新型液压冲击机械的工作原理与控制方案设计分析

　　0引言

　　与一般的液压机械不同，液压冲击器的负载是冲击活塞运动的惯性力。因此，液压冲击器系统压力波动的幅值大、频率高，同时又要求驱动它的液压动力源(泵)具有良好的调节性能。普通的齿轮泵和叶片泵是难以满足其工作要求的，轴向柱塞变量泵由于具有很好的动态调节特性因而适合液压冲击器系统的工作要求。根据其变量机构工作方式的不同，柱塞变量泵有手动(伺服)变量泵、恒压变量泵、液控变量泵和电液比例变量泵几种类型。

　　1理论分析

　　液压冲击器正常工作时，其输入参数是系统的压力和流量，输出参数是冲击能、冲击频率和冲击速度。为了正确的使用液压冲击器，对其工作参数进行合理的调节，给出液压冲击器的输出性能参数方程是十分必要的。本文把冲击器工作流量或压力与各输出性能参数间的函数关系———输出性能参数方程定义为液压冲击器的流量-力特性。

　　由抽象设计变量理论，可得：

　　分析上述各式不难发现，影响液压冲击器输出工作参数(E、f、N)的独立变量—控制变量只有两个:液压冲击器工作流量Q(或工作压力P)和活塞回程加速行程Sj，当冲击器结构一定时，输入冲击器的流量或压力就成了调节其输出性能参数的唯一控制变量。即液压冲击器档位一定(Sj=Const)时，其工作参数的变化只取决于工作流量Q(或工作压力P)。如前所述，采用行程反馈控制方式的液压冲击器一般不超过三档(即在缸体上设置三个回程反馈信号孔)，其冲击能E和冲击频率f在调节过程中是同向变化的，而且调节的范围很小，致使出现了大装机容量低效率的不合理现象。

　　为克服上述缺点，根据有关理论，本文选择恒压变量泵作为液压冲击器的驱动能源由式(5)、(7)、(9)、(10)可知，液压冲击器最终输出工作参数取决于工作压力P和活塞回程加速行程Sj，冲击能E与PSj的乘积成正比;而冲击频率f与P的平方根成正比、与Sj平方根成反比。

　　为克服传统的单档和多档液压冲击器活塞回程加速行程Sj不可调或只能有级调节的缺陷，本文推出了一种新型结构的液压冲击器一一变行程液压冲击器。

　　该液压冲击器的创新技术就在于设置了一个变行程调节机构，利用该机构把推进器施加于冲击器上的推进力F，和系统工作压力P作为调节活塞回程加速行程Sj(活塞行程S)的控制变量，当这两个控制参数合理匹配时，便可实现活塞回程加速行程Sj(活塞行程S)的无级调节，最终达到无级调节液压冲击器输出工作参数的目的。

　　2新型液压冲击器工作参数调节原理