本站原创关键词 机电一体化；新型压力；液压冲击器；系统；研究
A 文章编号 1674-6708（2012）79-0185-03
随着18世纪水压机的问世，液压系统就不断地得到了应用和创新，目前，已经应用到各个机械领域中，该系统的本体结构具有很好的稳定性，不仅满足了动力学要求，而且具有很大的工程应用价值。因此，对机电一体化的新型压力反馈式液压冲击器系统研究有其必要性。
1 新型压力反馈式液压冲击器的工作原理
在对新型液压冲击器研究过程中，依据其内部的活塞运动情况，将其分为两个阶段进行研究，一是回程运动，一是冲程运动，以下进行具体的说明：
1）回路工作
对于回程运动的工作原理，在这里以图1进行简单的分析：图中中是高压小流量泵，其在系统的应用主要是为了推进系统进给运动的实现，而对于低压大流量泵来讲，其主要用途是为了快速运动的实现。在系统运行的过程中，由源自于液压泵的油，会经过单向阀，而此时，与液压泵中的油，共同工作，进而为系统动作提供所需要的油。
另外，在工作进给过程中，由于在外界因素和系统本身因素的影响下，系统的压力会有效地提升，这时，就需要将将卸荷阀打开，降低液压泵的负荷，并且将单向阀关闭，这时，系统所需要的油的，只由液压泵来完成和实现。
1-高压小流量泵；2-低压大流量泵；3-卸荷阀；4-单向阀；5-溢流阀
2）冲程工作
在回程工作过程中，由于系统的负载加大，系统压力会有所上升，为此，需要在打开溢流阀，在溢流阀的作用下，调整压力值，等达到系统所要求的定值即可，这时，在压缩氮和压力差的作用下，活塞开始加速冲程。
在工作一段时间后，整个系统的负载就会下降，当达到某一定值时，必须要将溢流阀关闭，将换向阀复位，进而接着进入下一个循环过程。
2 系统模型构建
液压冲击器，简单来讲，就是一个阀控活塞控制系统，是以液体为主要的能量传递介质的，在通常情况下，在分析活塞所受的作用力时，是存在着很大困难的，一方面，是由于其所受的作用力比较复杂，另一方面，是由于其所对应的运动规律也比较复杂，所以，在实际工作中，要想建立数学模型，以液压冲击器的实际情况为依据，难度很大。因此，为了解决以下问题，需要做到以下几点：
首先，要构建一个有效完善的系统模型，必须要明确液压冲击及其产生液压冲击的主要原因。在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。经过相关的理论和实践研究发现，导致液压冲击产生的因素大体有以下方面：一、液流通道迅速关闭或液流迅速换向使液流速度的大小或方向突然变化时，由于液流的惯力引起的液压冲击。二、运动着的工作部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击。
三、某些液压元件动作失灵或不灵敏，使系统压力升高而引起的液压冲击。
其次，采有假设法进行问题分析。在系统工作过程中，可以进行以下几点假设：一、系统内油量恒定，没有变化；二、整个工作过程，温度保持一致，没有变化；三、时间忽略和气态变态为理想的绝热状态。在这样的假设条件下，可以得到的数学模型为：
1）活塞动力2）溢流阀模型
其中，m-活塞的质量；d-活塞密封圈直径；P-回油压力
3 数值仿真分析
经过以上数学模型的分析，在这里建立仿真数学模型，具体如图所示。在仿真模型中，既有换向阀的仿真，也是活塞的仿真，与此同时，还实现了回程运动和冲程运动的循环与转换：
图中液压回路，液压泵流量为25L/min，油液密度可达900kg/m3，阀的调定压力为0.5N，负载可以达到80 000N，而液压缸无杆腔面积=50cm2，有杆腔面积=25cm2，节流阀通流截面积=0.2cm2，节流阀前后压差=0.4MPa，油液密度=900kg/m3，节流阀开口面积AT=0.62cm2，忽略管路其它损失。
3.1活塞力平衡方程
3.2活塞向右的运动速度
通过节流阀的流量：
