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《氣動矛電算模型的建立及其應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com2oo3年12月沈陽工業(yè)學院學報v01．N。．第22卷第4期JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYDec2003文章編號：1003—1251(2003)o4一oo46一o4氣動矛電算模型的建立及其應用于曉琳，閻明印，鄭秀琴(1．~Kt32業(yè)學院機械工程分院，遼寧沈陽110168；2．沈陽統(tǒng)一企業(yè)有限公司)摘要：分析氣動矛結構原理，以氣體動力學和氣體熱力學理論為基礎，建立數(shù)學模型，并為電子計算機程序模擬氣動矛內部工作的動力過程和分析動力參數(shù)提供了理論依據(jù)和方法．關鍵詞：氣動矛；數(shù)學模型；電算模擬中圖分類
2、號：TB122文獻標識碼：A氣動矛實質上是一種氣動沖擊器，它以壓縮空鋪PE管、PVC管和鋼管；適合在狹小空間內施工等氣為動力，適用于非開挖鋪設管線，俗稱地老鼠或特點，可收到較高的經(jīng)濟效益和社會效益．本文旨地下火箭，其結構主要由鋼質外套(矛體)、活塞和在，建立氣動矛工作原理的數(shù)學模型，并以數(shù)學解配氣裝置組成．矛體內的活塞作往復運動，不斷沖析的形式，揭示氣動矛內部工作的復雜過程，再通擊矛頭，矛頭在土層中擠壓周圍土層，形成鉆孑L并過計算機仿真電算實現(xiàn)優(yōu)化設計．帶動矛體前進．形成鉆孑L以后可以直接將待鋪管線拉人，也可通過拉擴法將鉆孑L擴大，以便鋪設更大1氣動矛的結構Sn-r-作原理直徑的管道．
3、氣動矛的配氣裝置采用活塞式配氣結構，依靠活塞上閥孑L與配氣閥的位置變化來實現(xiàn)配把活塞的運動過程按沖程、返程分段，如圖1氣．由于氣動矛的設備簡單，操作方便，投資少；可所示．圖1氣動矛結構簡圈氣動矛采用后腔始終通高壓空氣的活塞式配流段后，前腔排氣受阻，這時前腔內氣體受壓，前腔氣機構，依靠密封環(huán)形成配氣通路，在活塞的運動壓力稍有增加，活塞繼續(xù)加速．當后閥孔越過內密過程中，通過活塞上后閥孑L的開啟和關閉來配氣．封環(huán)后，前后腔相通，后腔高壓氣體經(jīng)后閥孔向前沖程時，壓縮空氣從空壓機經(jīng)配氣閥的進氣孑L進人腔充氣．隨著活塞的運動，前腔容積減小，壓力快速氣動矛的后腔．這時前腔通過前、后閥孑L與大氣相上升
4、．但是，由于從前腔進高壓氣體開始到活塞沖通，前腔內的壓力為大氣壓，后腔內的壓力為壓縮擊氣動矛矛體這段距離很短，活塞仍以很高的速度氣體的壓力．前后腔氣體存在壓力差，活塞在前后撞擊矛體作功，完成沖程運動．返程時，隨著活塞撞腔壓力差的作用下加速向前運動．當后閥孑L進人節(jié)擊缸體速度降到零，此時前腔壓力基本和后腔壓力收稿日期：2003—06—24作者簡介：于曉琳(1978一)，女，黑龍江龍江縣人，碩士研究生維普資訊http://www.cqvip.com第4期于曉琳等：氣動矛電算模型的建立及其應用·47·相等．由于前腔承壓面積大于后腔承壓面積，活塞式中：尺為鋼管前端中心線處的被動土壓力，尺作反向
5、的加速運動，當后閥孑L越過內密封環(huán)后，前=y+2c~／；y為土的容重，kN／m；為被腔和后腔被隔離，前腔壓力逐漸降低，當壓力低于動土壓力系數(shù)，=tan(45。+0／2)；日為管道中心某一值后，前腔作用力小于后腔氣體對活塞的作用的深度；c為土的粘聚力，kPa．力，活塞開始減速運動，直到速度為零，完成一次循鋪設管線過程中所受的總阻力為環(huán)，此時后腔作用力大于前腔，活塞開始第二次循Fo=F+F(1)環(huán)，如此往復．2．2．2矛體運動方程由于假設活塞與矛體之間的滑動摩擦力忽略2仿真電算數(shù)學模型的建立不計，因此矛體的運動方程：M。警=PlS一F。(2)2．1氣動矛系統(tǒng)及關于氣動矛系統(tǒng)的假設式中：為矛
6、體質量，kg；
7、p。為氣動矛前腔氣按照氣動矛的結構和工作原理，把氣動矛的工體在沖程、返程不同階段的壓力，MPa；S為氣動矛作過程劃分為六個階段，針對活塞各階段的運動特前腔活塞受力面積，m．點，分別建立動力微分方程、運動微分方程和位移2．2．3氣腔內氣體壓力動特性方程微分方程．為此，本文在認真總結了各種電算模型由于假設②前腔與后腔均是發(fā)生絕熱變化，因的基礎上，作了如下假設：此在絕熱過程有：①空壓機的氣體為理想氣體，其壓縮過程和膨pv=const脹過程看成氣體絕熱過程且壓力恒定；式中：=Cp／c稱為絕熱指數(shù)或比熱比，空氣的②前腔與后腔均是發(fā)生絕熱變化；k=1．4；
8、p為氣腔內氣體的絕對壓力
9、，MPa；為氣腔③氣動矛內外泄漏均可忽略不計；內氣體的比容，=Vim，即單位質量所占的體積，④活塞與矛體之問的滑動摩擦力忽略不計．m／kg．2．2仿真電算數(shù)學模型P(V／m)=const上式兩邊對時間t求導，整理得：2．2．1鋪管過程中所受總阻力的計算¨dp,midY,一依據(jù)地層的力學參數(shù)，計算鋪設管線時所需的=k(d．·mi～一．)(3)．．總推力，即鋪設管線所受的阻力．主要包括矛體切式中：為氣腔內氣體的體積；／7／,為氣腔內氣削土層產(chǎn)生的正
