CN112665653B - 一种破碎锤活塞位移速度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎锤活塞位移速度测试装置，包括泡沫缓冲墙、碎石笼、铁墩、钎杆、第一支架、第二支架、速度传感器和激光位移传感器；所述泡沫缓冲墙竖直埋设于地基中，首尾相接，将地基分割成内外两部分；所述碎石笼下方封堵，上方开孔，内部为空腔结构，竖直埋设于被泡沫缓冲墙包围在内部的地基中；所述铁墩设置于碎石笼中，铁墩开设竖直方向设置的盲孔，水平方向设置的通孔，盲孔和通孔连通；本发明的有益效果：率先提出了通过实时测量来观测活塞运动规律方法，通过传感器的设置，对活塞的位移速度进行精准的测量，为产品的优化提供了精准的数据支持。

Description

一种破碎锤活塞位移速度测试装置

技术领域

本发明属于破碎锤技术领域，具体涉及一种破碎锤活塞位移、速度测试装置。

背景技术

破碎锤由于其显著的冲击性能，高安全性和可靠性，而广泛应用于冶金、矿山、铁路、公路和建筑等领域。

破碎锤有四个工作阶段，活塞回程，活塞制动，活塞冲程，打击钎杆。活塞回程的时候，缸体前腔为高压油，缸体后腔为低压油，在液压油的作用下，活塞向上运动，当活塞运动到顶端的时候活塞制动，换向阀的阀芯换向，前腔和后腔都是高压油，在氮气室和压力油的共同作用下，活塞加速向下运动，打击到钎杆后回程制动，换向阀阀芯换向，完成一个工作循环，在压力油作用下不断重复工作过程。

如何保证活塞打击到钎杆的时候获得最优冲击力，即尽量保证活塞在最大速度时刚好打击到钎杆，是设计者所关心的问题。活塞从最顶端到打击钎杆是有一定行程的，行程的末端就是活塞打击钎杆的位置，因此活塞速度最大的时刻应该是活塞打击到钎杆的那一刻，速度最大值的时刻活塞位移应该恰好完成行程。对于进油、回油管路的油液的压力和流量可以通过在进油回油管路上加流量计进行测量，缸体后腔等锤体内部各油腔的压力、流量通过开测试孔外接传感器测量，进而可以得到流量、压力值随时间的变化曲线。而对于活塞的速度和位移的监测就困难的多。目前，对于活塞的速度位移监测，只能通过软件仿真模拟的方式进行预测。根据模拟的结果，来调整液压油回路，以寻求最优的输出模式。由于模拟的数值误差较大，打击过程时间短、速度大，稍小的误差就会导致错位。很难判断活塞是否是在速度最大的时刻打击的钎杆。例如，活塞打击钎杆时还没有加速到速度的最大值,可能会造成打击力不足的问题；或者，早在活塞打击钎杆之前，速度早已达到最大值，既造成了能量上的浪费，也有可能产生打击力不足的问题。即，活塞位移、速度的匹配程度不精确，导致了无法保证活塞在最大速度的时刻刚好击打到钎杆的问题。

发明内容

针对现有技术中活塞位移、速度的模拟结果不精确，匹配程度不稳定导致了无法保证活塞在最大速度的时刻刚好击打到钎杆，从而无法得到最优冲击力的问题，提供了一种破碎锤活塞位移速度测试装置。

一种破碎锤活塞位移速度测试装置，包括泡沫缓冲墙、碎石笼、铁墩、钎杆、第一支架、第二支架、白光速度传感器和激光位移传感器；所述泡沫缓冲墙竖直埋设于地基中，首尾相接，将地基分割成内外两部分；所述碎石笼下方封堵，上方开孔，内部为空腔结构，竖直埋设于被泡沫缓冲墙包围在内部的地基中；所述铁墩设置于碎石笼中，铁墩开设竖直方向设置的盲孔，水平方向设置的通孔，盲孔和通孔连通；所述钎杆开设上下贯通的内孔，钎杆的下端与铁墩的上端连接；所述第一支架为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙上，其横杆穿过通孔，横杆上安装激光位移传感器，激光位移传感器的激光束向上从铁墩的盲孔，经钎杆上开设的内孔射出；所述第二支架为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙上，其横杆设置于钎杆的一侧，横杆上设置有白光速度传感器；破碎锤的前壳的侧面设置长槽，前壳套装在钎杆的上端，钎杆在前壳内可上下滑动；所述白光速度传感器对准长槽位置设置。

