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結構參數(shù)優(yōu)化分析液壓錘系統(tǒng)
摘要
為了提高沖擊性能，應優(yōu)化液壓錘的結構。在本文中，液壓錘的活塞和換向閥體系的8個重要的結構參數(shù)范圍進行初審;然后電腦優(yōu)化的方法，并根據(jù)實驗發(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計值液壓錘的參數(shù)。最后，最佳的虛擬樣機液壓沖擊能量破碎錘進行了計算，并與原來的沖擊性能相比。結果表明，影響液壓錘的性能已顯著改善。
關鍵詞：液壓錘；結構參數(shù)；優(yōu)化分析；影響性能；ADAMS
1。介紹
液壓破碎機,主要包括三個重要的部分活塞,閥和蓄能器,分布是一個打破工具,將液壓能源械沖擊能量和輸出能量的影響通過液壓壓力推動活塞做往復運動[1]。由于其顯著的特征,比如高沖擊能量和生產力,精湛的使用安全,良好的工作適應能力和可靠性,它是廣泛應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,許多問題仍然存在液壓破碎錘行業(yè),如理論分析;加工技術研究和測試方法。和最重要的問題是如何提高的影響性能的液壓錘[3]。為了改善影響性能,結構的液壓錘應優(yōu)化。在本文中,一些至關重要的結構參數(shù)選擇和優(yōu)化。在優(yōu)化,結果表明,影響性能液壓錘得到了顯著改善
2。選擇液壓錘優(yōu)化的目標和設計變量
至于目前的水平的控制理論的發(fā)展,問題,如何匹配非線性子系統(tǒng)為了達到一個最優(yōu)的系統(tǒng)是不會好地解決理論上。在系統(tǒng)的液壓打破錘,閥門和之間的關系活塞是密切和相互依存的,所以很難找到單獨的閥為獲得最佳性能或一個單獨的活塞為獲得最佳性能,構成一種最優(yōu)性能破碎錘系統(tǒng)。因此,最終的目標的優(yōu)化設計的液壓錘是得到一組最優(yōu)結構參數(shù)的整體水力斷裂系統(tǒng),但不一定滿足最佳性能的需要每個子系統(tǒng)[4]。
2.1。選擇的優(yōu)化目標
本文選擇了液壓沖擊能量打破錘作為優(yōu)化目標,密切的關系影響性能[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。選擇設計變量
根據(jù)最后的沖擊活塞速度的影響能源的活塞可以計算。理論分析和實驗結果表明,該活塞速度有關系與系統(tǒng)參數(shù),如輸入數(shù)量的系統(tǒng)和最初的通脹壓力氮氣室[6、7]。更重要的是,它有關系系統(tǒng)的結構參數(shù),如有效的工作面積前和后腔活塞和位置反饋孔回報率和影響中風等等。
能源消費的換向閥芯由的三個主要領域:第一個是液壓能源損失,第二個是閥孔節(jié)流損失,第三是泄漏損失。他們有直接的關系有效工作區(qū)域前和后腔的換向閥芯,和地點的換向信號港口的閥芯[8]。當這些參數(shù)改變,換向速度和數(shù)量的閥芯液壓油將相應改變[9]。
通過以上分析,結構參數(shù)液壓錘系統(tǒng)需要優(yōu)化的是表1中列出的詳細。
為了使優(yōu)化結果更加可靠,實際工作條件實驗中引用。工作參數(shù)的測量值是進口的到亞當斯[10],即工作壓力是10 Mpa,初始通貨膨脹壓力的氮氣房間0.8 Mpa,油返回背壓為2.3 Mpa和活塞行程是有限在90毫米
3。設計和研究的結構參數(shù)
為了觀察結構參數(shù)對的影響影響性能的液壓錘系統(tǒng),以下設計和研究這些參數(shù)是找到
表1設計變量需要進行優(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:信號端口的位置之間的距離洞和前閥門腔表面。哪些參數(shù)有最大的影響影響性能的范圍內分別設計。
3.1。設計和研究活塞參數(shù)
沖擊能量是與最后的沖擊速度,這與中風的時間和加速度,而行程時間是直接關系到旅游的活塞。
此外,行程時間和加速度是相互聯(lián)系的。可以看到在圖1中,當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。當該地區(qū)的前腔進一步減少,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,它應該包含在34.35毫米。雖然當區(qū)前腔活塞的增加,該系統(tǒng)可以實現(xiàn)高沖擊能量,我們不能盲目地增加操作區(qū)域。因為從Trail1的圖2中,我們可以看到,當?shù)撞堪霃绞?3.6毫米的旅行接近90毫米,接近嗎警報值活塞行程的旅行,和影響能源不是比底部上升半徑是33.85毫米。
通過設計和研究全面,活塞底半徑應控制從33.85毫米到34.35毫米。
同樣的,活塞頂半徑應控制從31.125毫米到33.25毫米的位置制動信號端口的閥芯的回程應該控制從63.25毫米到69.75毫米,和位置的制動信號端口的閥芯的影響行程應控制從54毫米到60毫米。
通過設計和研究結構參數(shù)活塞,每個設計變量的范圍確定。然后,這些設計變量的靈敏度范圍內進行了計算分析。結果被顯示在圖3和4。
