液压冲击器独立调节能频的控制

　　0　引言

　　智能型冲击器[1]可根据前次的打击阻力来决定输出,并控制冲击能量。岩石越硬,每次打击的能量越大,而冲击频率降低,冲击功率将保持恒定。在有限的冲击功率下,扩大冲击能和冲击频率的调节范围,实现冲击能与冲击频率的独立调节,可增加液压冲击器对工作对象的适应能力,满足实际工程对破碎岩石的需要。

　　1　独立调频/调能液压冲击器

　　1·1　液压系统设计

　　由压力反馈液压冲击器[6]、压力变量油泵HD和标准控制阀构成的全液压独立调频/调能液压冲击器的液压系统如图1所示。

　　液压冲击器采用压力反馈式[2],压力变量油泵HD排量与控制压力成正比,改变控制压力,即可改变泵的排量;由先导阀JF输出的控制压力PK、PX与操纵手柄的转角成正比;WH为液控二位四通换向阀,用于控制液压冲击器的开与停;减压阀DR[7]将主油路的油压降低供控制回路使用。系统启动后,变量泵HD处于卸荷状态,此时泵排量最小并通过溢流阀卸荷,同时控制回路通过减压阀DR建立工作油源备用。

　　液压冲击器通过先导阀JF控制[12]。当先导阀JF手柄向左转动,左边的直动减压阀工作,输出控制压力PK至油泵,油泵的排量随PK的大小变化,手柄的转角越大,则PK越大,泵的排量也越大,从而可通过控制先导阀JF手柄转角控制泵的排量,达到控制液压冲击器的频率f。当手柄向右转动时,右边的直动减压阀工作,输出控制压力PX至液压冲击器,液压冲击器的工作压力随PX的大小变化,手柄的转角越大,则PX越大,液压冲击器的输出冲击能也愈大,通过控制先导阀JF手柄的转角也能控制液压冲击器的冲击能E,即可同时控制液压冲击器的两个输出参数。

　　当手柄向前搬动时,两个直动减压阀同时工作,输出两路控制油,同时控制泵的流量和液压冲击器的工作压力,即同时控制了液压冲击器的冲击能E和冲击频率f。由于液压冲击器在使用时的冲击功率一定,当遇到坚硬工作对象,需要高冲击能时,这时可以向前左45°方向转动先导阀JF手柄,即可获得大冲击能和低频率工况。当作业对象需要小冲击能时,可将先导阀JF手柄向前右45°方向转动,可获得小冲击能和高频率工况。

　　1·2　系统结构模型

　　图2所示为新型压力反馈式液压冲击器简化后的结构模型[4]。图2中上部为活塞,下部为换向阀和先导阀。活塞的中间腔(P1)和换向阀的左腔(P3)是常压腔,而P2、P4分别为活塞和换向阀的控制压力。

　　1·3　数学模型

　　建立系统数学模型,必须对系统的各个运动状态进行分析[8]。根据活塞、换向阀、先导阀以及蓄能器的相互运行关系,建立数学模型。