优选的，所述破碎锤活塞位移速度测试装置，所述碎石笼的下部为圆柱形空腔，上部为长方形空腔。

优选的，所述破碎锤活塞位移速度测试装置，所述铁墩具有与下部的圆柱形空腔相适配的圆柱体，与上部的长方形空腔相适配的长方体。

优选的，所述破碎锤活塞位移速度测试装置，所述铁墩侧壁开设观察孔，观察孔与通孔连通。

优选的，所述破碎锤活塞位移速度测试装置，钎杆的下端与铁墩的上端通过过盈配合固定连接。

本发明的有益效果：

1.率先提出了通过实时测量来观测活塞运动规律方法，通过传感器的设置，对活塞的位移速度进行精准的测量，为产品的优化提供了精准的数据支持；

2.可以对中大型破碎锤不同规格的主机进行测量，适用范围广。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体图；

图2为本发明一实施例剖视图；

图3为本发明一实施例测试状态示意图；

图4为本发明一实施例钎杆的示意图；

图5为本发明一实施例铁墩的示意图；

图6为本发明一实施例碎石笼的示意图；

图7为本发明一实施例破碎锤前壳开槽示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1、2、3所示，一种破碎锤活塞位移速度测试装置，包括泡沫缓冲墙2、碎石笼3、铁墩4、钎杆5、第一支架6、第二支架7、白光速度传感器71和激光位移传感器61。

所述泡沫缓冲墙2竖直埋设于地基1中，首尾相接，将地基1分割成内外两部分；

如图6所示，所述碎石笼3下方封堵，上方开孔，内部为空腔结构，其下部31为圆柱形空腔，上部32为长方形空腔，圆柱形空腔和长方形空腔相互连通，碎石笼3竖直埋设于被泡沫缓冲墙2包围在内部的地基1中；

如图5所示，所述铁墩4具有与下部31的圆柱形空腔想适配的圆柱体42，与上部32的长方形空腔相适配的长方体44，铁墩4开设上下贯通的通孔，长方体44开设通孔41，侧壁开设观察孔43，观察孔43与通孔41连通，铁墩4设置于碎石笼3中；

如图4所示，所述钎杆5开设上下贯通的内孔51，钎杆5的下端与铁墩4的上端连接；

所述第一支架6为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙2上，其横杆穿过通孔41，横杆上安装位激光位移传感器61，激光位移传感器61的激光束向上从铁墩4、钎杆5上开设的内孔射出，射到活塞端面上。激光位移传感器以及横杆，与铁墩没有接触，悬空设置。在铁墩打击碎石的过程中，激光位移传感器固定不动，稳定的对活塞的位移进行测量。

所述第二支架7为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙2上，其横杆设置于钎杆5的一侧，横杠上设置有速度传感器71。

对活塞的位移和速度测量的时候，在平坦的地面打出一个方形一定尺寸的凹坑，凹坑四周铺设泡沫缓冲带，用来减少重型机械振动带来的测试误差。将碎石笼与凹坑完全贴合，在碎石笼中加入大块碎石，为的是接受破碎锤打击时候的冲击能量，当碎石笼中的碎石碎掉后可以进行更换；测试铁镦放入碎石笼的上端，铁镦下端的圆柱为导向作用，使铁镦可以垂直上下不会倾斜，铁镦的两端分别开槽，全开的槽放入槽钢用于容置激光位移传感器，半开的槽用于观察传感器的安装位置是否合理。激光位移传感器的激光从钎杆中部打到活塞底面，然后接收从活塞底面反射的激光信号，从而实时测量活塞的位移。钎杆采用过盈配合与铁镦连接在一起，防止脱落。

