MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真.docx

1、MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真摘 要 液压破碎锤是工程机械的辅助机械，我国整个社会工业化进程尚未完成，大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。未来工程方面对各类现代化机械设备的需求将会越来越大，给液压破碎锤等提供了大量的市场机会。因此要求对液压破碎锤性能上进行改进，提升产品的品质，能够提高工作效率，使其更有效的应用于工程建设。本文分析了当今液压破碎锤的国内外现状及未来发展趋势，描述了液压破碎锤的研究现状和设计理论。完成了着重两方面的研究：第一，对液压破碎锤的线性运动状态进行合理的假设和分析。第二，利用MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真和计算分析。 本论文工

2、作注重理论研究，研究过程中取得的结果与实际相符合，为液压破碎锤的深入研究打下了良好基础。关键词： 液压破碎锤；运动状态；液压系统；动态仿真；MATLAB计算分析Abstract The hydraulic breaking hammer is assisted of Construction Machinery,our country as a whole has not yet completed the process of industrialization and a large number of railway,highway,water conservancy will be c

3、arried out.Future projects of all types of modern machinery and equipment will be increasing on demanding for construction machinery,such as hydraulic hammer to be provided a large number of market opportunities.Therefore,a hydraulic hammer will be improved performance.The maker will enhance the qua

4、lity of their products,improve work efficiency and more effective so that it applies to engineering construction. In this thesis,it analyses the hydraulic breaking hammer of the current status and future development of domestic and international trends,and describes the study of hydraulic breaking h

5、ammer of the current situation and design theory.The paper highlights two aspects of research：Firstly,hydraulic breaking hammer of the state of linear movement and analysis of reasonable assumptions.Secondly,the use of software MATLAB to hydraulic breaking hammer of the hydraulic system modeling,sim

6、ulation,calculation and analysis.In this paper,it focus on the theoretical research,and the course of the study results would coincide with the actual Hydraulic Breaker for the in-depth has laid a good foundationKey Words： Hydraulic breaking hammer； Movement； Hydraulic system； Dynamic simulation； Ca

7、lculation and analysis of MATLAB目 录附录3:MATLAB解微分方程程序 III1.1 前言 11.1.1 液压破碎锤的功能特点 11.1.2 液压破碎锤的技术特点 11.2 国内外液压破碎锤技术现状与差距 21.2.1国内外液压破碎锤的发展现状 21.2.2液压破碎锤存在的问题 31.2.3液压破碎锤的发展趋势 31.3 液压破碎锤的研究现状及设计理论研究 41.4 论文研究的背景及意义 41.5 本论文研究的内容 42.液压破碎锤结构及基本工作原理分析 62.1液压破碎锤的结构形式 62.1.1液压破碎锤的基本组成 62.1.2 液压破碎锤各部件的作用 62

8、.2 液压破碎锤的基本工作原理 73. 液压冲击机构工作机理分析 103.1建立冲击机构数学模型的假设条件 103.2 液压破碎锤冲击过程的数学模型 103.3液压冲击机构的工作状态分析 113.4 用MATLAB语言对液压破碎锤的冲击过程的仿真研究 13结论 144. 总结与展望 154.1 总结 154.2 展望 15参考文献 16致 谢 17附录1：KD60液压破碎锤数据 18附录2：液压破碎锤数学模型详细推导过程 19附录3:MATLAB解微分方程程序 201.绪 论1.1 前言 液压破碎锤是一种新型的破碎工具，它在工作过程种必须以动力源、工作介质及能量转换为基础才能运动工作的。这里动

9、力源是液压泵，而工作介质就是虽常用的液压油。运动过程中把液压能转换为机械冲击能，即以液体压力驱动液压缸种的活塞往复运动对外作功，并对外输出能量束进行工作。工业水平的日趋提高使得部分发达国家制造出了不同类型的液压破碎锤，并先后被广泛应用于各项工程中。 经过40多年的发展和国内外科技人员的不懈研究，液压破碎锤已经从当初结构复杂、功能单一的形式发展到现在产品多样化、系列化的局面。目前液压破碎锤的种类繁多 ，如韩国水山系列15 种，工兵系列11 种，日本 FURUKAWA 公司有14 种等，并且商家还可根据用户的需要进行设计生产。我国的液压破碎锤经过几十年的研究，也取得了很大的进展，如长沙矿山研究院研

