HC80型气动冲击器的优化设计探讨

3.0 闻远设计 2023-02-23 162 4 14.02KB 2 页 2光币

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HC80 型气动冲击器的优化设计探讨

液压与气压传动论文范文第三篇：HC80 型气动冲击器的优化设计探讨

　　摘要：在岩土工程穿凿作业中，气动冲击器被广泛应用于多种中、高硬的可钻性差的坚韧

性岩石开凿。开凿过程中，要求气动冲击器具备良好的排岩效果、低的岩渣重复破碎率、高的

钻头耐磨性和钻进效率。通过对 HC80 型气动冲击器的优化设计，利用最新凿岩理论进行设计

计算，验证证实结构优化后具有理想能量传递效果，具有凿岩速度快、耗风量低的优点。气动

冲击器采用先进的热处理工艺，保证稳定的使用性能、较高使用寿命。优化后前接头和与外缸

采用多头螺纹连接结构设计，方便钻头拆卸和维修维护。

　　关键词：气动冲击器；冲击工作机制；机械结构；优化设计；

　　 Abstract:In　rock　and　soil　engineering,pneumatic　hole　impinger　is　widely　used　in　many　kinds　of　

hard　and　tough　rock　with　poor　drillability.　In　the　process　of　drilling,it　is　required　that　the　pneumatic　

hole　impinger　has　good　effect　of　discharging　rock,low　rate　of　repeated　crushing　of　rock　slag,high　wear

resistance　of　the　bit　and　drilling　efficiency.　The　design　and　calculation　based　on　the　latest　drilling　

theory　has　the　ideal　energy　transfer　effect,fast　drilling　speed　and　low　air　consumption.　It　adopts　

advanced　heat　treatment　technology　to　ensure　stable　performance　and　high　service　life.　The　front　

connector　and　the　outer　cylinder　are　connected　with　multiple　screw　threads,which　is　convenient　for　bit　

disassembly　and　maintenance.

　　 Keyword:pneumatic　hole　impinger;　working　mechanism　of　impulsion;　mechanical　structure;　

optimum　design;

　　 0　引言

　　冲击器的设计和应用理论基础是冲击钻进岩石过程中的力-凿深特性和能耗传递特性。同

时，也是结构优化设计、装置配备及预测凿速的重要依据，更是智能控制策略制定的重要根

据。汉阳大学机械工程系 Hak-Soon　Kang 等[1]开发了冲击能分析工具，分析了不同岩石硬度下

对钻孔速度和冲击能力的影响。韩国机械与材料研究所 Jaho　Seo 等[2]建立了一套实验测试系

统，评估了冲击能耗和冲击频率等关键性能参数。我国开山重工股份余永高等[3]设计研发了

QCK90 型中气压快冲型冲击器。优化后的冲击器增加了冲击活塞和冲击气缸的工作寿命，极

大降低了冲击钎头尾部的断裂几率。中南大学徐海良等[4]利用数值分析软件对气动冲击器活塞

运动规律进行了解析，总结出了活塞运动影响因素，得到了机械结构参数和冲击性能间的联

系，提高了冲击器工作可靠性和效率。

　　 1　冲击器优化设计过程

　　 1.1　冲击器工作原理简介

　　气动冲击器在撞击钎头进行凿岩的过程中，压缩空气驱动活塞墙体内的活塞做冲程-回程

的往复运动。冲击过程中的冲击动能以应力波[5]的方式传递到冲击钎头，冲击钎头获得高速冲

击初速度，然后冲击岩层，达到破碎效果。与此同时，通过冲击活塞中通孔的一部分压缩空气

在冲击孔底形成吹散面，将岩石碎屑排出，提高了冲击效果。

　　 1.2　冲击活塞运动分析

　　对冲击器活塞受力进行简化，忽略阻尼力等。气动冲击器工作时，冲头朝下，根据牛顿第

二定律可知冲击活塞运动加速度方程如下

　　式中，a为冲击活塞的加速度，单位 m・s-2;M 为冲击活塞质量，单位 kg;pi 为冲击器缸体

和活塞之间构成的各腔体内压缩空气压力，单位 MPa;Ai 为冲击气缸各腔体内压缩空气压力作

用面积，单位 m2;g 为重力加速度，单位 m・s-2.

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HC80型气动冲击器的优化设计探讨液压与气压传动论文范文第三篇：HC80型气动冲击器的优化设计探讨　　摘要：在岩土工程穿凿作业中，气动冲击器被广泛应用于多种中、高硬的可钻性差的坚韧性岩石开凿。开凿过程中，要求气动冲击器具备良好的排岩效果、低的岩渣重复破碎率、高的钻头耐磨性和钻进效率。通过对HC80型气动冲击器的优化设计，利用最新凿岩理论进行设计计算，验证证实结构优化后具有理想能量传递效果，具有凿岩速度快、耗风量低的优点。气动冲击器采用先进的热处理工艺，保证稳定的使用性能、较高使用寿命。优化后前接头和与外缸采用多头螺纹连接结构设计，方便钻头拆卸和维修维护。　　关键词：气动冲击器；冲击工作机制；机...

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