D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.01.003 北京钢铁学院学报 1982年第4期 液压凿岩机结构参数设计方法研究 矿机教研室王政 摘 要 目前液压凿岩机冲击器结构参数设计，一般仅考虑滿足凿岩参数（冲击功、冲 击未速、冲击频率或周期)指标、而在参数优化方面尚无成熟的方法。本文则对这 一问题进行了探讨，提出冲击器结构参数优化设计可以系统压力脉动及液压冲击最 小为目的进行，它具有十分明显的工程意义。为此，将冲击器动力学棋型近似简化 处理为“等加速”型模型，指出寻求最优结构参数，实质是一个寻求最优“开关” 控制问题，由此导出作用在冲击活塞上的液压力与冲击器结构参数的解析关系，使 求泛函的极值问题能化为一般函数的极值问题。进而具体给出了以蓄能器容积变化 和液压冲击最小为目标，建立指标函数的最优设计方法。 一、前言 研究液压凿岩机结构参数设计方法的目的是为了对凿岩机进行“最优化”设计。 由于有关冲击机构方面的理论研究尚不够成熟，以往液压凿岩机结构参数设计仅是为了 满足凿岩参数（冲击动E、冲击未速V:、冲击频率或周期T)指标，而在评价性能优劣方 而，缺乏明确的追求目标及寻求最优参数的方法，参数设计大都是探索、半经验的进行。 -一般来说，效率应做为液压凿岩机结构参数优化设计的主要目标，但因目前人们还不能 找到它们之间的定量关系，使之难以进行。那么，结构参数设计将以什么做为优化目标来进 行呢？在这方而，苏联学者O.Ⅱ.AJHMOB及C.A.6acoB首先提出使作用在冲击活赛最 大推力最小的结构参数设计方法，但该方法所提出的这一优化目标，很难看出对凿岩机 有什么实际意义。北京钢铁学院李大治教授在研究了结构参数对系统压力脉动的影响之后， 提出了具有实际意义的以蓄能器容积变化最小为目标的“简易”结构参数设计方法引。近 几年来随着电子计算机及计算方法的发展，利用数字仿真，对液凿岩机进行所谓“计算试 验”正在积极研究[】。它将成为液压凿岩机“优化”设计的有效辅助方法。 本文在上述研究工作的基础上，给出了冲击器结构参数进行“优化”设计的一般提法。 通过对冲击器动力学模型做近似简化处理，得到冲击话塞上作用力与给定凿岩参数间的解析 关系，进而建立了指标函数，改进了以蓄能器容积变化最小为目标的“简易”参数设计法， 并结合目前液压凿岩机急待解决的减小液压冲击问题，提出一种结构参数设计的新目标。 16北 京 铜 铁 学 院 学 报 年 第 期 液压凿岩机结构参数设计方法研究 矿机教研 室 王 政 摘 要 目前液压 凿岩机 冲击器 结构参 数 设计 ， 一 般 仅 考虑满足 凿岩 参数 中击功 、 冲 击未速 、 冲击 频率或周 期 指标 、 而在 参数 优化 方 面 尚无 成 熟的方法 。 本文则对这 一 问题 进行 了探讨 ， 提出冲击器 结构参 数 优化设计 可 以系统压 力脉 动及 液压 冲击 最 小为 目的进行 ， 它具 有十分明 显 的工 程 意义 。 为 此 ， 将冲击器 动力学模型近似 简化 处理 为 “ 等加 速 ” 型 模型 ， 指出寻求 最 优结构参数 ， 实质是 一 个 寻求最 优 “ 开 关 ” 控制问题 ， 由此导 出作用在 冲击 活塞 上 的液压 力与冲 击器 结构参 数 的解 析关 系 ， 使 求泛 函 的极值 问题 能化为一 般 函数 的极值 问题 。 进 而 具体给 出 了 以蓄能器 容积 变化 和 液压 冲击 最小为 目标 ， 建 立 指标 函 数 的最 优设 计方法 。 一 、 前 」洲 一， 口 研究液压凿 岩机结构参数设计方法 的 目的是为 了对凿岩机进 行 “ 最 优 化 ” 设计 。 由于有 关冲击机构方 面 的 理论研究 尚不够成熟 ， 以往液压凿岩机结构参数设计 仅是为 了 满足凿岩参数 冲击动 、 冲击 未速 。 、 冲击频率 或周 期 指标 ， 而在 评价性 能 优 劣方 而 ， 缺 乏 明确的追求 目标 及寻求最 优参数 的方 法 ， 参数设金 一 大都 是探 索 、 半经 验 的 进 行 。 一 般来说 ， 效率应做为液压凿岩机结构 参数优 化设计 的主 要 目标 ， 但 因 目前人 们还 不能 找 到它 们 之 间的 定量 关系 ， ‘ 使之难 以进 行 。 那 么 ， 结构 参数设 计 将 以什么做为优 化 目标来 进 行呢 在这方 面 ， 苏联学 者 口 及 首先 提 出 使作用在冲击 活赛最 大 推力 最 小的 结构参数 设 计方 法 川 ， 但 该方 法所提 出 的 这一 优化 目标 ， 很 难看出对 凿岩机 有什么实 际 意义 。 北 京钢 铁学院李大 治教授 在 研究 了结构 参数 对 系 统压 力脉 动 的 影响之后 ， 提 出 了具有 实际 意义 的 以 蓄 能器容 积 变化最 小为 目标的 “ 简易 ” 结 构 参 数设计方 法 “ 。 近 几 年来 随 着 电子计 算机 及计 算方 法 的 发展 ， 利 用数 字仿真 ， 对液 压 凿 岩机进 行所 谓 “ 计 算试 验 ” 正 在 积极研究 。 它 将成为液压凿 岩机 “ 优 化 ” 设 计的 有 效 辅助方 法 。 本文在 上述研究 工 作 的 基础 上 ， 给 出 了冲 击器 结构 参数进 行 “ 优 化 ” 没计 的 一 般提 法 。 通 过 对 冲击 器 动力 学模 型做近 似 简化处理 ， 得 到 冲击活塞 上作用力 与给定 凿岩 参数 间的 解析 关系 ， 进 而建立 了指 标函数 ， 改进 了以 蓄 能 器容积 变 化最 小为 目标的 “ 简易” 参数 设计 法 ， 并 结 合 目前液压 凿 岩机急待解决 的减小液压 冲击 问题 ， 提 出一种 结构 参数设计的新 目标 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．04．003