3.3通过溢流阀2的溢流量
3.4回路效率
那么假定图中液压泵，在某一工作状态下，所承受的工况压力达到了4N，而泵的实际流量为50L/min，那么此时，液压泵的总效率为：
当泵的输入功率=4KW时，液压泵的总效率：
若是泵压力为0时，泵的流量=54，液压泵的容积效率和机械效率则为：
4结果分析
1）在仿真过程中，由于所设定的不同压力值，那么活塞的频率、位移、速度这些参数值都发生了变化，若是调定压力值增学位论文www.808so.com
加，那么冲击力也会增大，而频率却会降低，当增加到某一个值时，进而就会发生系统异常；
2）在液压系统中，如果冲击器受到单次冲击，那么其所对应的频率一定会发生变化，尤其是流量不断增加的情况下，系统的冲击频率更加迅速提升，可以活塞末速度以及活塞行程却没有明显的变化，因此，根据这些数据分析，可以知道，在充气压力不变的情况下，若是流量发生了改变，那么频率就会发生变化，并且可以得到很好的改善，这样，整个系统的损失也会明显下降；
3）在保证供油量以及压力值不变的情况下，使得充气压力发生改变，这时，会发现冲击器的各项参数发生变化，其性能也发生了变化，在充气压力不断增大的过程中，所对应的冲击频度不断上升，而对于单次冲击的效果却没有明显的变化，而且还有了一定的减小。因此，在设计时，要想达到所预期的设计结果，就要控制压力充气范围，以实际系统为标准，否则也会发生异常现象，甚至于发生死机以及无力的现象。5 注意事项
1）在液压系统中，还有一个重要的部件，那就是蓄能器。在系统中，蓄能器容积大小与液压系统密切的关系，对系统运行有着直接的影响。为此，需要加强对蓄能器的全面了解：首先，蓄能器在液压系统的主要作用：储蓄能量，供系统良好运行，同时，为液压系统提供所需要的瞬间能量；吸收液压冲击，稳定液压压力。其次，对于蓄能器而言，在液压系统中，不仅与其作用有关，而且与其大小有着密切的关联，比如就皮囊充气压力而言，并不是越大越好，而是要在满足系统正常工作及其需求的情况下，越小越好，只是这样，才能保证系统正常运行。三、合理选择蓄能器，在选择蓄能器的过程中，主要是根据其用途进行选择，一方面，要保证系统运行所需要压力，为系统提供强大的应急动力源，另一方面，要在较短的时间内，为系统提供大量的压力油；
2）在系统运行的过程中，可能会经常遇到液压系统的压力经常瞬间达到很高的情况，这样，会对液压系统中的原件和仪表造成很大的冲击力，从而造成对原件的损坏，因此，为了减少这种冲击力，可以采用用定量泵以及换向阀，换向阀最好是O型，这种阀的特点就是动作灵敏，与此同时，还需要在输入、输出口叠加溢流阀来提升系统的稳定性，这样，不仅可以有效地释放系统运行的压力，加强对原件的保护，而且提升了系统的稳定性和灵敏度；
3）在液压系统中，要实现维持系统压力、减小气动冲击或压力脉动、补偿泄漏等功能，就需要对系统的功能和构造进行分析，为其系统和实际情况为基础，完善各项功能，提供系统的运行效率，进而创造更大的效益。比如液压囊式储能器，由于在里面没有内囊，所以，通常情况下，其体积要比储能器的体积大，而对于气体的压力而言，也只有10公斤，所以，与液压压力相比，有一定的差距，而要想进行气体压缩量，也是存在一定的限制的，因此，只有靠体积来弥补；
4）系统要保证足够的润滑油，否则会导致冲击器系统磨损或损坏，这是由于在系统中，若是润滑油达不到冲击器的冲击结构（气缸），就会产生巨大的摩擦，因此，需要加强检修和维护，认真检查润滑装置，从冲击器顶部往油或增大压气含油量，加强对系统的保护。
6结论
总而言之，新型压力反馈式液压冲击器系统是建立在多种力学原理和数学原理上的一体化平台和体系，因此，在设计时，一定要从实际出发，认真分析本体结构的载荷情况，提高设计的实际运用价值。
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