng)控制從54毫米到60毫米。
通過(guò)設(shè)計(jì)和研究結(jié)構(gòu)參數(shù)活塞,每個(gè)設(shè)計(jì)變量的范圍確定。然后,這些設(shè)計(jì)變量的靈敏度范圍內(nèi)進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果被顯示在圖3和4。
從分析結(jié)果,頂部和底部活塞有更高的靈敏度半徑和位置的制動(dòng)信號(hào)端口的閥芯的影響中風(fēng)和回程有一比較低的靈敏度,但他們的相互影響不可忽視的沖擊能量。所以,關(guān)系的位置制動(dòng)信號(hào)閥芯港影響中風(fēng)和回程,之間的關(guān)系的頂部和底部半徑活塞將分析實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3.2。設(shè)計(jì)和研究結(jié)構(gòu)參數(shù)換向閥的核心
閥芯的結(jié)構(gòu)范圍的特征參數(shù)也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最初。工作面積前腔的換向閥應(yīng)控制從19.55毫米到19.75毫米。和工作后腔的面積應(yīng)控制換向閥從19.05毫米到19.55毫米。當(dāng)位置信號(hào)端口的閥芯的移動(dòng)回程,兩個(gè)活塞旅行和沖擊速度增加,但總體變化相對(duì)較小,影響影響能源不是很重要。在相反,位置信號(hào)端口的閥芯的影響中風(fēng)影響很小。沖擊能量可以在一個(gè)非常小的區(qū)域不同,活塞運(yùn)動(dòng)幾乎沒(méi)有變化的特征記錄。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析、r閥低和r閥上更敏感比信號(hào)1和信號(hào)2?？紤]從設(shè)計(jì)變量單獨(dú)的半徑前和后腔的閥芯顯示更多影響能量的影響比位置制動(dòng)信號(hào)端口的閥芯的影響和回程,但是影響他們之間的互動(dòng)是不容忽視的。在后續(xù)的研究中,根據(jù)不同的影響這些變量的交互作用,精確的范圍的r閥低和r閥上部和優(yōu)化設(shè)計(jì)值的信號(hào)1和信號(hào)2可以確定,可以提高效率的優(yōu)化分析。
4。試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)
很難找到一個(gè)相互影響沖擊能量虛擬樣機(jī)液壓錘的不同設(shè)計(jì)參數(shù)。為了找到最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)的組合,具有最佳沖擊能量的影響,實(shí)驗(yàn)是用來(lái)研究在不同的設(shè)計(jì)參數(shù)組合。
4.1。試驗(yàn)研究活塞結(jié)構(gòu)參數(shù)
為了獲得影響性能的液壓錘的影響下的相互作用不同活塞結(jié)構(gòu)參數(shù),兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了。
在實(shí)驗(yàn)中，工作區(qū)域的比例的前和后腔活塞,定義,通過(guò)影響性能的液壓錘下呢價(jià)值的影響的r活塞低和r活塞上可以分析。然后確定準(zhǔn)確值的信號(hào)3和4的信號(hào),通過(guò)分析影響性能的影響下液壓錘他們的。
4.1.1。實(shí)驗(yàn)研究在頂部和底部半徑活塞
測(cè)試數(shù)據(jù)的分析后的活塞結(jié)構(gòu)參數(shù) 這個(gè)圖可以獲得,它顯示的關(guān)系沖擊能量和β在圖5。從這個(gè)圖,的價(jià)值應(yīng)控制在0.5到0.6的沖擊能量高于500 j .從實(shí)驗(yàn)分析的范圍從0.5到0.6b是,它提供了優(yōu)化分析的參考。
4 1 2。試驗(yàn)研究制動(dòng)位置信號(hào)端口的活塞
從以前的設(shè)計(jì)研究和敏感性分析的參數(shù)范圍的距離的兩個(gè)信號(hào)港口的決心。下一步是找到的比例這兩個(gè)參數(shù),可以提高沖擊能量液壓錘系統(tǒng)。
從實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果,最大的和最小沖擊能量和相應(yīng)的值的兩個(gè)參數(shù)如表2所示。
表2表明,沖擊能量變化一個(gè)小區(qū)域當(dāng)信號(hào)3和4的信號(hào)變化。移動(dòng)位置的兩個(gè)信號(hào)端口在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,活塞旅行和沖擊能量可以得到改善在某種程度上。簡(jiǎn)而言之,制動(dòng)位置信號(hào)端口的活塞有影響性能影響不大。為了減少計(jì)算時(shí)間后續(xù)的優(yōu)化、信號(hào)3的值和信號(hào)4確定為57毫米和68.75毫米
4.2。試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)參數(shù)的換向閥芯
在相同的方式,在實(shí)驗(yàn)中,a,比率 ɑ工作區(qū)域前和后腔的換向閥核心,是定義,通過(guò)影響性能
液壓錘的影響下的價(jià)值r閥低和r閥上可以分析。然后確定準(zhǔn)確值的信號(hào)1和信號(hào)2、通過(guò)anglicizing影響性能的液壓錘的影響之下,這是如表3所示。從實(shí)驗(yàn)分析,該范圍的從1.066到1.2,它提供了參考優(yōu)化分析。從研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最大和最小沖擊能量和對(duì)應(yīng)兩個(gè)參數(shù)值如表4所示。移動(dòng)位置的兩個(gè)信號(hào)適當(dāng)躲藏,旅游可以增加活塞,這樣沖擊能改善。
5。優(yōu)化設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)參數(shù)
通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)構(gòu)參數(shù)的活塞和換向閥芯,最后的范圍或者準(zhǔn)確的值確定每個(gè)參數(shù)。
在為了獲得最大的液壓錘沖擊能量和價(jià)值的個(gè)人設(shè)計(jì)變量、優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析是必要的在最后的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,參數(shù)對(duì)應(yīng)最佳的影響液壓錘的能量是顯示在表5和性能比較之前和之后的優(yōu)化被顯示在表6。
通過(guò)參數(shù)分析設(shè)計(jì)參數(shù),液壓錘沖擊能量的提高。比較影響性能的之前和之后的優(yōu)化被顯示在圖6。
6。結(jié)論
本文提供了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化活塞系統(tǒng)和換向閥的核心系統(tǒng)虛擬樣機(jī)液壓錘,因此它的影響能源可以提高與原來(lái)的性能在某種程度上。
根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)的原始模型中,所有的范圍確定的參數(shù)通過(guò)設(shè)計(jì)研究。然后,通過(guò)參數(shù)敏感性分析、規(guī)律和程度的沖擊能量的影響由于設(shè)計(jì)獲取參數(shù)。在參數(shù)設(shè)計(jì)研究和后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究,優(yōu)化分析的效率被大大改進(jìn)的。四個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)活塞頂部和底半徑,半徑的前、后腔的換向閥,換向信號(hào)端口的位置的閥門(mén)核心和位置的制動(dòng)信號(hào)端口的活塞,兩個(gè)設(shè)計(jì)變量和構(gòu)建成功。和這兩個(gè)變量的位置確定了四個(gè)信號(hào)端口,這提供了參考優(yōu)化設(shè)計(jì)。
優(yōu)化設(shè)計(jì)后的結(jié)構(gòu)分析參數(shù),最好的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的八個(gè)活塞和換向閥系統(tǒng),得到和最優(yōu)沖擊能量的虛擬樣機(jī)液壓錘進(jìn)行了分析和比較與原來(lái)的影響性能。結(jié)果顯示影響性能的液壓錘已經(jīng)明顯改善。
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