煤矿井下气动冲击回转钻进工艺参数试验

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作者 豆旭谦 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第20期8479-8486,共8页

冲击回转钻进方法是解决硬岩层钻进效率低问题的主要技术方法之一。为了对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进采用的气动冲击回转钻进工艺参数进行优化,通过采集试验地层岩芯,制样并进行单轴抗压强度测试,将试验岩层分为下层泥质砂岩、中层石英... 冲击回转钻进方法是解决硬岩层钻进效率低问题的主要技术方法之一。为了对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进采用的气动冲击回转钻进工艺参数进行优化,通过采集试验地层岩芯,制样并进行单轴抗压强度测试,将试验岩层分为下层泥质砂岩、中层石英砂岩和上层泥质砂岩;讨论气动冲击回转钻进方法的工作原理和钻具组合特点,分析影响钻进效率的主要工艺参数,包括气体压力、钻机转速和给进压力,并给出了在正交试验设计时各参数水平的选择;采用“纵向机械钻速对比、横向工艺参数优化”的技术思路,运用正交试验设计方法进行了工艺参数优化研究,分析了各岩层机械钻速及差异性原因。结果表明:气体压力对机械钻速的影响具有显著性,钻机转速和给进压力不显著,但钻机转速对机械钻速的敏感性比给进压力明显。通过工艺参数研究,在试验设备和钻具条件下,得出最优工艺参数:气体压力为1 MPa,钻机转速为40 r/min,给进压力为3.0 MPa。通过对各层机械钻速的研究,得到下层泥质砂岩机械钻速最高、上层泥质砂岩次之和中层石英砂岩机械钻速最低,分析认为对于两种泥质含量较大的砂岩,泥质含量越高,岩石相对越软,相应塑性增大,对于以冲击为主碎岩的方法,塑性越大对机械钻速越不利,钻进效率相对更低;上层泥质砂岩处于试验钻孔的最深孔段,钻头磨损较多,对深孔处的钻进效率有不利影响。 展开更多

关键词 正交设计 冲击回转钻进 气动冲击回转 气动冲击器 工艺参数

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一种用于误差通道预辨识的气动冲击锤特性分析

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作者 李锋 杨铁军 +4 位作者 吴磊 徐阳 黎文科 李新辉 朱明刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期166-172,共7页

针对船舶机械设备主动减振系统的误差通道预辨识问题,研制了一种气动冲击锤作为激励力源。为了解气锤的特性,对其开展仿真和试验研究。首先通过建立气锤气体做功过程的热-机耦合模型和锤头冲击过程的动力学模型,得到锤头冲击速度、冲击... 针对船舶机械设备主动减振系统的误差通道预辨识问题,研制了一种气动冲击锤作为激励力源。为了解气锤的特性,对其开展仿真和试验研究。首先通过建立气锤气体做功过程的热-机耦合模型和锤头冲击过程的动力学模型,得到锤头冲击速度、冲击力及冲击时间之间的数学物理关系,对比分析活塞组件工作过程的仿真和试验测试结果;然后探讨复位弹簧刚度、活塞与气缸壁之间的黏性阻尼、气缸内的死区容积等结构动力学参数对锤头冲击速度的影响。最后对气锤冲击力的仿真和测试结果进行对比分析,并应用气锤对弹性结构进行传递函数测试,与传统力锤激励的测试结果进行比较,验证气锤对结构动力学特性参数测试的可行性和有效性。 展开更多

关键词 主动减振 误差通道预辨识 气动冲击锤 仿真和试验研究

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疲劳裂纹气动冲击的维修机理及效果

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作者 袁周致远 吉伯海 +1 位作者 傅慧 孟城 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期307-314,共8页

为探明气动冲击技术对钢桥面板疲劳裂纹的维修机理及修复效果,首先基于动力学理论,研究气动冲击过程中靶材的塑性变形规律,分析在塑性变形作用下的裂纹表面闭合过程;随后,采用数值模拟,探讨裂纹表面闭合部位的局部应力场及其在受载作用... 为探明气动冲击技术对钢桥面板疲劳裂纹的维修机理及修复效果,首先基于动力学理论,研究气动冲击过程中靶材的塑性变形规律,分析在塑性变形作用下的裂纹表面闭合过程;随后,采用数值模拟,探讨裂纹表面闭合部位的局部应力场及其在受载作用下的应力响应和变形规律;最后,通过疲劳试验对气动冲击的维修效果进行对比验证.结果表明:所提出的数学模型可对冲击深度进行预测,气动冲击过程中材料表面将产生显著的塑性变形,其冲击深度与横向变形近似相等;当裂纹断面横向相对变形量大于裂纹宽度时,会产生接触闭合及相互挤压行为,从而在接触闭合部位形成局部压应力区;该压应力能够一定程度上抵抗外荷载对裂纹表面的张拉作用,降低裂纹尖端应力强度因子,从而延缓或阻碍疲劳裂纹扩展. 展开更多

