Pohybové vzory pístu

4.3 Pohybové vzory pístu

Z výše uvedené analýzy rychlostního diagramu lze vyvodit následující závěry týkající se pohybových vzorů pístu.

(1) Rychlostní diagram pístu se skládá ze dvou trojúhelníků: pravoúhlého trojúhelníku pro rychlostní diagram pracovního zdvihu a obecného (nepravoúhlého) trojúhelníku pro rychlostní diagram zpětního zdvihu.

(2) Protože délka pracovního zdvihu je rovná délce zpětního zdvihu, musí být obsahy obou trojúhelníků stejné.

(3) Rychlost během brzdné fáze zpětního zdvihu a pracovní fáze sleduje jedinou přímku v diagramu rychlosti. K tomu dochází proto, že po přepnutí pístového ventilu při zpětním zdvihu zůstává ventil během brzdné fáze zpětního zdvihu i pracovní fáze ve stejné poloze a síla působící na píst je stejná.

(4) Klíčový princip návrhu hydraulických krušičů hornin: ve všech proveditelných návrzích musí být maximální rychlost pístu v _m (nárazová energie Š _H ) a doba cyklu T (frekvence nárazů f _H ) konstantní, protože jsou dány zadáním projektu a nelze je změnit.

(5) Kinematické parametry: dráha zrychlení při zpětním zdvihu S _j , doba zrychlení při zpětním zdvihu T ₂^′a maximální rychlost při zpětním zdvihu v _mo jsou všechny velmi užitečné pro řízení hydraulického krušiče hornin, protože všechny leží přímo v bodě přepnutí ventilu při zpětním zdvihu. U hydraulických krušičů hornin se zpětnou vazbou ze zdvihu, S _j je základem pro určení polohy zpětného otvoru a je velmi užitečný pro návrh hydraulického kamenolomu. T ₂^′a v _mo , žádné stávající produkty hydraulických kamenolomů tyto dva parametry pro řízení kamenolomu nepoužívají, avšak tato metoda je proveditelná a stojí za výzkum.

(6) Porovnání všech proveditelných návrhů z kinematického hlediska (tj. bod P a bod F v různých polohách), v _m a T jsou ve všech návrzích stejné. Jediný rozdíl spočívá v poměru T ₁po T ₂v T (P je na ME ), stejně jako v různých maximálních rychlostech návratového zdvihu v _mo .

Na základě výše uvedené analýzy, pokud se na návrh pohlíží z kinematického hlediska, protože v _m a T jsou oba určeny provozními parametry, zbývá návrháři velmi málo prostoru pro volbu. Takzvaný návrh je prostě otázkou správného rozdělení T ₁a T ₂během T zatímco udržujeme v _m a T pevné — nic víc. Tímto způsobem se konstrukce hydraulického kamenolomu stává velmi jednoduchou: stačí rozdělit cyklus pohybu pístu T na dvě části a získáte proveditelný návrh. Určení tohoto poměru rozdělení však vyžaduje značnou technickou hloubku, včetně optimalizačního návrhového problému. Jakmile je tento poměr rozdělení určen, celý návrh je plně stanoven. Poměr doby pracovního zdvihu α je tedy jediný parametr, který může reprezentovat proveditelný návrh a má univerzální použitelnost.

Poměr doby pracovního zdvihu α se také běžně nazývá koeficient kinematické charakteristiky. Protože koeficient kinematické charakteristiky α je bezrozměrný a vyjadřuje kinematické charakteristiky, je definován jako abstraktní návrhová proměnná; každá jeho konkrétní hodnota představuje jeden návrh a charakteristiky, které vyjadřuje, jsou plně použitelné u hydraulických kamenolomů všech rozměrů a modelů.

Výše uvedený výzkum ukazuje, že všechny kinematické parametry jsou funkcemi α podobně lze dynamické parametry, strukturální parametry atd. vyjádřit jako funkce α - Ne, ne. Takže co ostatní vlastnosti dělá α a jaký je jeho rozsah hodnot? Z obrázku 4-1 a rovnice. (4.5) lze jasně vidět:

1) Kdy T ₁= 0, α = 0; to je znázorněno na obrázku 4-1 podle bodu P shodující se s bodem E - Ne, ne. Oblast △ENK, tj. náraz S = 0; pohyb s nulovým tečením ( α = 0) ve skutečnosti neexistuje S = 0 nemá fyzikální význam.

2) Když v _mo = v _m , z rovnice (4.6), α = 0,5. Na obr. 4-1 je to znázorněno bodem P shodující se s bodem M ; bod K přesně půlí úsečku O –E , tj. T ₁= ½ T . Na obr. 4-1 bod F splývá s bodem O , čímž vzniká T ₂^′= 0, tj. doba zrychlení zpětného zdvihu je nulová — to je také nemožné a nemá fyzikální význam.

3) Když se doba zrychlení zpětného zdvihu rovná době brzdění zpětného zdvihu, tj. T ₂^′ = T ₂^″, je rychlostní diagram zpětného zdvihu zřejmě rovnoramenný trojúhelník. Koeficient kinematické charakteristiky pro tento speciální tvar rychlostního diagramu je α = 0,4142. Z obr. 4-1 lze α = 0,4142 snadno odvodit. Tento výsledek má také uplatnění při studiu hydraulických horních krušičů s výbušninou na bázi dusíku.

Z toho je zřejmé, že rozsah hodnot α je od 0 do 0,5; a protože α = 0 i α = 0,5 nemají fyzikální význam, musí platit 0 < α < 0,5. Optimální abstraktní návrhová proměnná získaná z různých optimalizačních cílů musí také splňovat podmínku 0 < α _u < 0,5.