1 液壓沖擊器的現(xiàn)狀及改進(jìn)途徑 

　　目前世界上很多廠家生產(chǎn)的液壓沖擊器斗具有調(diào)節(jié)沖擊能的功能，以適應(yīng)不同塊度與硬度巖石的破碎要求。與一般液壓機(jī)械不同，液壓沖擊器的負(fù)載是活塞運(yùn)動(dòng)的慣性力。因此，改變提供給液壓沖擊器的流量，就能改變液壓沖擊器的工作壓力和沖擊能量。但由于沖擊功率與流量的立方成正比，與活塞行程成反比，為保證液壓系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的正常工作，在改變流量的同時(shí)，一般都通過(guò)改變活塞運(yùn)動(dòng)行程來(lái)達(dá)到改變液壓沖擊器沖擊能與沖擊頻率的目的，把改變液壓沖擊器活塞行程的方案稱(chēng)為換擋方案 

　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有各種液壓沖擊器的行程調(diào)節(jié)都是有級(jí)的。一般只有二至三擋，而且調(diào)節(jié)行程很不方便。所以，在液壓沖擊器工作時(shí)，行程都保持不變，除非遇到大量大塊巖石需改變沖擊能時(shí)才進(jìn)行調(diào)整。必須指出的是，由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，沖擊器行程不可能很大，液壓沖擊器的沖擊頻率不可能設(shè)計(jì)得很低。 

　　根據(jù)巖石破碎學(xué)理論，巖石破碎有一個(gè)最低能量要求，當(dāng)沖擊能低于其要求的最低沖擊能時(shí)，就無(wú)法破碎巖石。為破碎不同塊度與硬度的巖石，當(dāng)行程不變，要增大沖擊能時(shí)，必須提高沖擊壓力，這樣沖擊頻率也升高，沖擊功率會(huì)增大很多。由于目前采用行程反饋原理的液壓沖擊器沖擊能和沖擊功率在調(diào)節(jié)過(guò)程中是連鎖同步變化的，當(dāng)沖擊能增大時(shí)，沖擊功率也增大，這就要求增大裝機(jī)容量。 

　　解決此問(wèn)題的辦法是打破壓力與流量成正比的關(guān)系，使沖擊壓力和供油流量獨(dú)立無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制，從而使沖擊能和沖擊頻率獨(dú)立無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制。即通過(guò)調(diào)節(jié)控制沖擊系統(tǒng)的工作壓力來(lái)調(diào)節(jié)控制沖擊器的沖擊能，沖擊壓力高時(shí)沖擊能很大；沖擊壓力低時(shí)沖擊能小。通過(guò)調(diào)節(jié)控制供油泵的輸出流量來(lái)調(diào)節(jié)控制液壓沖擊器的沖擊頻率，供油流量大時(shí)沖擊頻率很高；供油流量小時(shí)沖擊頻率低。這樣，可把沖擊能調(diào)節(jié)到很大，而沖擊頻率可降到很低，使沖擊功率不至增大很多。根據(jù)破碎現(xiàn)象來(lái)選擇沖擊能和合適的沖擊頻率，可提高效率，減小液壓碎石機(jī)配套底盤(pán)的型號(hào)，降低造價(jià)，有利于液壓碎石沖擊器的推廣與應(yīng)用。 

　　2 新型沖擊器的結(jié)構(gòu)與工作原理 

　　新型液壓碎石沖擊器采用壓力反饋控制原理的工作方式，突破液壓沖擊器傳統(tǒng)的行程反饋控制原理和供油流量的獨(dú)立無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制液壓碎石機(jī)沖擊器工作性能參數(shù)的目的。其結(jié)構(gòu)和工作原理可有多種型式，下面分析研究一種主要的結(jié)構(gòu)型式及其工作原理。 

　　（1）結(jié)構(gòu) 