從分析結果,頂部和底部活塞有更高的靈敏度半徑和位置的制動信號端口的閥芯的影響中風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,關系的位置制動信號閥芯港影響中風和回程,之間的關系的頂部和底部半徑活塞將分析實驗研究的結構參數(shù)。
3.2。設計和研究結構參數(shù)換向閥的核心
閥芯的結構范圍的特征參數(shù)也可以通過實驗確定最初。工作面積前腔的換向閥應控制從19.55毫米到19.75毫米。和工作后腔的面積應控制換向閥從19.05毫米到19.55毫米。當位置信號端口的閥芯的移動回程,兩個活塞旅行和沖擊速度增加,但總體變化相對較小,影響影響能源不是很重要。在相反,位置信號端口的閥芯的影響中風影響很小。沖擊能量可以在一個非常小的區(qū)域不同,活塞運動幾乎沒有變化的特征記錄。
通過實驗分析、r閥低和r閥上更敏感比信號1和信號2?？紤]從設計變量單獨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信號端口的閥芯的影響和回程,但是影響他們之間的互動是不容忽視的。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)化設計值的信號1和信號2可以確定,可以提高效率的優(yōu)化分析。
4。試驗研究結構參數(shù)
很難找到一個相互影響沖擊能量虛擬樣機液壓錘的不同設計參數(shù)。為了找到最優(yōu)設計參數(shù)的組合,具有最佳沖擊能量的影響,實驗是用來研究在不同的設計參數(shù)組合。
4.1。試驗研究活塞結構參數(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構參數(shù),兩組實驗進行了。
在實驗中，工作區(qū)域的比例的前和后腔活塞,定義,通過影響性能的液壓錘下呢價值的影響的r活塞低和r活塞上可以分析。然后確定準確值的信號3和4的信號,通過分析影響性能的影響下液壓錘他們的。
4.1.1。實驗研究在頂部和底部半徑活塞
測試數(shù)據(jù)的分析后的活塞結構參數(shù) 這個圖可以獲得,它顯示的關系沖擊能量和β在圖5。從這個圖,的價值應控制在0.5到0.6的沖擊能量高于500 j .從實驗分析的范圍從0.5到0.6b是,它提供了優(yōu)化分析的參考。
4 1 2。試驗研究制動位置信號端口的活塞
從以前的設計研究和敏感性分析的參數(shù)范圍的距離的兩個信號港口的決心。下一步是找到的比例這兩個參數(shù),可以提高沖擊能量液壓錘系統(tǒng)。
從實驗研究的結果,最大的和最小沖擊能量和相應的值的兩個參數(shù)如表2所示。
表2表明,沖擊能量變化一個小區(qū)域當信號3和4的信號變化。移動位置的兩個信號端口在適當?shù)臅r候,活塞旅行和沖擊能量可以得到改善在某種程度上。簡而言之,制動位置信號端口的活塞有影響性能影響不大。為了減少計算時間后續(xù)的優(yōu)化、信號3的值和信號4確定為57毫米和68.75毫米
4.2。試驗研究結構參數(shù)的換向閥芯
在相同的方式,在實驗中,a,比率 ɑ工作區(qū)域前和后腔的換向閥核心,是定義,通過影響性能
液壓錘的影響下的價值r閥低和r閥上可以分析。然后確定準確值的信號1和信號2、通過anglicizing影響性能的液壓錘的影響之下,這是如表3所示。從實驗分析,該范圍的從1.066到1.2,它提供了參考優(yōu)化分析。從研究的實驗結果,最大和最小沖擊能量和對應兩個參數(shù)值如表4所示。移動位置的兩個信號適當躲藏,旅游可以增加活塞,這樣沖擊能改善。
5。優(yōu)化設計分析結構參數(shù)
通過設計和實驗研究的結構參數(shù)的活塞和換向閥芯,最后的范圍或者準確的值確定每個參數(shù)。
在為了獲得最大的液壓錘沖擊能量和價值的個人設計變量、優(yōu)化設計和分析是必要的在最后的結構參數(shù)優(yōu)化設計分析,參數(shù)對應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。
通過參數(shù)分析設計參數(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。結論
本文提供了結構參數(shù)優(yōu)化活塞系統(tǒng)和換向閥的核心系統(tǒng)虛擬樣機液壓錘,因此它的影響能源可以提高與原來的性能在某種程度上。
根據(jù)初始設計參數(shù)的原始模型中,所有的范圍確定的參數(shù)通過設計研究。然后,通過參數(shù)敏感性分析、規(guī)律和程度的沖擊能量的影響由于設計獲取參數(shù)。在參數(shù)設計研究和后續(xù)實驗研究,優(yōu)化分析的效率被大大改進的。四個實驗的基礎上對活塞頂部和底半徑,半徑的前、后腔的換向閥,換向信號端口的位置的閥門核心和位置的制動信號端口的活塞,兩個設計變量和構建成功。和這兩個變量的位置確定了四個信號端口,這提供了參考優(yōu)化設計。
優(yōu)化設計后的結構分析參數(shù),最好的設計結構參數(shù)的八個活塞和換向閥系統(tǒng),得到和最優(yōu)沖擊能量的虛擬樣機液壓錘進行了分析和比較與原來的影響性能。結果顯示影響性能的液壓錘已經明顯改善。
引用
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