如图7所示，使用的时候，将工程机械开到地基附近位置，安装破碎锤8，钎杆5的上端伸入到破碎锤8的壳体中，前壳10的侧面设置有长槽101，活塞在前壳10中上下移动，反复锤击钎杆5的上端，白光速度传感器71对准长槽101位置，对活塞9的实时速度进行测量。可以根据不同型号的破碎锤更换不同的测试钎杆，这样我们可以精确的测量破碎锤作业的数据，为产品的优化、新产品的研发提供数据支持。

可以同时测量活塞的速度和位移，相互印证。活塞是有一定行程的，当速度达到最大值的时候，位移应该在行程最末端，即打击到钎杆的一瞬间，用位移验证速度的准确性。

破碎锤活塞的位移很小，时间很短，为了保证瞬间测位移的准确性本发明首先在测试区域旁边铺设泡沫缓冲带，减少机械振动带来的误差。碎石笼与地基的安装，部件间的安装需要控制好间隙，避免摇晃，倾斜等问题带来的误差。门型支架需要安装在泡沫缓冲带，减少传感器的振动误差，保证激光可以竖直打到活塞底面，铁镦的导向作用，可以使作业设备竖直上下，与激光方向平行。钎杆顶部外形与实际钎杆一样，可以安装更加贴合实际，符合日常作业。

我们最终的目的想得到最优的冲击力，即活塞打击到钎杆的时候打击力最大，因为产品有时候出现打击力不足的问题。但是只有各个油腔压力的数据曲线很难判断活塞是否是在速度最大的时刻打击的钎杆，可能是在速度峰值之前或者之后，之前可能打击力不足，之后可能造成了能量的浪费，降低了能量利用率。我们想在速度最大的时候，即冲击力最大的时候活塞打击到钎杆。所以需要速度的曲线与压力的曲线对比分析。

对位移的测量可以对速度的精确度做到对比印证的作用，同时可以和测量的油腔的压力在一个曲线图上对比分析。通过实验平台获得了活塞的速度，位移数据曲线。再结合在液压腔中的压力、流量测量数据，通过数据采集仪放到同一个曲线图中，这样就可以在每个时间节点同时看到那一时刻的压力，速度，位移，流量的大小，分析状态节点的匹配问题，即是否速度最大的时刻，刚好打击到了钎杆，即位移完成了整个行程。通过一个数据图一目了然。如果匹配问题差距较大，可以根据曲线图分析产生的原因，分析状态节点这一点的状态，例如活塞是否到达了末端，换向阀是否已经换向的问题，只有分析好每个状态节点，才可以对现有产品的结构进行针对性的改进，对产品进行优化。最终目的就是得到一个拥有压力，流量，速度，位移的综合曲线，可以在同一个时间节点上分析每个参数。

一种破碎锤液压回路校对方法，通过上述的破碎锤活塞位移速度测试装置，对破碎锤的活塞的位移和速度进行实时测量；

对破碎锤的进油、回油管路的油液的压力和流量可以通过在进油回油管路上加流量计进行测量，对于破碎锤的缸体内部油腔的压力、流量通过在开孔外接传感器的方式进行实时测量；

通过数据采集仪收集上述流量压力传感器、位移传感器和速度传感器，得到一个拥有压力，流量，速度，位移的综合曲线；

通过综合曲线分析观察速度与位移是否匹配，在破碎锤的后腔设置一个缓冲器，调整缓冲器，以推迟或者提前活塞达到最大速度的时间点，使得该时间点活塞位移刚好到达钎杆端，对钎杆进行打击输出。

通过活塞速度位移测试装置，利用流量计对破碎锤进油、回油管路的压力和流量，在主阀阀座上分别开三个测试孔，分别连接靠近阀盖上端的高低压转换腔，连接中缸体的信号腔，连接中缸体前腔的高压油腔，利用压力传感器测试油腔的压力，在后壳氮气室和蓄能器的氮气注入口连接压力测试器，分别测量两个腔室的气体压力，利用活塞速度位移测试装置测试实时的活塞位移和速度，我们可以得到基于同一时间轴的，关于破碎锤工作时油液压力、流量，活塞速度、位移的数据曲线图。

