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。

wu__xy

看繁體字很不習慣啊

xueqingchao

體字很不習慣哦
, m3 r5 N2 O  L% x4 U. @% t7 q1.與25和50行程沒關系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關系;
2 s' S3 q3 G% S7 r0 f: r2.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

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
7 g- F8 F  {7 }! R0 Q, r: H: P  y樓主是否在臺資公司上班?富士康就是用繁體的

, |1 u7 x7 }" `" i  u" ?3 Q目前是在臺企，用的是公司電腦寫的 只有繁體輸入法。
3 ~4 a5 B3 r. \* A! R5 k) Q" J

探根究底

oldpipe 發表于 2016-7-1 12:11
$ B, j2 K1 p' [  \0 W! U' ^% \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 ...

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。
# |; v0 J* O" b' E1 k估算  假設 要根據實際情況 目前不能將時間定為0；
  e& o% T' i6 V3 U2 F# ^: F$ A為了減少你所說的密度，表面情況等 才估算的；
6 `5 O6 i) A1 Q1 M0 W2 I2 W! N  \

探根究底

xueqingchao 發表于 2016-7-1 09:02
7 C  @$ ?/ h5 I+ o/ V" Y' j體字很不習慣哦
0 O, O3 I" v" s' q6 S% E9 w1.與25和50行程沒關系,主要給缸徑, 活塞桿及氣壓有關系;
* v' v7 C+ ^1 U4 p2.談及沖擊力,對于氣缸首先要考 ...

# e; T0 \. O, O  C& t2 G第二點之前沒考慮過 ，學到了 謝謝
" k% q8 l. U; O% O5 s: Z/ n2 Z

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。

, y- l3 W: ^6 B/ P4 _  u呵呵,我以前也在臺資企業干過!

tjhongtian

看到繁體字，比較反感，不看了