液压冲击器结构参数、动力学参数及控制算法的优化提供了设计和验证的平台,从而可以对液压冲击器的关键技术(包括机构设计、运动学与动力学建模的验证、控制方法的可行性验证、控制效果的可视化分析等)进行仿真研究,对所提出的方案进行优化设计。为液压冲击器虚拟样机的技术路线图。
液压冲击器关键零部件强度分析虚拟样机技术路线根据液压冲击器的工作原理和结构尺寸,利用Pro/e建立此冲击铲的三维实体模型,首先把其导入Ansys中。活塞杆和铲头都是高频率的运动零件,受到频繁的冲击,因此这里对活塞杆和铲头进行强度分析。单元选得越多,计算结果就越精确,但计算量也就越大,为了减小计算量,这里取铲头的1/4进行分析,为从不同侧面观察到的应力云图。由可知,内部所受的应力要比表面的应力大,而且铲头尖端受到的应力*大,约为131MPa,但这远小于铲头的屈服极限,因此铲头的强度满足要求。
液压冲击器的虚拟样机分析把液压冲击器模型导入到Adams中,此模型如示。由于液压冲击器的配油阀设计的是特殊部件,不是标准阀体,而Adams中的液压系统仿真部分只提供了一些常用的液压元件,例如方向控制阀、溢流阀、减压阀等,因此其液压系统仿真模型不能被直接搭建起来。这里根据配油阀的功能和动作的分析,采用两位两通阀、两位三通阀和溢流阀的组合来建立配油阀的仿真模型。然后与液压冲击器的三维实体模型相结合,建立此冲击器的整体液压系统仿真模型,。
利用液压冲击器的动力学分析,对高压氮气室、密封圈的摩擦、活塞杆与铲头的碰撞、液压油压力和流量等进行设定。根据工作原理,进行零部件间的运动设定。模型建立和设定工作完成后,下面就进行液压冲击器的仿真分析。活塞杆的运动曲线、活塞的常高压腔和变压腔的压力变化曲线如。从5Adams中冲击铲的实体模型液压系统彷真模型1活塞杆的位移2常高压腔压力3变压腔压力活塞杆行程为90mm时的位移、常高压腔和变压腔的压力变化曲线可以看出,在活塞杆回程时,活塞的常高压腔中的压力是增加的,虽然存在突变,但总的趋势是上升的,而且回程时压力的峰值是一个周期变化的压力*大值,因此,系统压力作为反馈信号的工作原理从仿真上证实了其是可行的。回程的压力曲线突变,是因为的切换是需要一定时间的,如果常高压腔和油路、变压腔等在阀没有完全切断时依然相通,常高压腔的压力就不会增加很快,完全切断时,常高压腔的压力不能泄到此液压系统的其它部分,常高压腔中的压力迅速增加。
结论通过对水下液压冲击铲的分析、建模与虚拟样机仿真,检验了工作原理的正确性;对活塞杆的强度、运动、活塞的两腔压力等进行了仿真分析,证明了原理的可行性。虚拟样机仿真研究能够在样机加工制造前对设计进行全面的检验,能够发现在传统的设计阶段难以发现的错误,及时修改,为设计制造的一次成功提供了可靠的依据。