液压冲击器性能测试方法的研究

　　液压冲击器是一种特殊的液压机具，它集控制阀、执行器、蓄能器等液压元件于一身，控制阀与执行器相互反馈控制，自动完成活塞的往复运动，将液体的压力能转化为活塞的冲击能。

　　在冲击器研究和设计过程中，冲击器生产厂商采用经验方法进行设计并标定冲击器的冲击功和频率，这种方法只能粗略地计算出冲击功和频率，而不能反映出活塞在整个工作周期中的运动情况，计算结果与实际情况相比，存在较大的误差。部分科研机构运用计算机仿真方法来研究冲击器的运动学特点，但是由于建立的数学模型都是基于某些假设，存在一定的偏差，其结果的可靠性有待检验。因此，冲击器性能参数的正确测定对其理论模型的建立与验证、技术性能评价、结构设计与改进以及冲击器使用寿命的提高等都具有重要意义[1 -2]。

　　1 液压冲击器冲击性能的定义

　　冲击能和冲击频率是冲击器的两个主要参数，是衡量冲击器优劣的关键，冲击器的设计主要围绕这两个参数进行，必须对其准确测量。液压冲击器冲击能定义为: 在规定条件下，液压冲击器活塞单次冲击所具有的能量，以 E 表示冲击能，单位为焦耳 ( J) 。

　　液压冲击器冲击频率定义为: 在规定条件下，液压冲击器活塞每秒钟的平均打击次数。一般以 f 表示冲击频率，单位为赫兹 ( Hz) 。

　　上述定义中的 “规定条件”，是指输入液压冲击器的油液流量和压力、液压油的黏度与温度、钎杆的长度与直径、破碎作业对象 ( 如岩石等) 对液压冲击器的轴向压力等各项条件。只有在规定的条件下，用完全相同的检测方法，得到的冲击能和冲击频率才具有可比性[3]。

　　2 液压冲击器的测试方法

　　2. 1 应力波法

　　应力波法是指冲击活塞冲击钎杆后在钎杆上产生应力波，然后通过测定应力波的波形来测定冲击能。由波动力学理论可知，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，根据冲击器活塞形成的冲击应力波能量计算冲击功。

　　应力波法是在钎杆的适当位置粘贴应变片，以测量活塞撞击钎杆而产生的轴向力 σx，应用下式计算得到冲击能

　　式中: A 为贴应变片处钎杆的截面积;

　　C 为钎杆中的声速;

　　K 为钎杆材料的弹性模量;

　　σx为钎杆的轴向应力;

　　t 为轴向应力持续时间。

　　σx为变量，所以用积分求冲击能。

　　应力波法测定冲击机构的冲击能存在以下问题:

　　( 1) 冲击频率和冲击能测定条件不一致 ( 冲击能是在冲击吸能装置上测得，而冲击频率以实际冲击的测试值为试验结果) ，所以计算的冲击功不准确。