根据曲线图我们可以分析活塞的实时工作状态，从曲线图中找出匹配度较低的点，分析产生问题的原因。原因由以下几个，换向阀在活塞还没到钎杆的时候提前换向可能会造成后腔压力不足，活塞打击钎杆的时候错过了最优冲击力，造成打击力不足的问题；活塞在到达击打点附近的时候，阀没有换向，没有连通回油，活塞在液压油作用下快速打击钎杆，打击力还没有达到最优，且可能会有反弹问题，造成回油压力高的问题。

具体校对方案。我们在缸体的后腔安装一个缓冲装置，缓冲装置连通阀的高压油腔，当速度达到最大点前打击钎杆时，缓冲装置内腔吸收一部分油液，使换向阀的回油口提前千分之几秒打开，增加了节流面积，使活塞加速度稍缓，使活塞既能保证与阀芯换向的匹配性，又不降低打击力，当阀芯要提前换向的时候，缓冲装置释放一部分油液，使换向阀晚千分之几秒打开回油口，减小节流面积，使活塞加速时间长一些，活塞打击到钎杆的时候可以达到最优冲击力）

我们通过软件仿真对破碎锤的工作状态进行仿真，输入与测试时相同的测试参数，得出仿真曲线，分析仿真曲线，找到与测试的实际曲线的差别，然后针对测试曲线分析，通过对产生这些问题的分析，找到影响较大的参数，在仿真模型中对这些参数分别进行改变，从而找到最优工况的工作参数和结构参数，然后对现有产品的结构进行优化，然后对优化后的破碎锤在最优工作参数下进行测试，得出新的测试曲线，分析改进后与改进前的工作曲线的变化，是否产品完成了优化，速度，压力，流量，位移等曲线的匹配度是否得到了提高，对于工作中未完成优化的部分，有针对性的进行分析，通过不断的仿真与测试结合，一步步改进产品的各项参数，校对液压回路不断对现有的产品进行优化提高。

可理解的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种破碎锤活塞位移速度测试装置，其特征在于，包括泡沫缓冲墙(2)、碎石笼(3)、铁墩(4)、钎杆(5)、第一支架(6)、第二支架(7)、白光速度传感器(71)和激光位移传感器(61)；

所述泡沫缓冲墙(2)竖直埋设于地基(1)中，首尾相接，将地基(1)分割成内外两部分；

所述碎石笼(3)下方封堵，上方开孔，内部为空腔结构，竖直埋设于被泡沫缓冲墙(2)包围在内部的地基(1)中；

所述铁墩(4)设置于碎石笼(3)中，铁墩(4)开设竖直方向设置的盲孔，水平方向设置的通孔(41)，盲孔和通孔(41)连通；

所述钎杆(5)开设上下贯通的内孔(51)，钎杆(5)的下端与铁墩(4)的上端连接；

所述第一支架(6)为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙(2)上，其横杆穿过通孔(41)，横杆上安装激光位移传感器(61)，激光位移传感器(61)的激光束向上从铁墩(4)的盲孔，经钎杆(5)上开设的内孔(51)射出；

所述第二支架(7)为门型支架，两边底座设置于泡沫缓冲墙(2)上，其横杆设置于钎杆(5)的一侧，横杆上设置有白光速度传感器(71)；

破碎锤的前壳(10)的侧面设置长槽(101)，前壳(10)套装在钎杆(5)的上端，钎杆(5)在前壳(10)内可上下滑动；

所述白光速度传感器(71)对准长槽(101)位置设置。

2.如权利要求1所述的破碎锤活塞位移速度测试装置，其特征在于，所述碎石笼(3)的下部(31)为圆柱形空腔，上部(32)为长方形空腔。

3.如权利要求2所述的破碎锤活塞位移速度测试装置，其特征在于，所述铁墩(4)具有与下部(31)的圆柱形空腔相适配的圆柱体(42)，与上部(32)的长方形空腔相适配的长方体(44)。

4.如权利要求1所述的破碎锤活塞位移速度测试装置，其特征在于，所述铁墩(4)侧壁开设观察孔(43)，观察孔(43)与通孔(41)连通。

5.如权利要求1所述的破碎锤活塞位移速度测试装置，其特征在于，所述钎杆(5)的下端与铁墩(4)的上端通过过盈配合固定连接。

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