10、制的SYD-400 型、SYD-1200 型和SYD-2000型液压破碎锤及北京科技大学研制的YS-5000 型液压破碎锤，均已通过部级鉴定；中南大学对液压破碎锤多档和独立无级调频调能方面也进行了卓有成效的研究 。破碎锤、凿岩机等一些冲击锻打机械的基本原理相同，统称液压冲击器。液压破碎锤可分为单人操作手持式和与大型机械配套的大型机载式。而在当今，由于大量的工程建设等，就需要大型的机械来运转，所以液压破碎锤更多被作为一种辅助设备。1.1.1 液压破碎锤的功能特点液压破碎锤是一种非常重要的高效作业工具，主要用来完成以下工作： （1）液压破碎锤主要应用于一般各项破碎作业，比如：混凝土破碎岩石的剥离：

11、各种建筑物的拆除与破碎；聚石场的采石作业或者岩石的破碎；隧道的岩石破碎等。 （2）现在国家要求绿色环保，所以有些液压破碎锤成为典型的环保型产品具有噪声和粉尘控制功能。 （3）有些液压破碎锤除了破碎功能外，还具备了一些以往破碎锤不能具备的功能，比如：自动润滑的功能，陆上和水下作业功能等。 （4）对于大型的液压破碎锤由于它外壳可安装，以便利用他安装外壳来进行简单的搬移工作。1.1.2 液压破碎锤的技术特点 液压碎石器历经四十余年的发展，虽品种繁多，各具特色，但不乏有其共性之处，表现在以下几个方面: 参考文献1 何清华主编.液压冲击机构研究设计.长沙：中南大学出版社，2009.10.2 齐晓杰，吴涛

12、，安永东主编.汽车液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2010.7.3 余志生主编.汽车理论.北京：机械工业出版社，2009.3.4 濮良贵主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2006.5.5 刘鸿文主编.材料力学.北京：高等教育出版社，2004.1.6 成大先主编.机械设计手册（第1至5卷）.北京：化学工业出版社，2002.7 大连理工大学工程图学教研室主编.机械制图.北京：高等教育出版社，2007.7.8 杜建根，陈庭吉主编.工程力学.北京:机械工业出版社，2002.7.9 周博，谢东来，张宪海主编MATLAB科学计算M.北京：机械工业出版社，2010.5.10 林红，杨国平，王习兵等

13、主编.液压冲击器回程运动和冲程运动仿真研究J-机床 与液压 2008.5.11 李静主编.液压破碎锤贯穿螺栓的强度分析J硕士 200612 许同乐，夏明堂. 液压破碎锤的发展与研究状况J13 Yin Yaobao ，Huang Jiangqing , Xiong Wenxue , Yoshito TANAKA3，Shen Yaochong.Modeling and Analysis of Hydraulic Pile Hammer SystemJ14 Shirong YAN ,Jian Xu. Study on Dynamic Characteristics of a Hydraulic Ha

14、mmerJ15 Li Yongtang ,Lei Bufang.RESEARCH OF THE DYNAMIC CHARACTERISTICS ON A NE HYDRAULIC SYSTEM OF ELECTRO- HYDRAULIC HAMMERJ 16 Xie Liangxi，Qian Li.Mechanics Analysis on Piston in Hydraulic HammerJ致 谢 首先，感谢父母亲对我的培养。是父母亲养育了我，教育了我，给了我这一切。就要毕业了，我会加倍努力去学习去拼搏以报答父母亲的养育之恩。本设计是在赵显新老师的悉心指导下完成的。在本科生学习阶段及整个毕

15、业设计过程中，从课题的选择一直到毕业设计的最终完成，赵老师给了我很大的帮助。赵老师渊博的学识、严谨的治学作风、求实的科学态度深深地感染了我，促使我在本科生期间很好地提升了自己的能力。在此，对赵老师在我本科生学习期间给予的培养和帮助表示衷心的感谢和敬意!在本次设计的过程中，我还得到了学院其他老师的大力帮助，他们对我的毕业课题在很多方面给出了好的意见，帮我解决了许多实际中遇到的困难，并提供了很多宝贵的资料，在此向他们表示深深的谢意!同时感谢班级同学在本科生期间的对我的帮助!附录1：KD60液压破碎锤数据A1-直径D=136；d=126A2-直径D=136；d=128向上位移X=75活塞下端面到达控

16、制口；活塞体积：按端面直径D=136，长700计算；氮气室V：按直径D=138，长300计算；工作流量：100工作压力：16工作频率：400活塞密度：7950附录2：液压破碎锤数学模型详细推导过程(1)活塞上行：将KD60液压破碎锤数据代入上式可得：将KD60液压破碎锤数据数据代入流量平衡方程得：（2）活塞下行：将KD60液压破碎锤数据代入上式可得：同理将KD60液压破碎锤数据数据代入流量平衡方程得：附录3:MATLAB解微分方程程序function Dy=dfun(t,y)D2y(1,1)=(0.0176*y(2)-960-23.85/(0.0088-0.0072*y(1).1.4-0.1*

