液压冲击机械测试原理与方法及试验研究

　　一、前言

　　液压冲击机械在过去的30多年里得到了迅速发展和广泛应用。随着全球经济的巨大发展，资源开发和基础设施的建设显得尤为重要，世界市场特别是中国市场对液压冲击设备的需求量日益扩大，对其性能的要求也越来越高，故新产品不断涌现。因此，在某一工作压力下，液压冲击机械的冲击频率与工作流量可以作为测试的重要项目。评价液压冲击机械工作性能的好坏，主要是考核其冲击能和冲击频率，但目前国内外尚无统一的测试标准。液压冲击机械冲击性能测试方法主要有应力波法、末速度法和间接测试法（气压法）。[1]

　　二、液压冲击机械性能测试方法

　　液压冲击机械的工作性能包括冲击性能和回转性能，其中冲击性能是衡量设备水平的一个重要方面，其主要参数必须由科学试验手段进行测量，并以数据、曲线或图形表示出结果。对冲击性能的检测，必须测定额定条件的冲击能、冲击频率，并由此计算冲击功率、能量利用率，必要时还需测试活塞与换向控制阀的运动规律。由于油液的压缩性很小，冲击器活塞运动行程确定后，冲击频率能反映出冲击性能的优劣；系统工作压力和流量是保证活塞具有一定的冲击能与冲击频率的基本条件。因此，在某一工作压力的冲击器冲击频率与工作流量可以作为测试的重要项目。[2]

　　1.应力波法测试系统

　　应力波法是靠测定冲击活塞冲击钎杆时钎杆上产生的应力波形的方法来测定冲击能。由波动力学理论知，活塞冲击钎尾时，冲击能量以应力脉冲的形式自钎尾向钎杆-钎头-岩石界面传递，活塞冲击能量是钎杆中应力波最大振幅平方的函数。应力波法测试系统的优点是测试简单，只需超动态应变仪和光线示波器等少数仪器便可进行工作，也可采用计算机（带A/D）进行数据计算。但由于液压冲击机械的工作条件恶劣，冲击能大，冲击频率高，振动强烈，电阻应变片的粘贴技术难以承受较高的冲击能，标定与实际测试条件不能完全保持一致，因此测试误差较大。[3]

　　2.末速度法测试系统

　　根据测试系统原理与方法的不同，一般有感应式传感器法、电容式传感器法、光电位移微分法和活塞端面反射法四种测试系统。其中感应式传感器法测试系统和光电位移微分法测试系统较为常用。

　　3.间接法（气压法）测试系统

　　对于某些类型的液压冲击机械，如气液联合式液压碎石器、氮爆式液压碎石器等，活塞尾部有一个密闭的氮气腔，活塞不可能暴露在外，因此，不能采用末速度法和光电位移微分法测试系统进行设备性能测试，中南大学杨襄璧教授等人提出了一种全新的冲击器测试系统―气压法测试系统。