涉及沖擊力的估算問題

探根究底

今天同時問了個問題，感覺挺有意思的，不知道問題本身是否有問題，但還是嘗試解答下，分析不出來。

氣缸直徑25mm  氣源提供氣壓0.5Mpa  流量假設很大，可以短時間填充氣缸。打算用氣缸活塞撞擊物體的衝擊力，頂起30KG的物體，（動一下即可），問能夠實現？用行程25mm和50mm 兩種氣缸，是否區別？

答，從題中已知信息，可能氣缸穩定時可輸出25kg 的力。

     撞擊到穩定過程輸出的力應該是先上升再下降再上升再下降，以波浪的形式趨於穩定（25kg的力即250N），從同事的意思可以理解問第一個波峰的值，是否到與30KG 。氣缸的行，程又是否影響。

      我個人是這樣想的，將氣缸活塞和物體視作一個系統研究，（我不確定，在活塞和物體撞擊過程中，活塞還受氣體推力的影響，這個因素在用能量定理估計的時能否忽略，為了考慮簡便一點，還是忽略了，之後以類似考慮安全係數的方式進行補充）

     假定剛好衝撞產生的力達臨界點（30kg的力），撞擊時間0.02s 則動量變化為Δmv=30*10*0.02=6 kg.m/s.假設初次撞擊為完全彈性碰撞，即可暫定 氣缸活塞撞擊前的一瞬間動量可視為3kg.m/s .

      考慮到實際過程中氣缸仍受氣體推力，撞擊時間可能更小。3kg.m/s應當可以滿足，不過這個數值好大，若活塞重3kg 則要在50mm(或25mm)行程內達到1m/s ；由時間估計很短視為勻加速，推導出a=10m/s2  t=0.1s 得進氣流量=氣缸體積/進氣時間=0.24L/s

往路過的前輩批評指正。

# H! ~, x0 s& Z& ~5 U8 ~  ]

wu__xy

看繁體字很不習慣啊

xueqingchao

體字很不習慣哦
1.與25和50行程沒關系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關系;
) S; T8 c* o) b: `2.談及沖擊力,對于氣缸首先要考慮氣體的可以壓縮性,沖擊越大壓縮性越大,沖擊力通常又是瞬間產生的值,拋開氣體壓縮性,就要考慮沖擊側排氣的問題,如果沒有足夠的排氣,缸體前腔有背壓,會影響約束沖擊力,
3.我認為沖擊力與氣缸的推力是有區別的. 考慮氣缸的同時,也可以考慮一下氣液缸,看是不是更適合你.

newmorn

樓主是否在臺資公司上班?富士康就是用繁體的

oldpipe

3 D: N# n: v& R0 l9 O4 ?/ A$ V問題沒有出準。“動一下即可”，用物理語言來表達應該是：|V|>0，除非被撞質量與撞擊質量的比值極大，撞擊質量忽略不計時，|V|>0一定成立。定性判斷即可，往下沒有什么文章好做。“撞擊到穩定過程輸出的力應該是先上升再下降再上升再下降，以波浪的形式趨於穩定”，這個假定在先，已經超過動不動的范疇，深入到動的過程里面去了，那么還要補充很多條件：撞擊物與被撞擊物的密度，剛性，接觸面性質……。何況上升之后是否下降，還要看兩個物體的質量比等，事先假定并不一定合理。這個題目的第一步包含兩個階段：第一步，活塞、活塞桿、桿頭撞擊件質量體在氣壓作用下做勻加速直線運動（假定氣壓足夠大，足夠穩定，供氣速度足夠快），到達撞擊前瞬間質量m1達到速度v1-1；第二步，假定撞擊過程是理想狀態，沒有能量、動量損失，則撞擊前后動量守恒、能量守恒，以此條件聯立方程組，解出撞擊后m1的速度v1-2，m2的速度v2-2。理想狀態下，撞擊過程時間為0，位移為0，所以氣壓對活塞的作用力F在撞擊過程中做的功和沖量也是0，不影響上解的正確性。如果假定、或結構上采取措施，使撞擊件與被撞擊物在撞擊后合體，則撞擊后v1-2=v2-2=v2，撞擊過程后再計算F對（m1+m2），在初速度v2下作用的效果。當然，理想狀態并不理想，那個過程叫沖擊或碰撞，是比較前沿的力學領域。

探根究底

newmorn 發表于 2016-7-1 11:42
2 x. z+ D  K" `) [' a  L& @( _6 I樓主是否在臺資公司上班?富士康就是用繁體的

目前是在臺企，用的是公司電腦寫的 只有繁體輸入法。
: ?3 ~- ~, N; O4 f: x) m+ Z

探根究底

oldpipe 發表于 2016-7-1 12:11
8 h" V7 k9 T1 Z問題沒有出準。“動一下即可”，用物理語言來表達應該是：|V|>0，除非被撞質量與撞擊質量的比值極大，撞擊 ...

" O) f$ V; b3 n4 |謝謝回復，很高興有人認證看。我想補充的是 物體移動的方向時垂直向上， 氣缸的力首先要抵消重力；V不等于0 要滿足有加速度（合力不等于0），也要給力作用時間。所以才提出 沖擊力變化的第一個峰要高于30哦。
估算  假設 要根據實際情況 目前不能將時間定為0；
' g4 l8 Z+ ?; X  u( O" i+ q為了減少你所說的密度，表面情況等 才估算的；
0 \9 [, g: F! N7 y( j, [

探根究底

xueqingchao 發表于 2016-7-1 09:02
體字很不習慣哦
: ?/ z5 b# k8 s" k* E1.與25和50行程沒關系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關系;
2.談及沖擊力,對于氣缸首先要考 ...

第二點之前沒考慮過 ，學到了 謝謝
' ~, r8 V0 G& K! a2 v3 c! A- [

newmorn

探根究底 發表于 2016-7-1 21:31
目前是在臺企，用的是公司電腦寫的 只有繁體輸入法。

呵呵,我以前也在臺資企業干過!
- P# k) X; B, B

tjhongtian

看到繁體字，比較反感，不看了