学文网摘 要：液压冲击器是液压冲击机械（如液压凿岩机、液压碎石机等）的关键部件，液压冲击器系统运动规律的研究与探索一直是人们关注的焦点。本文将分析液压冲击机械的几种工作性能参数的测试原理和测试方法，根据某一典型液压冲击机械液压控制系统原理，设计一种典型的液压冲击机械工作性能参数的测试系统，介绍该测控系统的软硬件组成，并通过测试试验研究该系统的工作参数变化规律。
关键词：液压冲击机械 变行程调节机构 工作参数 高速开关
一、前言
液压冲击机械在过去的30多年里得到了迅速发展和广泛应用。随着全球经济的巨大发展，资源开发和基础设施的建设显得尤为重要，世界市场特别是中国市场对液压冲击设备的需求量日益扩大，对其性能的要求也越来越高，故新产品不断涌现。因此，在某一工作压力下，液压冲击机械的冲击频率与工作流量可以作为测试的重要项目。评价液压冲击机械工作性能的好坏，主要是考核其冲击能和冲击频率，但目前国内外尚无统一的测试标准。液压冲击机械冲击性能测试方法主要有应力波法、末速度法和间接测试法（气压法）。[1]
二、液压冲击机械性能测试方法
液压冲击机械的工作性能包括冲击性能和回转性能，其中冲击性能是衡量设备水平的一个重要方面，其主要参数必须由科学试验手段进行测量，并以数据、曲线或***形表示出结果。对冲击性能的检测，必须测定额定条件的冲击能、冲击频率，并由此计算冲击功率、能量利用率，必要时还需测试活塞与换向控制阀的运动规律。由于油液的压缩性很小，冲击器活塞运动行程确定后，冲击频率能反映出冲击性能的优劣；系统工作压力和流量是保证活塞具有一定的冲击能与冲击频率的基本条件。因此，在某一工作压力的冲击器冲击频率与工作流量可以作为测试的重要项目。[2]
1.应力波法测试系统
应力波法是靠测定冲击活塞冲击钎杆时钎杆上产生的应力波形的方法来测定冲击能。由波动力学理论知，活塞冲击钎尾时，冲击能量以应力脉冲的形式自钎尾向钎杆-钎头-岩石界面传递，活塞冲击能量是钎杆中应力波最大振幅平方的函数。应力波法测试系统的优点是测试简单，只需超动态应变仪和光线示波器等少数仪器便可进行工作，也可采用计算机（带A/D）进行数据计算。但由于液压冲击机械的工作条件恶劣，冲击能大，冲击频率高，振动强烈，电阻应变片的粘贴技术难以承受较高的冲击能，标定与实际测试条件不能完全保持一致，因此测试误差较大。[3]
2.末速度法测试系统
根据测试系统原理与方法的不同，一般有感应式传感器法、电容式传感器法、光电位移微分法和活塞端面反射法四种测试系统。其中感应式传感器法测试系统和光电位移微分法测试系统较为常用。
3.间接法（气压法）测试系统
对于某些类型的液压冲击机械，如气液联合式液压碎石器、氮爆式液压碎石器等，活塞尾部有一个密闭的氮气腔，活塞不可能暴露在外，因此，不能采用末速度法和光电位移微分法测试系统进行设备性能测试，中南大学杨襄璧教授等人提出了一种全新的冲击器测试系统―气压法测试系统。
三、液压冲击机械综合测试系统设计
1.工作原理介绍
YYG145型液压凿岩机是一种无级调节控制液压冲击机械。当液压凿岩机工作时，整个系统处于回程开始状态，此时配流阀的推阀腔d通过油孔K3、K4与回油相通，阀芯12在高压平衡腔h高压油作用下处于***示的左端位置，高压油经阀体高压腔e、油孔K1与活塞前腔a相通，而后腔c则通过油孔K5经阀体的变压腔f、低压腔g与回油连通，故活塞8在前腔压力油的作用下开始向右回程动作，同时，高压蓄能器13开始充油。当活塞端面A越过回程反馈信号孔K2时，活塞前腔a与回程反馈信号孔K2相通，经油路把高压油引入配流阀的推阀腔d，由于d腔的作用面积大于h腔的作用面积，故阀芯在压力差的作用下迅速向右做回程换向运动，阀体的控制变压腔f与高压腔e连通，这样，活塞的前后腔均与高压油相通，形成差动连接，活塞回程加速阶段结束。[4]
2.综合测试方法实例
该系统具有以下基本功能：①可对液压冲击系统工作状态参数（压力、流量）进行闭环控制；②可对各类传感器进行***校准和非线性修正；③可进行特性曲线拟合、特性参数计算、检测误差分析等；④可进行试验结果的显示、打印、绘***、存档、查询等。
测控软件采用模块化设计，主要模块包括系统维护、项目测试、结果处理等。系统维护模块主要包括硬件设置、系统自检、传感器***校准等；项目测试模块是测控程序的核心，主要负责各测试项目工况状态的建立、测试参数的采集、测试数据的处理等内容，并提供单项测试、自动检测等不同的测试方法；结果处理模块负责各测试项目的测试结果规范化和报表生成、打印、存档及查询，并为用户提供方便的联机帮助等。
3.测试结果分析
（1）在某一推进力Ft（即推进压力pt）工况下，计算机输出不同调制率给高速开关电磁阀，即通过调节阀的先导控制压力pk来控制冲击系统工作压力pd，测试此时的凿岩机输出工作参数）））冲击能（冲击末速度）、冲击频率与系统供油流量的变化情况。
（2）在系统冲击压力pd保持不变的工况下，计算机输出不同调制率给高速开关电磁阀4、5，即通过调节阀的输出控制压力来控制推进系统推进缸的压力pt，测试此时的凿岩机输出工作参数）））冲击能（冲击末速度）、冲击频率与系统供油流量的变化情况。
试验结果表明，该液压冲击综合测控系统将计算机控制、检测技术与液压控制系统有机结合，不仅可对液压凿岩机各有关参量进行实时测控，而且可对液压凿岩机各项性能参数进行巡回跟踪检测。该系统克服了传统测试系统只能单个测量性能参数而不能测量工作参数的缺陷，测量点多而面广，测试方法简单易行。[5]
四、结束语
需要指出的是，建立液压冲击机械系统理论体系与控制策略是当前的研究着眼点，随着计算机信息技术的发展，推动该产业向着信息化方向发展是作者今后努力的目标。
参考文献
[1]王艳荣.新型液压冲击机械设计理论及控制策略[J].科技创新与应用，2012，21：117.
[2]朱法龙，杨国平.液压冲击器的研究现状及技术发展[J].矿山机械，2013，04：6-10.
[3]朱萍玉.冲击机械动态反演设计方法研究[D].中南大学，2003.
[4]许勤，黄圆月，丁为民.液压冲击机械性能试验计算机测控系统研究[J].计算机测量与控制，2007，02：191-194.
[5]刘忠，龙国键，褚福磊，杨国平.国内外液压冲击机械的发展研究[J].建筑机械，2003，07：29-31.
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