关键词 桥梁工程 气动冲击 数值模拟 裂纹闭合 应力强度因子

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“穿地龙”机器人气动冲击机构的研究 被引量：5

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作者 王茁 孟庆鑫 +2 位作者 王殿君 王立权 屠治国 《液压与气动》 北大核心 2003年第6期22-25,共4页

通过对“穿地龙”机器人冲击机构工作原理的分析 ,建立了冲击机构的数学模型 ,分析了冲击能、冲击速度与活塞行程的关系 ,确定了冲击机构的配气长度 。

关键词 “穿地龙”机器人 气动冲击机构 数学模型 配气长度

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反向扩孔气动冲击器内活塞结构的仿真研究与优化设计 被引量：3

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作者 徐海良 陈旺 +1 位作者 赵宏强 徐绍军 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1293-1298,共6页

分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,运用牛顿运动定律、热力学能量守恒定律、定常流动能量方程、波动理论等建立活塞运动的数学模型——冲击器性能(钻头获得的冲击能和破岩的有效功率)与内活塞结构参数的函数关系.利用Matlab数学软件对... 分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,运用牛顿运动定律、热力学能量守恒定律、定常流动能量方程、波动理论等建立活塞运动的数学模型——冲击器性能(钻头获得的冲击能和破岩的有效功率)与内活塞结构参数的函数关系.利用Matlab数学软件对反向扩孔气动冲击器活塞运动的数学模型进行数值求解.对影响反向扩孔气动冲击器性能的各内活塞结构参数进行了详细的仿真分析,得到了各结构参数与气动冲击器性能之间的关系.钻头所获的冲击能和破岩有效功率会随着内活塞外径、内活塞长度、内活塞前端到钻头的距离的增大而减小. 展开更多

关键词 反向扩孔气动冲击器 内活塞 数学模型 结构参数 性能

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钻孔作业中反向扩孔气动冲击器尾气携岩特性 被引量：4

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作者 徐海良 李旺 +1 位作者 赵宏强 徐绍军 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期121-126,共6页

建立了由反向扩孔气动冲击器排气孔到后封头的排屑流场,运用计算流体力学理论和FLUENT仿真软件研究了冲击器工作过程中尾气的携岩特性。基于冲击器的结构和工作原理,对气固两相排屑流场进行了数值仿真模拟,进而得到流场的气相特性以及... 建立了由反向扩孔气动冲击器排气孔到后封头的排屑流场,运用计算流体力学理论和FLUENT仿真软件研究了冲击器工作过程中尾气的携岩特性。基于冲击器的结构和工作原理,对气固两相排屑流场进行了数值仿真模拟,进而得到流场的气相特性以及岩屑颗粒运动轨迹和浓度分布规律。结果表明:冲击器排气孔尾气进入排屑流场后流速降低,流场压力由入口到出口逐渐降低;岩屑颗粒向流场底部聚集,颗粒平均浓度沿着远离入口方向变化不大,最大浓度沿着远离入口方向逐渐下降,最终趋于平稳。分析了钻进速度和尾气流量对携岩特性的影响,结果表明:随着钻进速度的增加尾气携岩能力下降,额定工作压力0.8 MPa时钻进速度应小于12.6 m/h;随着尾气质量流量的增加携岩能力提高,施工时应该在保证冲击器工作性能的情况下适当增加尾气质量流量。 展开更多

关键词 气体钻井 反向扩孔 气动冲击器 排屑流场模型 携岩特性 气固两相流 数值模拟

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反向扩孔气动冲击器的计算机仿真与优化研究 被引量：2

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作者 徐海良 李峰 +1 位作者 赵宏强 徐绍军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期101-107,共7页

分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,并对活塞进行运动和动力学分析,建立活塞运动的微分方程组;对工作过程中冲击器内三个气腔的容积和压力变化规律进行分析,建立活塞在不同运动阶段期间三个气腔的容积和压力变化方程组,以及活塞在不同... 分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,并对活塞进行运动和动力学分析,建立活塞运动的微分方程组;对工作过程中冲击器内三个气腔的容积和压力变化规律进行分析,建立活塞在不同运动阶段期间三个气腔的容积和压力变化方程组,以及活塞在不同运动阶段期间三个气腔间气体质量交换的流量方程组。通过上述研究建立反向扩孔气动冲击器工作过程的数学模型和仿真方法。研究冲击器的性能参数与结构参数之间的理论关系,在此基础上建立冲击器的优化设计方法,为反向扩孔气动冲击器的应用提供理论支持。 展开更多

