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新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究

作　者: 丁问司
导　师: 杨襄璧
学　校: 中南大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 压力反馈氮气爆炸机电一体化液压冲击器柔性数学模型面向对象仿真气压法高速开关阀锥阀反弹单片机模糊控制
分类号: TD422.5
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

本文在分析国内外液压碎石冲击器技术现状的基础上，突破传统的冲击器工作模式，首次推出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的氮爆式机电一体化液压碎石冲击器。新型冲击器在工作原理、结构方式、控制方法、检测手段等方面的一系列创新使得其成为一种具有时间柔性、空间柔性、对象柔性、环境柔性、互换柔性、软件柔性等多种柔性品质的柔性冲击器。它可实现冲击能、冲击频率的独立无级调节，能够根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数，实施柔性冲击，具有智能。文章在建立了新型冲击器的非线性数学模型的基础上，进一步建立了新型冲击器的面向对象的仿真模型，并对压力反馈氮爆式液压冲击器系统进行了仿真研究，系统、深入地研究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响，从中获得了有关对压力反馈氮爆式液压冲击器运动规律性的认识。文章突破传统的冲击器测试方法，首次提出用于冲击器输出参数测量的气压法，很好的解决了传统测试中许多无法解决的矛盾，可方便地用于各型冲击器的在线测试。文章还首次提出以活塞冲击反弹时引起的氮气腔压力变化率转化为活塞速度并以此作为对工作介质物理特性变化的判断依据，从理论和实践两方面验证了这一判断的可行性。本文还建立了新型液压冲击器的单片微机控制系统，并运用模糊控制策略，实现了对新型冲击器的工作输出参数进行模糊控制。按照文章所确定的设计理论，研制出了新型冲击器原型机DBS-500，在其基础上进行了大量的实验。实验结果表明新型冲击器达到了设计目的，实验采集的数据所反映的压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器的运动规律与仿真所获得的规律一致，证明了理论研究的正确性，实验达到了预期效果。以上这些研究成果的综合，形成了一个较完整的以压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器为基础的柔性冲击器设计研究体系。文章中柔性冲击理念的提出和柔性冲击器的研制将对冲击运动理论的研究和冲击器行业的发展产生重大而深远的影响。除此之外，文章中所形成的新型冲击器设计理论和冲击参数测试方法，对于目前冲击器的设计、制造、监控和维护具有重要的理论价值和现实意义。

全文目录

内容提要  4
中文关键词  4-5
英文摘要  5
英文关键词  5-6
第一章绪论  6-19
  1．1 国内外液压碎石器的发展现状  6-9
  1．2 液压碎石器的类型、结构及基本工作原理  9-12
  1．3 液压冲击器设计理论研究体系概况  12-17
  1．4 课题来源、研究重点及研究意义  17-19
第二章压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石器总体方案研究  19-36
  2．1 液压碎石冲击器设计要点研究  19-20
  2．2 能量调节方式与压力反馈原理  20-24
  2．3 新型氮爆式液压碎石冲击器原理、设计原则及方案比较  24-31
  2．4 新型液压冲击器的优势技术  31-36
第三章氮气爆炸式液压冲击器设计理论  36-51
  3．1 液压冲击器线性研究  36-37
  3．2 冲击器各运动学参数间的关系  37-40
  3．3 冲击器主要结构参数与运动学参数的关系  40-41
  3．4 系统流量、能耗及效率  41-44
  3．5 高压蓄能器设计  44-45
  3．6 回油蓄能器设计  45-47
  3．7 活塞系统设计  47-48
  3．8 氮气腔的研究  48-50
  3．9 回油储油腔研究  50-51
第四章新型分体式配流阀研究  51-61
  4．1 配流阀系统的基本要求  51
  4．2 高速开关阀性能研究  51-55
  4．3 逻辑插装锥阀性能研究  55-61
第五章压力反馈氮爆式液压冲击器系统动态仿真研究  61-86
  5．1 压力反馈氮爆式液压冲击器系统数学模型  61-67
  5．2 面向对象的氮爆式液压冲击器系统仿真模型  67-73
  5．3 氮爆式液压冲击器工作性能仿真研究  73-86
第六章压力反馈氮爆式液压冲击器控制系统设计  86-96
  6．1 控制系统形式及控制要求  86-87
  6．2 控制系统硬件组成  87-93
  6．3 控制系统软件实现  93-96
第七章液压冲击器冲击性能测试方法研究  96-111
  7．1 液压冲击器冲击性能及其影响因素  96-98
  7．2 液压冲击器的性能考核与测试方法  98-101
  7．3 液压冲击器冲击性能测试新方法——气压法  101-111
第八章压力反馈氮爆式机电一体化冲击器模糊控制策略研究  111-123
  8．1 冲击系统活塞回弹及波动力学分析  111-114
  8．2 冲击系统活塞回弹实验研究  114-116
  8．3 氮爆式冲击系统模糊控制方式  116-123
第九章机电一体化柔性冲击器系统实验研究  123-143
  9．1 实验系统设计  123-126
  9．2 实验结果分析  126-143
第十章全文结论  143-146
致谢  146-147
作者近期公开发表的学术论文  147-148
参考文献  148-152

新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究

内容摘要

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