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上海交通大学
硕士学位论文
液压破碎锤计算机仿真与实验研究
姓名:范思源
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:杨
20080101
液压破碎锤计算机仿真与实验研究

摘要

本文阐述了液压冲击器国内外最新研究现状和发展趋势,利用
和 Matlab 两种软件对上海东空公司某型号液压破碎锤进行了
仿真计算,在求取现有结构参数和工作参数最优解的基础上对目前产品
进行了结构优化,并基于 MSC 公司多体动力学分析软件 ADAMS/View 进行
了初步的二次开发,实现通用软件与专业工业术语的衔接,可以更好地
满足用户需求和个性化设计,在此基础上设计开发一套实验系统对仿真
结果进行验证。本文所做的主要工作如下:
(1)建立液压破碎锤活塞运动的数学模型。建立了包含粘性阻力和
泄露等因素在内的液压破碎锤非线性模型。在 UG 环境下建立日本某型号
锤芯三维立体模型,得出活塞质量和活塞与中缸体上各信号口的相对位
置关系,采用闭环控制,在重点突出活塞运动阶段性的基础上,运用
Matlab/simulink 对模型就冲击能影响最大的冲程阶段进行了仿真,得出
了工作油压、缸体活塞配合间隙和冲击制动行程对冲击器冲击性能影响
的一些有益的结论。
(2)基于 ADAMS/View 的多体动力学分析。在 UG 中建立除活塞外的
三维装配体模型,以 parasolid 格式导入 ADAMS/View,与 View 中参数化
的活塞模型建立约束关系后对整个模型施加载荷,并创建多个测量作为
传感器信号以控制活塞的运动,运行仿真得到活塞和阀芯运动曲线,对
结构参数和工作参数进行了优化,为产品的设计改良和使用提供了参考。
(3)基于气压间接测试法对液压破碎锤性能的分析。对使用过程中
液压破碎锤低压油管经常破裂与低压油路过滤器底阀爆破的现象进行了
对比,在东空 TNB-6M 型液压破碎锤上试验,结合测试结果,对活塞和阀
I
芯的运动情况进行了分析。结果表明,工作过程中在无蓄能器的情况下
破碎锤前后腔压力均有较大的液压冲击。结尾对底阀爆破的原因进行了
总结,并就解决方案给出了建议。
通过上述工作成功地将虚拟样机技术和液压破碎锤的开发设计结合
起来,相信随着对 ADAMS 软件二次开发的不断深入研究和数学模型的不
断完善,多体动力学仿真将在液压破碎锤的产品设计和结构改良中发挥
更大的作用。

关键词:液压破碎锤,ADAMS,数学模型,结构优化,实验



















II
SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDY OF
HYDRAULIC BREAKER


ABSTRACT


First, the latest research and development trend with some basic ideas,
applications about hydraulic hammer were presented in the paper, after which
a simulation of a type of TOKU hydraulic breaker was carried out based on
and Matlab. Then optimization about present layout and
working parameter of piston was put out. The secondary development of
ADAMS/View on hydraulic breaker was proceeded to realize bination
mon software and special technical expression, which would fulfill
particularity design needs. At last, an experiment system was put up to test
and verify the simulation results. The main research works are focused on the
following aspects:
1. Mathematic model of hydraulic breaker piston movement. A
non-line