液压锤工作状态下活塞的力学模型与应力分析

简介

液压锤工作环境非常恶劣，其中活塞是受力状况最为复杂、最容易失效的零件之一。研究了液压锤活塞在工作状态下的受力状况，建立了活塞加速行程的力学模型，获得了活塞撞击钎杆前的初始运动条件；应用有限元技术对活塞撞击钎杆的过程进行了刚柔体运动、非线性接触碰撞仿真，获得了活塞的应力云图及其关键点在撞击过程的应力变化曲线。分析表明，活塞撞击钎杆的持续时间非常短暂，冲击应力非常大，导致端部存在局部应力超出材料屈服极限。为了避免活塞因端面不均衡塑性变形而导致端部边缘破损、端面与轴线垂直度破坏等情况发生，需要对活塞端部结构进行改进。该分析结果已应用于某型液压锤设计，为提高活塞的使用寿命提供了技术指导。