关键词 反向扩孔气动冲击器 数学模型 结构 性能 优化

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一种双腔射击式气动冲击锤的设计与性能分析 被引量：1

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作者 肖蒙 严宏志 +1 位作者 周腾飞 江晓磊 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第2期178-183,共6页

设计了一种结构紧凑的双腔射击式气动冲击锤,建立了该冲击锤工作过程的动力学模型,通过数值求解得到了气动冲击锤冲击速度、位移随时间的变化规律,以及气动冲击锤结构和气动参数对芯锤运动特性的影响。结果表明:芯锤冲击速度随通气小孔... 设计了一种结构紧凑的双腔射击式气动冲击锤,建立了该冲击锤工作过程的动力学模型,通过数值求解得到了气动冲击锤冲击速度、位移随时间的变化规律,以及气动冲击锤结构和气动参数对芯锤运动特性的影响。结果表明:芯锤冲击速度随通气小孔的直径增大而增大,当直径增大到一定值后,冲击速度增大不再明显;背压腔排气孔直径的大小在一定范围内会改变芯锤速度的变化趋势,当排气孔直径较小时,芯锤速度先增后减,当排气孔直径增大到一定值后,芯锤速度始终增加;预压气腔的初始体积对芯锤的冲击速度没有影响。同时,采用有限元方法对冲击锤冲击碰撞过程进行了仿真,得到了冲击时间及冲击力的大小。研究表明,所设计的双腔射击式气动冲击锤具有结构轻、冲击力大的特点。 展开更多

关键词 双腔射击式气动冲击锤 动力学模型 数值求解 有限元

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气动冲击器系统的机理与方案分析 被引量：2

9

作者 杨国平 陈博 高军浩 《液压与气动》 北大核心 2010年第11期5-9,共5页

气动冲击器是非开挖技术的一种关键冲击设备,该设备可在地表不开挖的条件下铺设、更换或修复各种地下管线。目前国内外有关气动冲击器设计理论和方法的文献几乎没有。该文将以国内某公司研制的PM系列气动冲击器作为结构模型,对冲击器的... 气动冲击器是非开挖技术的一种关键冲击设备,该设备可在地表不开挖的条件下铺设、更换或修复各种地下管线。目前国内外有关气动冲击器设计理论和方法的文献几乎没有。该文将以国内某公司研制的PM系列气动冲击器作为结构模型,对冲击器的工作机理进行理论研究,并提出两种新型气动冲击器的结构方案,供大家参考。 展开更多

关键词 非开挖 气动冲击器 工作机理 新方案

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集束式扩孔气动冲击器排屑性能的仿真研究 被引量：1

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作者 徐海良 周永兴 +2 位作者 徐聪 赵宏强 徐绍军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期236-242,共7页

为了研究集束式扩孔气动冲击器的排屑性能。建立了其排屑流场模型,运用计算流体力学理论和FLUENT仿真软件,对气固两相流场进行仿真计算,并进一步分析冲击器不同钻进速度和尾气质量流量对其排屑能力的影响,得到排屑流场气相特性规律,岩... 为了研究集束式扩孔气动冲击器的排屑性能。建立了其排屑流场模型,运用计算流体力学理论和FLUENT仿真软件,对气固两相流场进行仿真计算,并进一步分析冲击器不同钻进速度和尾气质量流量对其排屑能力的影响,得到排屑流场气相特性规律,岩屑分布规律,不同钻进速度和入口气相质量流量下的颗粒浓度分布。研究结果表明:冲击器排气孔尾气进入排屑流场后流速降低,流场压力由入口到出口呈梯度分布且逐渐降低;岩屑颗粒向流场底部聚集,颗粒平均浓度沿着远离入口方向变化不大,最大浓度沿着远离入口方向逐渐下降,最终趋于平稳;施工时最大钻进速度应低于8.4m/h,增大尾气质量流量排屑能力增强。 展开更多

关键词 气固两相流 颗粒浓度 排屑流场 集束式扩孔气动冲击器 数值模拟

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反向扩孔气动冲击器结构对其性能影响的仿真研究 被引量：1

11

作者 徐海良 李峰 +1 位作者 赵宏强 徐绍军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第3期334-339,共6页

