智能液压冲击器若干基础理论与关键技术的研究

智能液压冲击器是一种能自动调节冲击能和冲击频率的机构，是液压凿岩机、液压破碎锤、液压夯管锤、液压潜孔锤、液压冲击钻等机械设备的核心部件。目前只有德国Krupp公司和法国Montabert公司能产生。本项目针对智能液压冲击器的技术特点，研究智能冲击器内部的气穴、旋涡、喷流等流固耦合振动机理；基于k-ε湍流方程、空泡识别与分离算、RNG气穴仿真模型、LED时变仿真模型和有自动增删功能的网格模型，建立冲击器内部流场流态的数值仿真模型，从而分析其内部各腔室和流道内速度场、压力场和涡量的非线性和混沌特性。研究高速开关阀和锥阀的耦合关系，建立基于射流理论的活塞环隙射流模型、CFD流体动力学有限元模型和冲击器多重耦合全局模型，编全局系统的APDL程序和相应的前处理程序,结合AMESim和CFD软件对系统耦合进行全局仿真和参数优化。建立实验台验证新理论的正确性。将为智能液压冲击器的设计与开发提供指导。

智能液压冲击器是一种能自动调节冲击能和冲击频率的机构，是液压凿岩机、液压破碎锤、液压夯管锤、液压潜孔锤等机械设备的核心部件。目前只有德国Krupp公司和法国Montabert公司能产生。本项目针对智能液压冲击器的技术特点，对智能液压冲击器若干基础理论与关键技术进行了研究，主要研究内容如下：1）智能液压冲击器理论、方法、工作原理与方案研究，内容包括智能液压冲击器模糊控制算法研究，新型液压冲击器控制系统的研究，可控液压冲击器系统的动态性能研究，泵的空化现象研究进展，液压冲击器氮气室预充压力的研究，气动冲击器系统的机理与方案分析。2）针对研究要点“基于剪切射流理论对活塞与缸体圆形缝隙的最优控制方法的研究。我们调整为“基于迷宫密封机理对活塞与缸体圆形缝隙的最优控制方法的研究”。做了液压冲击器迷宫密封的设计研究与仿真分析。3 ）针对研究要点“研究智能液压冲击器的配流方式的研究”，我们提出了一种新型液压冲击器配流阀的结构和工作原理，建立了新型配流阀的非线性数学模型与仿真模型，并对其进行了动态仿真研究，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。4 ）针对研究要点“对液压冲击器内和配流阀内流道流场进行数值计算和三维数值模拟”。我们基于k-ε湍流方程和Fluent计算流体力学软件对液压冲击器内和配流阀内流道流场进行了数值计算和三维数值模拟，探讨了逻辑插装锥阀内的流道速度场、压力场、流线和涡量的非线性和混沌特性，分析了产生涡旋的位置和强度。5）液压冲击器的计算机建模、仿真和全局参数优化方法，内容包括基于NLPQL方法的液压冲击器性能参数优化，液压破碎锤系统结构参数优化分析，液压破碎锤系统建模与仿真，基于AMESim气液联合式液压冲击器的建模与仿真，基于FLOWMASTER的液压冲击器动态特性仿真研究，液压破碎锤的三维建模及改进设计。6 ）智能冲击器的实验研究，内容包括液压冲击器性能测试方法的研究，基于虚拟仪器的液压破碎锤性能测试系统设计，电控液压冲击器控制机制研究与设计。在研究过程中，在国内外期刊和国际会议论文上正式发表研究论文共28 篇，其中被EI、ISTP检索8篇。申请发明专利2项，授权实用新型专利3项。