涉及冲击力的估算问题

探根究底 · 发表于 2016-6-30 23:37:46

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

往路过的前辈批评指正。

wu__xy · 发表于 2016-7-1 08:40:45

看

繁体字很不习惯啊

xueqingchao · 发表于 2016-7-1 09:02:51

体字很不习惯哦
1.与25和50行程没关系,主要给缸径, 活塞杆及气压有关系;
2.谈及冲击力,对于气缸首先要考虑气体的可以压缩性,冲击越大压缩性越大,冲击力通常又是瞬间产生的值,抛开气体压缩性,就要考虑冲击侧排气的问题,如果没有足够的排气,缸体前腔有背压,会影响约束冲击力,
3.我认为冲击力与气缸的推力是有区别的. 考虑气缸的同时,也可以考虑一下气液缸,看是不是更适合你.

newmorn · 发表于 2016-7-1 11:42:37

楼主是否在台资公司上班?富士康就是用繁体的

oldpipe · 发表于 2016-7-1 12:11:18

本帖最后由 oldpipe 于 2016-7-1 12:12 编辑

问题没有出准。“动一下即可”，用物理语言来表达应该是：|V|>0，除非被撞质量与撞击质量的比值极大，撞击质量忽略不计时，|V|>0一定成立。定性判断即可，往下没有什么文章好做。“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”，这个假定在先，已经超过动不动的范畴，深入到动的过程里面去了，那么还要补充很多条件：撞击物与被撞击物的密度，刚性，接触面性质……。何况上升之后是否下降，还要看两个物体的质量比等，事先假定并不一定合理。这个题目的第一步包含两个阶段：第一步，活塞、活塞杆、杆头撞击件质量体在气压作用下做匀加速直线运动（假定气压足够大，足够稳定，供气速度足够快），到达撞击前瞬间质量m1达到速度v1-1；第二步，假定撞击过程是理想状态，没有能量、动量损失，则撞击前后动量守恒、能量守恒，以此条件联立方程组，解出撞击后m1的速度v1-2，m2的速度v2-2。理想状态下，撞击过程时间为0，位移为0，所以气压对活塞的作用力F在撞击过程中做的功和冲量也是0，不影响上解的正确性。如果假定、或结构上采取措施，使撞击件与被撞击物在撞击后合体，则撞击后v1-2=v2-2=v2，撞击过程后再计算F对（m1+m2），在初速度v2下作用的效果。当然，理想状态并不理想，那个过程叫冲击或碰撞，是比较前沿的力学领域。

探根究底 · 发表于 2016-7-1 21:31:02

newmorn 发表于 2016-7-1 11:420 \. k- B6 \ ^2 {; s# Z2 F
楼主是否在台资公司上班?富士康就是用繁体的

目前是在台企，用的是公司电脑写的只有繁体输入法。

探根究底 · 发表于 2016-7-1 21:44:20

oldpipe 发表于 2016-7-1 12:11
6 o1 e/ ~) N5 Y, ?问题没有出准。“动一下即可”，用物理语言来表达应该是：|V|>0，除非被撞质量与撞击质量的比值极大，撞击 ...

谢谢回复，很高兴有人认证看。我想补充的是物体移动的方向时垂直向上，气缸的力首先要抵消重力；V不等于0 要满足有加速度（合力不等于0），也要给力作用时间。所以才提出冲击力变化的第一个峰要高于30哦。
估算假设要根据实际情况目前不能将时间定为0；
为了减少你所说的密度，表面情况等才估算的；

探根究底 · 发表于 2016-7-1 21:45:15

xueqingchao 发表于 2016-7-1 09:02) N8 x* ^: V: q9 p% b
体字很不习惯哦7 D" ], U9 _. D4 G: [. ^& O; b
1.与25和50行程没关系,主要给缸径, 活塞杆及气压有关系;# H p# Q' X2 k4 \6 l/ U/ c+ O0 y; Q
2.谈及冲击力,对于气缸首先要考 ...

第二点之前没考虑过，学到了谢谢

newmorn · 发表于 2016-7-2 08:59:34

探根究底发表于 2016-7-1 21:31
8 u5 y& f @3 N$ F6 E! B b目前是在台企，用的是公司电脑写的只有繁体输入法。

呵呵,我以前也在台资企业干过!

tjhongtian · 发表于 2016-7-7 16:05:56

看到繁体字，比较反感，不看了

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