分析了反向扩孔气动冲击器的工作原理,建立了反向扩孔气动冲击器系统内部动力过程的的微分方程组。运用计算机仿真技术,对微分方程组进行求解,分析和研究反向扩孔气动冲击器的性能(冲击能、冲击频率、活塞行程和耗气量)与结构参数(阀孔... 分析了反向扩孔气动冲击器的工作原理,建立了反向扩孔气动冲击器系统内部动力过程的的微分方程组。运用计算机仿真技术,对微分方程组进行求解,分析和研究反向扩孔气动冲击器的性能(冲击能、冲击频率、活塞行程和耗气量)与结构参数(阀孔到活塞前端距离、内活塞前端到锤头的距离)之间的相互关系。求得结构参数与性能参数相应的仿真数据与曲线。 展开更多

关键词 反向扩孔气动冲击器 微分方程 计算机仿真 结构参数 距离 性能

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气动冲击式轨迹可控穿孔机曲线机理的研究 被引量：1

12

作者 徐宝富 吕强 《液压与气动》 北大核心 2003年第2期13-15,共3页

介绍了一种新型可控向非开挖施工机械———气动冲击式轨迹可控穿孔机。

关键词 可控向非开挖施工机械 气动冲击式 轨迹可控穿孔机 基础设施建设

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穿地龙机器人气动冲击机构的分析与优化设计

13

作者 王茁 张波 +1 位作者 石东兵 郭瑞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第23期2816-2820,共5页

通过对穿地龙机器人作业方式与轨迹可控冲击矛作业方式的简要比较,确定了穿地龙机器人的气动冲击机构,建立了数学模型,对其运动过程进行了数值模拟求解;分析了活塞各段位移与质量对输出参数———冲击能、振动频率、冲击速度、回撞速度... 通过对穿地龙机器人作业方式与轨迹可控冲击矛作业方式的简要比较,确定了穿地龙机器人的气动冲击机构,建立了数学模型,对其运动过程进行了数值模拟求解;分析了活塞各段位移与质量对输出参数———冲击能、振动频率、冲击速度、回撞速度的影响,指出参数之间相互联系、相互制约的关系;以冲击活塞行程为目标函数进行了冲击机构的优化设计,得到了优化设计参数;进行了冲击机构冲击力、振动频率等性能参数的测试试验,验证了优化设计结果的合理性。 展开更多

关键词 穿地龙机器人 气动冲击机构 优化设计 性能试验

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气体流动阻力损失对反向扩孔气动冲击器性能的影响

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作者 徐海良 李旺 +1 位作者 赵宏强 徐绍军 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1198-1205,共8页

为了研究反向扩孔气动冲击器内部气体流动阻力损失对其性能的影响,在简化复杂的气路基础上,从其结构和工作原理出发,分析了冲击器工作过程中气体流动所产生的压力损失;在有压力损失的条件下,研究冲击器气腔内气体变化特性,建立了冲击器... 为了研究反向扩孔气动冲击器内部气体流动阻力损失对其性能的影响,在简化复杂的气路基础上,从其结构和工作原理出发,分析了冲击器工作过程中气体流动所产生的压力损失;在有压力损失的条件下,研究冲击器气腔内气体变化特性,建立了冲击器的工作过程数学模型;根据数学模型,应用MATLAB程序进行计算机仿真运算,得到了冲击器工作过程中压力损失曲线,以及压力损失条件下活塞运动特性和各腔压力变化规律.研究结果表明:气体流动阻力损失影响冲击器破岩效率,使得冲击器活塞运动末速度从5.05 m/s下降到4.22 m/s,冲击频率从5.00 Hz下降到4.28 Hz;冲击器尾气压力仅为0.140 MPa,低于设计值0.185 MPa,影响冲击器尾气排屑. 展开更多

关键词 反向扩孔气动冲击器 气体流动 压力损失 计算机仿真

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基于排屑性能的扩孔气动冲击器设计方法

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作者 徐海良 周永兴 +1 位作者 徐聪 赵宏强 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期844-849,共6页

为了提高硬质地层中扩孔气动冲击器的排屑性能,基于岩屑颗粒在排屑流场中的临界流速原则,运用计算流体力学理论和Fluent仿真软件,研究了一种与排屑性能相关的扩孔气动冲击器设计方法,并将该设计方法在反向扩孔气动冲击器上进行应用.得... 为了提高硬质地层中扩孔气动冲击器的排屑性能,基于岩屑颗粒在排屑流场中的临界流速原则,运用计算流体力学理论和Fluent仿真软件,研究了一种与排屑性能相关的扩孔气动冲击器设计方法,并将该设计方法在反向扩孔气动冲击器上进行应用.得到设计前后冲击器排屑流场内气相速度分布规律,岩屑颗粒速度及轨迹变化情况和环路内岩屑颗粒浓度分布情况.研究结果表明:反向扩孔气动冲击器排屑流场环路内岩屑颗粒临界流速为6.02 m/s,采用该设计方法能够有效地增加反向扩孔气动冲击器的排屑性能,使得排屑流场环路内气流速度增加到10 m/s左右,岩屑颗粒在排屑流场的停留时间减短,流场内颗粒浓度分布范围由0~100 kg/m3下降到0~4 kg/m3. 展开更多

