液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析.pdf
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1、机械制造 陈震, 等 液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析 液压破碎锤破碎混凝土 的动力学分析 陈震 , 黄正祥 , 黄正华 ( 1 南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 2 1 0 0 9 4 ; 2 安徽惊天液压智控股份有限公司, 安徽 马鞍山 2 4 3 0 7 1 ) 摘要: 液压破碎锤工作环境十分恶劣, 其中活塞杆、 钎杆、 活塞缸体是其最易失效的零件。针对 Y Y C 3 0 0型行程反馈式液压破碎锤 , 利用 S 0 UD WO R K S进行 实体 建模 , 在 I _ S D Y N A 中对活塞杆撞 击钎杆、 钎杆受力侵彻混凝土的过程进行了刚柔体运动、 非线性接触碰撞动力学
2、仿真 , 获得 了液压破 碎锤主要零部件一冲击缸体、 钎杆、 活塞杆的应力云图以及液压破碎锤的应力集中点在撞击过程中 的应力变化 曲线及混凝土破碎情况。依据对混凝土破碎结果 的分析 , 可为选择液压锤型提供依据 , 通过对液压锤关键部位应力变化的试验研究 , 验证 了仿真结论的正确性。 关键词: 液压破碎锤; 动力学仿真; 混凝土破碎 中图分 类号 : T H1 1 3 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 6 7 1 5 2 7 6 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 4 9 - 0 4 Dyn a mi c Ana l y s i s o f Hy d r a I I l i c
3、 Ha mme r 。 C HE N Z h e n HUANG Z h e n g x i a n g HUANG Z h e n g h u a ( 1 N a n j i n g U n iv e r s it y o f S c ie n c e a n d T e c h n o l o g y , N a n j i n g 2 1 0 0 9 4 , C h i n a ; 2 。 Gi a n t H y d r a u l ic T e c h , Ma a n s h a n 2 4 3 0 7 1 Ch in a) Ab s t r a c t : H y d r a u
4、 lic h a mme r s wo r k i n g e n v i r o n me n t is v e ry a b o mi n a b l e I t s p is t o n r o d ,d r i l l r o d a n d p is t o n c y li n d e r a r e t h e mo s t v u l _ n erab le p a nS Ac c or d i n g t o YYC3 0 0 t y p e s t r o k e f ee d b ac k h y d rau l ic b r e a k i n g ha mme r ,
5、t his p ap e r ma k e s a s o l id mo d el wit h SOL I D W ORKS s imu l a t e s t he dy n a mic s o f t he r i g i d a n d f l e x i b l e mo v e me n t ,n o nli n e ar c o l li s ion on t h e p is t on rod i mp a c t d r i lI rod a n d t h e dr i lI rod b r ea k c on c r e t e u n de r t h e a c t
6、i o n of f o r c e i n L SDYNA a n d ob t a i n s t h e s t r e s s n e ph o gram o f h y dr a u l ic h ammer ma i n pa r t s i mp ac t c y l i n d er , dr i ll rod, p i s t o n rod an d t h e s t r e s s c h an g e c u r v es o f t h e h y d rau l ic h a mme rs s t r e s s c o nc en t r a t ion p o
7、 i n t s i n t h e i mp ac t p roc e s s a n d t h e b r e a k i n g c o n d i t i o n o f c o n c r e t e T h iS r e s u l t s c a n p rov i d e t h e b a s is f o r t h e c h o i c e o f h y d rau li c h a mme r t y p e T h rou g h t h e t e s t f o r t h e c h an g e of h y dr au l ic h ammer k e
8、 y Io ca I s t r e s s t h e c o r r e c t n es s o f t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s iS v e r if ie d Ke y wo r d s : h y d rau li c h a mme r : d y n a mi c s s i mu latio n ; b r o k e n c o n c r e t e 0 前言 液压破碎锤又称为液压冲击器、 液压碎石器 , 是一种 将液压能转化为机械能的冲击工具, 其主要功能为形成冲 击、 振动。由于具有 良好工作适应性、 高工作性能、 低
9、噪 声、 高效率等优点 , 液压锤广泛应用于冶金、 矿山、 道路、 建 筑等领域, 对岩石、 混凝土、 钢包 、 冻土、 水泥路面、 桥墩、 楼 房等坚硬物进行开采、 破碎 、 拆除等作业, 此外还可以通过 改变钎杆用于除锈、 打桩等作业中。长时间处于高强度的 工作中, 对于机械设备的抗疲劳性的要求随之增高, 而现 代工程建设中对其破碎、 拆除的效率和可适用性的要求也 随之增高, 仅仅研究破碎锤中的单个零部件的机械性能已 经不能满足要求, 有必要更深入地研究其整个装备的动力 学性能以及其对岩石、 混泥土等的破碎情况 。 J 。 目前对液压锤的研究大多仅限于在冲击载荷作用下 对单个部件( 如钎杆
10、、 活塞杆、 工作装置东臂等) 的结构动 态响应及其应力分析 , 杨红等研究计算出液压破碎锤动臂 的前 5阶 固有 频率 ; 谢 良喜 等对 液压 破碎 锤 的活 塞杆 在工作情况下进行 了研究分析 ; 柴睿等介绍了设计制 造液压破碎锤活塞杆的若干关键技术 ; 杨国平等对活 塞杆和钎杆作了改进并对其改进后的模型进行了应力分 析 ; 针对整个装备的动力学分析以及对混凝土破碎的 研究尚未有相关文章。分析整个部件的应力、 研究混凝土 破碎情况对于理清液压破碎锤内在的技术规律, 设计出适 用性 强 的 液 压 破 碎 锤 具 有 很 强 的 实 用 意 义 。本 文 以 Y Y C 3 0 0型行程反
11、馈式液压破碎锤为研究对象 , 利用 L S - D Y N A仿真软件对液压破碎锤 内部撞击情况及其对混凝 土的侵彻进行数值计算, 通过对比分析不同应力集中点的 应力变化以及混凝土开坑情况 , 利用试验验证了仿真结论 的可靠性 。 1 液压破碎锤的工作原 理 如图 1 所示, 在液压锤体中, 由于受缸体上腔油压作 用 的面积 A 1 大 于受缸 体下 腔 油压作 用 的面积 A 2 , 且 A 2 面总是受高压, 当 l 面从受高压作用变为受低压作用, 活 塞开始向上运动时, 后缸体内的高压氮气就会伴随着受压 开始蓄 能。 初始时, 活塞和阀都处在它们的下端位置, 缸体上腔 A 1 受低压作用
12、 , 缸体 下腔 A 2和 阀的高压 腔 A 3无论何 时 总是受高压作用, 而与回油 口连接的低压端 A 4始终处于 低压状态。低压腔与缸体转换腔相连接, 这时与缸体转换 腔相连的A 5受低压 , 所以在活塞向上运动之前缸体转换 作者简介 : 陈震 ( 1 9 8 7 - ) , 男 , 江苏 宿迁人 , 硕士研究生 , 研究方 向: 机械设计。 ) V a c h i n e B u i ld i n g 8 A u t o m a t i o n , J u 2 0 1 3 , 4 2 ( 6 ) : 4 9 4 9 机械制造 陈震, 等 液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析 1 一氮气室
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