涉及沖擊力的估算問題

探根究底

今天同時(shí)問了個(gè)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(shè)很大，可以短時(shí)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(dòng)一下即可），問能夠?qū)崿F(xiàn)？用行程25mm和50mm 兩種氣缸，是否區(qū)別？

答，從題中已知信息，可能氣缸穩(wěn)定時(shí)可輸出25kg 的力。

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

      我個(gè)人是這樣想的，將氣缸活塞和物體視作一個(gè)系統(tǒng)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(gè)因素在用能量定理估計(jì)的時(shí)能否忽略，為了考慮簡便一點(diǎn)，還是忽略了，之後以類似考慮安全係數(shù)的方式進(jìn)行補(bǔ)充）

     假定剛好衝撞產(chǎn)生的力達(dá)臨界點(diǎn)（30kg的力），撞擊時(shí)間0.02s 則動(dòng)量變化為Δmv=30*10*0.02=6 kg.m/s.假設(shè)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(dòng)量可視為3kg.m/s .

      考慮到實(shí)際過程中氣缸仍受氣體推力，撞擊時(shí)間可能更小。3kg.m/s應(yīng)當(dāng)可以滿足，不過這個(gè)數(shù)值好大，若活塞重3kg 則要在50mm(或25mm)行程內(nèi)達(dá)到1m/s ；由時(shí)間估計(jì)很短視為勻加速，推導(dǎo)出a=10m/s2  t=0.1s 得進(jìn)氣流量=氣缸體積/進(jìn)氣時(shí)間=0.24L/s

往路過的前輩批評(píng)指正。

wu__xy

看繁體字很不習(xí)慣啊

xueqingchao

體字很不習(xí)慣哦
! l+ L5 |2 l3 }1.與25和50行程沒關(guān)系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關(guān)系;
+ O/ d: Z+ F& K2.談及沖擊力,對(duì)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(chǎn)生的值,拋開氣體壓縮性,就要考慮沖擊側(cè)排氣的問題,如果沒有足夠的排氣,缸體前腔有背壓,會(huì)影響約束沖擊力,
/ _4 @+ s' z! F8 A8 }3.我認(rèn)為沖擊力與氣缸的推力是有區(qū)別的. 考慮氣缸的同時(shí),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(tái)資公司上班?富士康就是用繁體的

oldpipe

6 x# q6 d/ l- w6 L4 n問題沒有出準(zhǔn)�！皠�(dòng)一下即可”，用物理語言來表達(dá)應(yīng)該是：|V|>0，除非被撞質(zhì)量與撞擊質(zhì)量的比值極大，撞擊質(zhì)量忽略不計(jì)時(shí)，|V|>0一定成立。定性判斷即可，往下沒有什么文章好做�！白矒舻椒�(wěn)定過程輸出的力應(yīng)該是先上升再下降再上升再下降，以波浪的形式趨於穩(wěn)定”，這個(gè)假定在先，已經(jīng)超過動(dòng)不動(dòng)的范疇，深入到動(dòng)的過程里面去了，那么還要補(bǔ)充很多條件：撞擊物與被撞擊物的密度，剛性，接觸面性質(zhì)……。何況上升之后是否下降，還要看兩個(gè)物體的質(zhì)量比等，事先假定并不一定合理。這個(gè)題目的第一步包含兩個(gè)階段：第一步，活塞、活塞桿、桿頭撞擊件質(zhì)量體在氣壓作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)（假定氣壓足夠大，足夠穩(wěn)定，供氣速度足夠快），到達(dá)撞擊前瞬間質(zhì)量m1達(dá)到速度v1-1；第二步，假定撞擊過程是理想狀態(tài)，沒有能量、動(dòng)量損失，則撞擊前后動(dòng)量守恒、能量守恒，以此條件聯(lián)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(tài)下，撞擊過程時(shí)間為0，位移為0，所以氣壓對(duì)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(jié)構(gòu)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(jì)算F對(duì)（m1+m2），在初速度v2下作用的效果。當(dāng)然，理想狀態(tài)并不理想，那個(gè)過程叫沖擊或碰撞，是比較前沿的力學(xué)領(lǐng)域。

探根究底

newmorn 發(fā)表于 2016-7-1 11:42
樓主是否在臺(tái)資公司上班?富士康就是用繁體的

# @. g1 {1 v. _5 |) i( B2 u目前是在臺(tái)企，用的是公司電腦寫的 只有繁體輸入法。

探根究底

oldpipe 發(fā)表于 2016-7-1 12:11
問題沒有出準(zhǔn)�！皠�(dòng)一下即可”，用物理語言來表達(dá)應(yīng)該是：|V|>0，除非被撞質(zhì)量與撞擊質(zhì)量的比值極大，撞擊 ...

謝謝回復(fù)，很高興有人認(rèn)證看。我想補(bǔ)充的是 物體移動(dòng)的方向時(shí)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(shí)間。所以才提出 沖擊力變化的第一個(gè)峰要高于30哦。
1 ?" O# W" J) ~" \/ H估算  假設(shè) 要根據(jù)實(shí)際情況 目前不能將時(shí)間定為0；
為了減少你所說的密度，表面情況等 才估算的；

探根究底

xueqingchao 發(fā)表于 2016-7-1 09:02
體字很不習(xí)慣哦
1.與25和50行程沒關(guān)系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關(guān)系;
4 ~6 \, h- ?! A& k4 D4 E% t- D6 u2.談及沖擊力,對(duì)于氣缸首先要考 ...

( r+ t/ W( ]; |& Z+ ]- M" q; X第二點(diǎn)之前沒考慮過 ，學(xué)到了 謝謝

newmorn

探根究底 發(fā)表于 2016-7-1 21:31
目前是在臺(tái)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(tái)資企業(yè)干過!

tjhongtian

看到繁體字，比較反感，不看了