关键词 扩孔气动冲击器 排屑性能 设计方法 气固两相流 数值模拟

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无阀气动冲击机构的分析与计算

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作者 孙忠池 《有色金属》 CSCD 1989年第3期9-16,8,共9页

通过对无阀气功冲击机构的动态特性分析,本文提出了性能参数计算,的线性加速度法,改进了 B.M.莫斯特科夫提出的分段法概念上的不严密性,给出了和实验结果相吻合的运动学方程。所建立的配气尺寸与性能参数间的函数关系,为机构的相似分析... 通过对无阀气功冲击机构的动态特性分析,本文提出了性能参数计算,的线性加速度法,改进了 B.M.莫斯特科夫提出的分段法概念上的不严密性,给出了和实验结果相吻合的运动学方程。所建立的配气尺寸与性能参数间的函数关系,为机构的相似分析和优化设计提供了理论依据。通过计算前、后气室压气在各不同阶段的功,给出了气体做功和活塞:冲击能的关系。本文提出的理论方法,便于工程设计应用,并得到了实验验证。 展开更多

关键词 无阀 冲程 末速度 活塞 气动冲击机构

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反冲气垫连续排气式气动冲击机具

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作者 李树楫 《液压与气动》 北大核心 2004年第7期52-53,共2页

介绍反冲气垫连续排气式气动冲击机具的工作原理 ,指出该类型的气动冲击机具有着广阔的应用前景 ,尤其在煤矿、矿山、铁道、水利、国防建设等行业。其理由是 :随着材料科学的发展和技术的不断进步 ,它的有效热效率的极限值还可以继续提... 介绍反冲气垫连续排气式气动冲击机具的工作原理 ,指出该类型的气动冲击机具有着广阔的应用前景 ,尤其在煤矿、矿山、铁道、水利、国防建设等行业。其理由是 :随着材料科学的发展和技术的不断进步 ,它的有效热效率的极限值还可以继续提高 。 展开更多

关键词 气动冲击机具 反冲气垫 连续排气 有效热效率 惯性阀

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正反气动冲击机构系统仿真分析及结构优化 被引量：7

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作者 王四一 孙友宏 +4 位作者 王清岩 赵研 赵江鹏 王传留 张武 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期242-247,共6页

基于虚拟样机技术,利用SimulationX软件对应用于RPH系列双向气动冲击矛的正反气动冲击机构建立了系统仿真模型,在模型上进行了一系列的仿真模拟,得到了冲击机构工作参数的变化过程,比如活塞的冲击速度曲线、冲击力曲线等,揭示了其内部... 基于虚拟样机技术,利用SimulationX软件对应用于RPH系列双向气动冲击矛的正反气动冲击机构建立了系统仿真模型,在模型上进行了一系列的仿真模拟,得到了冲击机构工作参数的变化过程,比如活塞的冲击速度曲线、冲击力曲线等,揭示了其内部结构的工作状态。通过仿真模拟分析,找到了影响冲击机构性能的主要结构参数。通过一组模拟,选取了影响冲击机构性能的主要参数的最恰当值,对设计进行了优化。 展开更多

关键词 虚拟样机技术 正反气动冲击机构 系统仿真 结构优化 钻头

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HC80型气动冲击器机械结构优化设计

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作者 李东方 王向平 +3 位作者 周明安 徐壬六 许中琛 吴腾飞 《农机使用与维修》 2021年第10期13-14,共2页

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... 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。 展开更多

关键词 气动冲击器 冲击工作机制 机械结构 优化设计

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穿地龙机器人气动冲击机构动密封的研究

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作者 王茁 孙立宁 +1 位作者 张波 孟庆鑫 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期17-19,共3页

介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动... 介绍了穿地龙机器人气动冲击机构动密封的组成,分别对其梯形沟槽迷宫与活塞环密封方式进行了研究,确定了具体设计参数。经实际检验,采用这种密封能够有效阻止气体的泄漏,使冲击机构在较小的气压(≥0.4 MPa)下任意地起动并形成稳定的振动,保证了机器人前进所需的驱动力,并使得机器人的穿孔作业操作方便、灵活。 展开更多

关键词 穿地龙机器人 气动冲击机构 动密封

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