　　如圖1所示，沖擊器采用前腔常壓，后腔壓力高、低交替變化的后腔控制式。沖擊活塞1與缸體2行成四個(gè)容腔，即開(kāi)有油孔I的常常壓前腔a，能連通沖程反饋信號(hào)孔II和油孔III的常低壓腔b，開(kāi)有IV的可變壓力后腔c及密閉氮?dú)馐?。缸體前部常高壓腔a經(jīng)I 及油路與配油閥的常高壓腔e和供油泵輸出的高壓油源P相通，油源通道上設(shè)有高壓蓄能器5。油孔II由油路與配油閥的常低壓腔g和回油O相通，并在回油通道上設(shè)有回油蓄能器6。沖程末了，活塞端面B越過(guò)油孔II，油腔b把孔II和孔III相通。缸體后部的后腔c經(jīng)油孔IV及油路與配油閥的變壓腔f相通。 

　　配油閥采用錐閥形式和優(yōu)化的不等閥開(kāi)口量技術(shù)，回程時(shí)閥的開(kāi)口量小；沖程時(shí)閥開(kāi)口量大。推閥腔d經(jīng)油路與壓力控制錐閥7相通，控制高壓油源P的通斷。錐閥7的開(kāi)啟壓力由控制油壓Px確定。閥芯8的左右椎柱臺(tái)肩分別交替控制配油閥常高壓腔e與變壓腔f和配油閥常低壓腔g與變壓腔f的通斷，當(dāng)腔e與腔f連通時(shí)，腔g與腔f阻斷，當(dāng)腔e與腔f阻斷時(shí)，腔g與腔f連通。閥芯d腔有作用面積大于h腔有效作用面積，推椎閥h經(jīng)油路與高壓油源p連通。
*******　　2）工作原理 

　　a 回程 

　　圖1a所示為活塞已完成了一次沖擊，且閥已換向，整個(gè)系統(tǒng)處于回程開(kāi)始狀態(tài)。此時(shí)配油閥的推閥腔d通過(guò)油孔II和III已與回油O相通，而推閥經(jīng)油路和閥芯中心的孔道始終與高壓油源P相通，閥芯8h腔高壓油作用下處于圖示左端位置。高壓油P經(jīng)閥體高壓腔e、油孔I與活塞前腔a相通，而后腔c則通過(guò)油孔IV經(jīng)閥體的變壓腔f、低壓腔g與回油連通；故活塞1在前腔壓力油作用下向右開(kāi)始回程，同時(shí)壓縮氮?dú)馐?，高壓蓄能器5充油，隨著回程增加，氮?dú)馐?壓縮量增大，其壓力升高，系統(tǒng)壓力也升高；當(dāng)壓力升高到壓力控制錐閥7的開(kāi)啟壓力時(shí)，錐閥7打開(kāi)，高壓油進(jìn)入推閥腔d中，因d腔作用面積大于h腔作用面積，閥芯在壓力差作用下迅速向右作回程換向運(yùn)動(dòng)，閥體的控制變壓腔f與高壓腔e連通。這樣活塞前、后腔均與高壓油相通，形成差動(dòng)連接，活塞回程加速階段結(jié)束。盡管活塞的后腔作用面積大于前腔作用面積以及氮?dú)鈮毫ψ饔茫藭r(shí)活塞因慣性作用將繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，只不過(guò)作減速運(yùn)動(dòng)，直至速度為零，完成整個(gè)回程動(dòng)作。從以上敘述可知，活塞回程實(shí)際包括回程加速和回程減速兩個(gè)階段。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　b 沖程 

　　活塞回程結(jié)束，為沖程作好了準(zhǔn)備，沖程開(kāi)始時(shí)整個(gè)油路狀態(tài)如圖1b所示，它與回程減速階段一樣，閥芯8在油液壓力差作用下仍處于右位，活塞前、后腔均與高壓油相通，保持差動(dòng)連接。沖擊活塞1在壓力油壓差及氮?dú)馀蛎涀饔孟孪蜃蠹铀龠\(yùn)動(dòng)，開(kāi)始沖程。沖程加速后期，速度很高，需要油液流量大，系統(tǒng)壓力降低，高壓蓄能器排出大量油補(bǔ)充到后腔中。當(dāng)活塞端面B越過(guò)沖程換向反饋信號(hào)孔II時(shí)，推閥腔d經(jīng)油孔II、III與回油溝通，失去高壓，同時(shí)壓力控制錐閥7關(guān)閉，閥芯在h腔高壓油作用下迅速向左作沖程換向運(yùn)動(dòng)，隨即活塞1沖擊鎬釬4，沖程結(jié)束。沖程結(jié)束。沖擊器又恢復(fù)到回程初始狀態(tài)，重新開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)回程運(yùn)動(dòng)。 