17、Dy(1,1)/96;Dy(2,1)=(-0.0176*Dy(1,1)-0.1*y(2)+2)/(2.4e7*y(1);t=linspace(0,0.15,100);Ode45(dfun,t,0,16e6);摘 要 液压破碎锤是工程机械的辅助机械，我国整个社会工业化进程尚未完成，大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。未来工程方面对各类现代化机械设备的需求将会越来越大，给液压破碎锤等提供了大量的市场机会。因此要求对液压破碎锤性能上进行改进，提升产品的品质，能够提高工作效率，使其更有效的应用于工程建设。本文分析了当今液压破碎锤的国内外现状及未来发展趋势，描述了液压破碎锤的研究现状和设计理论

18、。完成了着重两方面的研究：第一，对液压破碎锤的线性运动状态进行合理的假设和分析。第二，利用MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真和计算分析。 本论文工作注重理论研究，研究过程中取得的结果与实际相符合，为液压破碎锤的深入研究打下了良好基础。关键词： 液压破碎锤；运动状态；液压系统；动态仿真；MATLAB计算分析Abstract The hydraulic breaking hammer is assisted of Construction Machinery,our country as a whole has not yet completed the process of ind

19、ustrialization and a large number of railway,highway,water conservancy will be carried out.Future projects of all types of modern machinery and equipment will be increasing on demanding for construction machinery,such as hydraulic hammer to be provided a large number of market opportunities.Therefor

20、e,a hydraulic hammer will be improved performance.The maker will enhance the quality of their products,improve work efficiency and more effective so that it applies to engineering construction. In this thesis,it analyses the hydraulic breaking hammer of the current status and future development of d

21、omestic and international trends,and describes the study of hydraulic breaking hammer of the current situation and design theory.The paper highlights two aspects of research：Firstly,hydraulic breaking hammer of the state of linear movement and analysis of reasonable assumptions.Secondly,the use of s

22、oftware MATLAB to hydraulic breaking hammer of the hydraulic system modeling,simulation,calculation and analysis.In this paper,it focus on the theoretical research,and the course of the study results would coincide with the actual Hydraulic Breaker for the in-depth has laid a good foundationKey Word

23、s： Hydraulic breaking hammer； Movement； Hydraulic system； Dynamic simulation； Calculation and analysis of MATLAB目 录附录3:MATLAB解微分方程程序 III1.1 前言 11.1.1 液压破碎锤的功能特点 11.1.2 液压破碎锤的技术特点 11.2 国内外液压破碎锤技术现状与差距 21.2.1国内外液压破碎锤的发展现状 21.2.2液压破碎锤存在的问题 31.2.3液压破碎锤的发展趋势 31.3 液压破碎锤的研究现状及设计理论研究 41.4 论文研究的背景及意义 41.5 本论

24、文研究的内容 42.液压破碎锤结构及基本工作原理分析 62.1液压破碎锤的结构形式 62.1.1液压破碎锤的基本组成 62.1.2 液压破碎锤各部件的作用 62.2 液压破碎锤的基本工作原理 73. 液压冲击机构工作机理分析 103.1建立冲击机构数学模型的假设条件 103.2 液压破碎锤冲击过程的数学模型 103.3液压冲击机构的工作状态分析 113.4 用MATLAB语言对液压破碎锤的冲击过程的仿真研究 13结论 144. 总结与展望 154.1 总结 154.2 展望 15参考文献 16致 谢 17附录1：KD60液压破碎锤数据 18附录2：液压破碎锤数学模型详细推导过程 19附录3:M

25、ATLAB解微分方程程序 201.绪 论1.1 前言 液压破碎锤是一种新型的破碎工具，它在工作过程种必须以动力源、工作介质及能量转换为基础才能运动工作的。这里动力源是液压泵，而工作介质就是虽常用的液压油。运动过程中把液压能转换为机械冲击能，即以液体压力驱动液压缸种的活塞往复运动对外作功，并对外输出能量束进行工作。工业水平的日趋提高使得部分发达国家制造出了不同类型的液压破碎锤，并先后被广泛应用于各项工程中。 经过40多年的发展和国内外科技人员的不懈研究，液压破碎锤已经从当初结构复杂、功能单一的形式发展到现在产品多样化、系列化的局面。目前液压破碎锤的种类繁多 ，如韩国水山系列15 种，工兵系列11

