液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析

资料大小：550KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-03

资料介绍

液压破碎锤破碎混凝土的动力学分析
陈震，黄正祥，黄正华
(1．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094；2．安徽惊天液压智控股份有限公司，安徽马鞍山243071)
摘要：液压破碎锤工作环境十分恶劣，其中活塞杆、钎杆、活塞缸体是其最易失效的零件。针对
YYC300型行程反馈式液压破碎锤，利用S0UDWORKS进行实体建模，在I_S—DYNA中对活塞杆撞
击钎杆、钎杆受力侵彻混凝土的过程进行了刚柔体运动、非线性接触碰撞动力学仿真，获得了液压破
碎锤主要零部件一冲击缸体、钎杆、活塞杆的应力云图以及液压破碎锤的应力集中点在撞击过程中
的应力变化曲线及混凝土破碎情况。依据对混凝土破碎结果的分析，可为选择液压锤型提供依据，
通过对液压锤关键部位应力变化的试验研究，验证了仿真结论的正确性。
关键词：液压破碎锤；动力学仿真；混凝土破碎
中图分类号：TH113 文献标志码：A 文章编号：1671—5276(2013)06-0049-04
Dynamic Analysis of HydraIIlic Hammer 。
CHEN Zhen ．HUANG Zheng—xiang ．HUANG Zheng—hua
(1．Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，China；
2。Giant Hydraulic Tech，Maanshan 24307 1．China)
Abstract：Hydraulic hammers working environment is very abominable．Its piston rod，drill rod and piston cylinder are the most vul_
nerable panS．According to YYC300 type stroke feedback hydraulic breaking hammer，this paper makes a solid model with SOLID’
W ORKS．simulates the dynamics of the rigid and flexible movement，nonlinear collision on the piston rod impact drilI rod and the drilI
rod break concrete under the action of force in LS—DYNA and obtains the stress nephogram of hydraulic hammer main parts—impact
cylinder，drill rod，piston rod and the stress change curves of the hydraulic hammers stress concentration points in the impact process
and the breaking condition of concrete．ThiS results can provide the basis for the choice of hydraulic hammer type．Through the test for
the change of hydraulic hammer key IocaI stress ．the correctness of the simulation results iS verified．
Keywords：hydraulic hammer：dynamics simulation；broken concrete
0 前言
液压破碎锤又称为液压冲击器、液压碎石器，是一种
将液压能转化为机械能的冲击工具，其主要功能为形成冲
击、振动。由于具有良好工作适应性、高工作性能、低噪
声、高效率等优点，液压锤广泛应用于冶金、矿山、道路、建
筑等领域，对岩石、混凝土、钢包、冻土、水泥路面、桥墩、楼
房等坚硬物进行开采、破碎、拆除等作业，此外还可以通过
改变钎杆用于除锈、打桩等作业中。长时间处于高强度的
工作中，对于机械设备的抗疲劳性的要求随之增高，而现
代工程建设中对其破碎、拆除的效率和可适用性的要求也
随之增高，仅仅研究破碎锤中的单个零部件的机械性能已
经不能满足要求，有必要更深入地研究其整个装备的动力
学性能以及其对岩石、混泥土等的破碎情况。J。
目前对液压锤的研究大多仅限于在冲击载荷作用下
对单个部件(如钎杆、活塞杆、工作装置东臂等)的结构动
态响应及其应力分析，杨红等研究计算出液压破碎锤动臂
的前5阶固有频率；谢良喜等对液压破碎锤的活塞杆
在工作情况下进行了研究分析；柴睿等介绍了设计制
造液压破碎锤活塞杆的若干关键技术；杨国平等对活
塞杆和钎杆作了改进并对其改进后的模型进行了应力分
析；针对整个装备的动力学分析以及对混凝土破碎的
研究尚未有相关文章。分析整个部件的应力、研究混凝土
破碎情况对于理清液压破碎锤内在的技术规律，设计出适
用性强的液压破碎锤具有很强的实用意义。本文以
YYC300型行程反馈式液压破碎锤为研究对象，利用LSDYNA
仿真软件对液压破碎锤内部撞击情况及其对混凝
土的侵彻进行数值计算，通过对比分析不同应力集中点的
应力变化以及混凝土开坑情况，利用试验验证了仿真结论
的可靠性。
1 液压破碎锤的工作原理
如图1所示，在液压锤体中，由于受缸体上腔油压作
用的面积A1大于受缸体下腔油压作用的面积A2，且A2
面总是受高压，当 l面从受高压作用变为受低压作用，活
塞开始向上运动时，后缸体内的高压氮气就会伴随着受压
开始蓄能。
初始时，活塞和阀都处在它们的下端位置，缸体上腔
A1受低压作用，缸体下腔A2和阀的高压腔A3无论何时
总是受高压作用，而与回油口连接的低压端A4始终处于
低压状态。低压腔与缸体转换腔相连接，这时与缸体转换
腔相连的A5受低压，所以在活塞向上运动之前缸体转换