浅析新型液压冲击器控制系统工作原理

浅析新型液压冲击器控制系统工作原理

作者：尤圣权

来源：《城市建设理论研究》2014年第10期

摘要：本文在分析国内外传统液压冲击器基础上，传统模式的不足之处，结合氮气压力反馈原理，介绍了新型机电控制液压冲击器的结构方式、工作原理和控制方法。

关键词：液压冲击器；控制系统

中图分类号：TH-39 文献标识码：A

1 液压器冲击器的发展

1963年德国Krupp公司研制出世界第一台液压冲击器，主要应用于市政工程的混凝土建筑与路面拆除。在随后几十年里，先后出现了液压冲击器生产厂家，如法国的Montabert、Emico-Secoma公司，瑞典的Atlas-Copcogongsi公司，芬兰的Rammer公司，日本古河Furukawa公司韩国山河、世运公司等。

我国自20世纪70年代开始研究液压冲击器，到80年代初，实现了关键技术突破，取得了快速发展。1980年长沙矿冶研究院研制了我国第一台液压凿岩机—YYG-80型导轨式液压凿岩机。在随后的数十年里，各种新型液压冲击器相继问世

2 当今液压冲击器的现状及不足

目前世界上很多厂家生产的液压冲击器斗具有调节冲击能的功能，以适应不同块度与硬度岩石的破碎要求。与一般液压机械不同，液压冲击器的负载是活塞运动的惯性力。因此，改变提供给液压冲击器的流量，就能改变液压冲击器的工作压力和冲击能量。但由于冲击功率与流量的立方成正比，与活塞行程成反比，为保证液压系统电动机的正常工作，在改变流量的同时，一般都通过改变活塞运动行程来达到改变液压冲击器冲击能与冲击频率的目的，把改变液压冲击器活塞行程的方案称为换挡方案国内外现有各种液压冲击器的行程调节都是有级的。一般只有二至三挡，而且调节行程很不方便。所以，在液压冲击器工作时，行程都保持不变，除非遇到大量大块岩石需改变冲击能时才进行调整。必须指出的是，由于结构尺寸的限制，冲击器行程不可能很大，液压冲击器的冲击频率不可能设计得很低。

3 新型冲击器的结构与工作原理

新型液压碎石冲击器采用压力反馈控制原理的工作方式，突破液压冲击器传统的行程反馈控制原理和供油流量的独立无级调节控制液压碎石机冲击器工作性能参数的目的。下面简要介绍新型液压冲击器联合作用原理。

回程运动

图1a所示为活塞已完成了一次冲击，且阀已换向，整个系统处于回程开始状态。此时配油阀的推阀腔d通过油孔II和III已与回油O相通，而推阀经油路和阀芯中心的孔道始终与高压油源P相通，阀芯8h腔高压油作用下处于图示左端位置。高压油P经阀体高压腔e、油孔I 与活塞前腔a相通，而后腔c则通过油孔IV经阀体的变压腔f、低压腔g与回油连通；故活塞1在前腔压力油作用下向右开始回程，同时压缩氮气室3，高压蓄能器5充油，随着回程增加，氮气室3压缩量增大，其压力升高，系统压力也升高；当压力升高到压力控制锥阀7的开启压力时，锥阀7打开，高压油进入推阀腔d中，因d腔作用面积大于h腔作用面积，阀芯在压力差作用下迅速向右作回程换向运动，阀体的控制变压腔f与高压腔e连通。这样活塞前、后腔均与高压油相通，形成差动连接，活塞回程加速阶段结束。尽管活塞的后腔作用面积大于前腔作用面积以及氮气压力作用，此时活塞因惯性作用将继续向右运动，只不过作减速运动，直至速度为零，完成整个回程动作。从以上叙述可知，活塞回程实际包括回程加速和回程减速两个阶段。

冲程运动

活塞回程结束，为冲程作好了准备，冲程开始时整个油路状态如图1b所示，它与回程减速阶段一样，阀芯8在油液压力差作用下仍处于右位，活塞前、后腔均与高压油相通，保持差动连接。冲击活塞1在压力油压差及氮气膨胀作用下向左加速运动，开始冲程。冲程加速后期，速度很高，需要油液流量大，系统压力降低，高压蓄能器排出大量油补充到后腔中。当活塞端面B越过冲程换向反馈信号孔II时，推阀腔d经油孔II、III与回油沟通，失去高压，同时压力控制锥阀7关闭，阀芯在h腔高压油作用下迅速向左作冲程换向运动，随即活塞1冲击镐钎4，冲程结束。冲程结束。冲击器又恢复到回程初始状态，重新开始下一个循环回程运动。

由上述工作原理可看出，压力控制锥阀可控制系统冲击压力p，当液压冲击器其它参数确定后，无级调节控制油压Px，锥阀控制压力即可无级变化，从而液压冲击器的冲击能也可能无级变化，压力高时冲击能大，压力低时冲击能效。通过无级调节控制供油泵供给冲击系统的流量，可以无级调节控制液压冲击器的冲击频率，流量大时冲击频率高，流量小时冲击频率低。其重要特点是两者的调节控制可以是同步或分别独立进行，这样冲击频率可以调节得很低而冲击能可以调节到很大，充分利用装机容量，以适应各种工况的需要

参考文献

[1] 柴睿.液压控制器的智能控制系统研究.上海交通大学，2009

[2]林红.液压冲击器机电液控制系统研究[J]煤矿机械，2008(1)：42-43.

[3] 赵宏强,何建新,朱建新. 独立无级调节控制的新型液压冲击器.天津:中国工业大学.2005