26、 种，日本 FURUKAWA 公司有14 种等，并且商家还可根据用户的需要进行设计生产。我国的液压破碎锤经过几十年的研究，也取得了很大的进展，如长沙矿山研究院研制的SYD-400 型、SYD-1200 型和SYD-2000型液压破碎锤及北京科技大学研制的YS-5000 型液压破碎锤，均已通过部级鉴定；中南大学对液压破碎锤多档和独立无级调频调能方面也进行了卓有成效的研究 。破碎锤、凿岩机等一些冲击锻打机械的基本原理相同，统称液压冲击器。液压破碎锤可分为单人操作手持式和与大型机械配套的大型机载式。而在当今，由于大量的工程建设等，就需要大型的机械来运转，所以液压破碎锤更多被作为一种辅助设备。1.1.

27、1 液压破碎锤的功能特点液压破碎锤是一种非常重要的高效作业工具，主要用来完成以下工作： （1）液压破碎锤主要应用于一般各项破碎作业，比如：混凝土破碎岩石的剥离：各种建筑物的拆除与破碎；聚石场的采石作业或者岩石的破碎；隧道的岩石破碎等。 （2）现在国家要求绿色环保，所以有些液压破碎锤成为典型的环保型产品具有噪声和粉尘控制功能。 （3）有些液压破碎锤除了破碎功能外，还具备了一些以往破碎锤不能具备的功能，比如：自动润滑的功能，陆上和水下作业功能等。 （4）对于大型的液压破碎锤由于它外壳可安装，以便利用他安装外壳来进行简单的搬移工作。1.1.2 液压破碎锤的技术特点 液压碎石器历经四十余年的发展，虽品

28、种繁多，各具特色，但不乏有其共性之处，表现在以下几个方面: 参考文献1 何清华主编.液压冲击机构研究设计.长沙：中南大学出版社，2009.10.2 齐晓杰，吴涛，安永东主编.汽车液压与气压传动.北京：机械工业出版社，2010.7.3 余志生主编.汽车理论.北京：机械工业出版社，2009.3.4 濮良贵主编.机械设计.北京：高等教育出版社，2006.5.5 刘鸿文主编.材料力学.北京：高等教育出版社，2004.1.6 成大先主编.机械设计手册（第1至5卷）.北京：化学工业出版社，2002.7 大连理工大学工程图学教研室主编.机械制图.北京：高等教育出版社，2007.7.8 杜建根，陈庭吉主编.工

29、程力学.北京:机械工业出版社，2002.7.9 周博，谢东来，张宪海主编MATLAB科学计算M.北京：机械工业出版社，2010.5.10 林红，杨国平，王习兵等主编.液压冲击器回程运动和冲程运动仿真研究J-机床 与液压 2008.5.11 李静主编.液压破碎锤贯穿螺栓的强度分析J硕士 200612 许同乐，夏明堂. 液压破碎锤的发展与研究状况J13 Yin Yaobao ，Huang Jiangqing , Xiong Wenxue , Yoshito TANAKA3，Shen Yaochong.Modeling and Analysis of Hydraulic Pile Hammer Sy

30、stemJ14 Shirong YAN ,Jian Xu. Study on Dynamic Characteristics of a Hydraulic HammerJ15 Li Yongtang ,Lei Bufang.RESEARCH OF THE DYNAMIC CHARACTERISTICS ON A NE HYDRAULIC SYSTEM OF ELECTRO- HYDRAULIC HAMMERJ 16 Xie Liangxi，Qian Li.Mechanics Analysis on Piston in Hydraulic HammerJ致 谢 首先，感谢父母亲对我的培养。是父母

31、亲养育了我，教育了我，给了我这一切。就要毕业了，我会加倍努力去学习去拼搏以报答父母亲的养育之恩。本设计是在赵显新老师的悉心指导下完成的。在本科生学习阶段及整个毕业设计过程中，从课题的选择一直到毕业设计的最终完成，赵老师给了我很大的帮助。赵老师渊博的学识、严谨的治学作风、求实的科学态度深深地感染了我，促使我在本科生期间很好地提升了自己的能力。在此，对赵老师在我本科生学习期间给予的培养和帮助表示衷心的感谢和敬意!在本次设计的过程中，我还得到了学院其他老师的大力帮助，他们对我的毕业课题在很多方面给出了好的意见，帮我解决了许多实际中遇到的困难，并提供了很多宝贵的资料，在此向他们表示深深的谢意!同时感谢班级同学在本科生期间的对我的帮助!附录1：KD60液压破碎锤数据A1-直径D=136；d=126A2-直径D=136；d=128向上位移X=75活塞下端面到达控制口；活塞体积：按端面直径D=136，长700计算；氮气室V：按直径D