1 液壓沖擊器的現狀及改進途徑 

　　目前世界上很多廠家生產的液壓沖擊器斗具有調節沖擊能的功能，以適應不同塊度與硬度巖石的破碎要求。與一般液壓機械不同，液壓沖擊器的負載是活塞運動的慣性力。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，為保證液壓系統電動機的正常工作，在改變流量的同時，一般都通過改變活塞運動行程來達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為換擋方案 

　　國內外現有各種液壓沖擊器的行程調節都是有級的。一般只有二至三擋，而且調節行程很不方便。所以，在液壓沖擊器工作時，行程都保持不變，除非遇到大量大塊巖石需改變沖擊能時才進行調整。必須指出的是，由于結構尺寸的限制，沖擊器行程不可能很大，液壓沖擊器的沖擊頻率不可能設計得很低。 

　　根據巖石破碎學理論，巖石破碎有一個最低能量要求，當沖擊能低于其要求的最低沖擊能時，就無法破碎巖石。為破碎不同塊度與硬度的巖石，當行程不變，要增大沖擊能時，必須提高沖擊壓力，這樣沖擊頻率也升高，沖擊功率會增大很多。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節過程中是連鎖同步變化的，當沖擊能增大時，沖擊功率也增大，這就要求增大裝機容量。 

　　解決此問題的辦法是打破壓力與流量成正比的關系，使沖擊壓力和供油流量獨立無級調節控制，從而使沖擊能和沖擊頻率獨立無級調節控制。即通過調節控制沖擊系統的工作壓力來調節控制沖擊器的沖擊能，沖擊壓力高時沖擊能很大；沖擊壓力低時沖擊能小。通過調節控制供油泵的輸出流量來調節控制液壓沖擊器的沖擊頻率，供油流量大時沖擊頻率很高；供油流量小時沖擊頻率低。這樣，可把沖擊能調節到很大，而沖擊頻率可降到很低，使沖擊功率不至增大很多。根據破碎現象來選擇沖擊能和合適的沖擊頻率，可提高效率，減小液壓碎石機配套底盤的型號，降低造價，有利于液壓碎石沖擊器的推廣與應用。 

　　2 新型沖擊器的結構與工作原理 

　　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的行程反饋控制原理和供油流量的獨立無級調節控制液壓碎石機沖擊器工作性能參數的目的。其結構和工作原理可有多種型式，下面分析研究一種主要的結構型式及其工作原理。 

　　（1）結構 

　　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行成四個容腔，即開有油孔I的常常壓前腔a，能連通沖程反饋信號孔II和油孔III的常低壓腔b，開有IV的可變壓力后腔c及密閉氮氣室3。缸體前部常高壓腔a經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，并在回油通道上設有回油蓄能器6。沖程末了，活塞端面B越過油孔II，油腔b把孔II和孔III相通。缸體后部的后腔c經油孔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化的不等閥開口量技術，回程時閥的開口量小；沖程時閥開口量大。推閥腔d經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的開啟壓力由控制油壓Px確定。閥芯8的左右椎柱臺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，當腔e與腔f連通時，腔g與腔f阻斷，當腔e與腔f阻斷時，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，整個系統處于回程開始狀態。此時配油閥的推閥腔d通過油孔II和III已與回油O相通，而推閥經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經閥體高壓腔e、油孔I與活塞前腔a相通，而后腔c則通過油孔IV經閥體的變壓腔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始回程，同時壓縮氮氣室3，高壓蓄能器5充油，隨著回程增加，氮氣室3壓縮量增大，其壓力升高，系統壓力也升高；當壓力升高到壓力控制錐閥7的開啟壓力時，錐閥7打開，高壓油進入推閥腔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動，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，形成差動連接，活塞回程加速階段結束。盡管活塞的后腔作用面積大于前腔作用面積以及氮氣壓力作用，此時活塞因慣性作用將繼續向右運動，只不過作減速運動，直至速度為零，完成整個回程動作。從以上敘述可知，活塞回程實際包括回程加速和回程減速兩個階段。 #p#分頁標題#e#

　　b 沖程 

　　活塞回程結束，為沖程作好了準備，沖程開始時整個油路狀態如圖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，保持差動連接。沖擊活塞1在壓力油壓差及氮氣膨脹作用下向左加速運動，開始沖程。沖程加速后期，速度很高，需要油液流量大，系統壓力降低，高壓蓄能器排出大量油補充到后腔中。當活塞端面B越過沖程換向反饋信號孔II時，推閥腔d經油孔II、III與回油溝通，失去高壓，同時壓力控制錐閥7關閉，閥芯在h腔高壓油作用下迅速向左作沖程換向運動，隨即活塞1沖擊鎬釬4，沖程結束。沖程結束。沖擊器又恢復到回程初始狀態，重新開始下一個循環回程運動。 

　　由上述工作原理可看出，壓力控制錐閥可控制系統沖擊壓力p，當液壓沖擊器其它參數確定后，無級調節控制油壓Px，錐閥控制壓力即可無級變化，從而液壓沖擊器的沖擊能也可能無級變化，壓力高時沖擊能大，壓力低時沖擊能效。通過無級調節控制供油泵供給沖擊系統的流量，可以無級調節控制液壓沖擊器的沖擊頻率，流量大時沖擊頻率高，流量小時沖擊頻率低。其重要特點是兩者的調節控制可以是同步或分別獨立進行，這樣沖擊頻率可以調節得很低而沖擊能可以調節到很大，充分利用裝機容量，以適應各種工況的需要。 

　　另外，如果當Px調節得過大，系統壓力在回程時升高卻不能打開壓力控制錐閥7時，活塞仍回程。當繼續回程到活塞端面A越過信號孔II時，壓力油就會經前腔a及油孔I、II進入推閥腔d中，從而使閥芯向右作回程換向運動。這樣就可限制系統沖擊壓力過高，沖擊行程過長，沖擊能過大而使機器損壞。 

　　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合。閥芯運動到位靜止時，閥口由錐面密封和柱面密封相結合，閥芯換向運動時由柱面密封，而閥芯靜止時間長，錐面密封油液泄露量幾乎為零，閥芯運動時間短，所以整個工作過程中，閥口油液泄露量極少。又錐閥閥口流量系數大，油液流經閥口時壓力損失少。另外新型配油閥還采用優化的不等閥開口量技術，即液壓沖擊器沖程時所需流量大，閥芯處于右位時使其開口量大，液壓沖擊器回程時所需流量小閥芯處于左位時使其開口量小，充分利用閥芯的運動行程，使閥芯運動行程減小，減少換向運動的能量損耗，這樣就會使配油閥的能量損失大大降低。回程換向時閥一旦開啟，閥芯推閥面積迅速增大，閥芯快速運動到位，并且有液壓油墊緩沖，防止閥芯運動碰撞損壞。 

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