　　由上述工作原理可看出，壓力控制錐閥可控制系統(tǒng)沖擊壓力p，當(dāng)液壓沖擊器其它參數(shù)確定后，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制油壓Px，錐閥控制壓力即可無(wú)級(jí)變化，從而液壓沖擊器的沖擊能也可能無(wú)級(jí)變化，壓力高時(shí)沖擊能大，壓力低時(shí)沖擊能效。通過(guò)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制供油泵供給沖擊系統(tǒng)的流量，可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)控制液壓沖擊器的沖擊頻率，流量大時(shí)沖擊頻率高，流量小時(shí)沖擊頻率低。其重要特點(diǎn)是兩者的調(diào)節(jié)控制可以是同步或分別獨(dú)立進(jìn)行，這樣沖擊頻率可以調(diào)節(jié)得很低而沖擊能可以調(diào)節(jié)到很大，充分利用裝機(jī)容量，以適應(yīng)各種工況的需要。 

　　另外，如果當(dāng)Px調(diào)節(jié)得過(guò)大，系統(tǒng)壓力在回程時(shí)升高卻不能打開(kāi)壓力控制錐閥7時(shí)，活塞仍回程。當(dāng)繼續(xù)回程到活塞端面A越過(guò)信號(hào)孔II時(shí)，壓力油就會(huì)經(jīng)前腔a及油孔I、II進(jìn)入推閥腔d中，從而使閥芯向右作回程換向運(yùn)動(dòng)。這樣就可限制系統(tǒng)沖擊壓力過(guò)高，沖擊行程過(guò)長(zhǎng)，沖擊能過(guò)大而使機(jī)器損壞。 

　　沖擊器采用一種新型配油閥，該閥閥口采用錐閥口形式，密封采用錐面和柱面密封相結(jié)合。閥芯運(yùn)動(dòng)到位靜止時(shí)，閥口由錐面密封和柱面密封相結(jié)合，閥芯換向運(yùn)動(dòng)時(shí)由柱面密封，而閥芯靜止時(shí)間長(zhǎng)，錐面密封油液泄露量幾乎為零，閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，所以整個(gè)工作過(guò)程中，閥口油液泄露量極少。又錐閥閥口流量系數(shù)大，油液流經(jīng)閥口時(shí)壓力損失少。另外新型配油閥還采用優(yōu)化的不等閥開(kāi)口量技術(shù)，即液壓沖擊器沖程時(shí)所需流量大，閥芯處于右位時(shí)使其開(kāi)口量大，液壓沖擊器回程時(shí)所需流量小閥芯處于左位時(shí)使其開(kāi)口量小，充分利用閥芯的運(yùn)動(dòng)行程，使閥芯運(yùn)動(dòng)行程減小，減少換向運(yùn)動(dòng)的能量損耗，這樣就會(huì)使配油閥的能量損失大大降低。回程換向時(shí)閥一旦開(kāi)啟，閥芯推閥面積迅速增大，閥芯快速運(yùn)動(dòng)到位，并且有液壓油墊緩沖，防止閥芯運(yùn)動(dòng)碰撞損壞。 

　　這樣控制原理使沖擊系統(tǒng)壓力越高時(shí)活塞行程越長(zhǎng)，沖擊系統(tǒng)壓力越低時(shí)活塞行程越短，它與恒功率多擋液壓鑿巖機(jī)沖擊器的行程長(zhǎng)時(shí)沖擊系統(tǒng)壓力低，行程短時(shí)沖擊系統(tǒng)壓力高的控制原理完全不同。