基于SimHydraulics的水力凿岩机冲击系统动态仿真

李志国，李夕兵，王斌

(中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙，410083)

冲击凿岩机是矿山开采、隧道掘进的主要设备。根据活塞加速运动的动力源不同，冲击凿岩机分为气动、液压、电动、内燃等。目前普遍采用液压或气动(风压)冲击凿岩机，而随着岩体工程安全开掘和环境保护的要求越来越高及开掘作业节能、高效的需要，用高压水代替压缩空气或矿物油作为凿岩机工作介质，即水力凿岩机的研制越来越引起人们的广泛关注[1-3]。水力凿岩机是以纯水为传递能量介质的阀控液缸系统，其工作过程服从流体运动和机械运动规律，且受多种因素的影响与制约，运动规律十分复杂。传统的设计方法不仅研制周期长、费用高，而且所设计的产品性能有很大的随意性，难以达到性能最优的要求。随着计算机技术的飞速发展，用计算机对系统特性进行数字仿真与优化设计研究，具有成本低，迅速快捷的优点，能方便地分析各参数对系统特性的影响。对于水力凿岩机冲击机构运动仿真的研究，国际上尚无统一试验标准。参照以往液压冲击器运动仿真经验，常用的冲击器运动仿真方法有以下几种：准匀加速度法[4-5]，该方法校正计算相对较难，有时难以达到理想的计算精度；基于Matlab/Simulink的液压冲击器动态仿真法[6-7]，该方法不但可以方便地分析各个参数对冲击器性能的影响，还可以优化设计参数，但需利用Simulink仿真环境下的Stateflow 实现系统状态转换；基于AMESim的新型数字控制液压冲击器仿真法[8]，该方法计算过程有高位压力跳跃的现象产生，降低了仿真精度；……