Theori Dylunio Newidynnol Rhaglennol ar gyfer Torri Cerrig Hydrolig

Y syniad ymchwil yn ôl theori ddylunio newidynnau haniaethol: dim matter pa mor y newidir y paramedrau gweithio o dorri carreg oléwlogol yn ystod y gweithrediad, mae'r ddau baramedr sydd yn bodloni gofynion y dylunio — ynni taro W _H a meirwiant f _H — yn rhaid nad ydynt yn newid; o ran y paramedrau eraill, nid ydynt yn bwysig iawn i'r dylunydd, ac yn enwedig nid i'r defnyddiwr. Fodd bynnag, ar gyfer y dylunydd, yw sylw arbennig i'r cam pistyn S , gan fod pob ymddygiad y pistyn yn digwydd dros gam sefydlog S , a cham y pistyn S yn cael ei gyfyngu gan y strwythur — nid oes modd iddo fod yn arbytrawl. Ni chaniateir siorwch rhy fawr gan y strwythur mecanegol; ni all siorwch rhy fach bodloni'r gofynion ar gyfer ynni taro a frecwedd taro. Mewn geiriau eraill, mae hyn yn gyfyngiad ar weithrediad y torwr carreg oléwlog, ac mae rhaid bod gwerth optimaidd.

Sut i drin broblem cyfrifiad cynllunio torwr carreg oléwlog — sydd yn wirionedd system anlinellol — gan ddefnyddio dulliau llinellol yw'r cynnwys crafftedig o'r pennod hwn.

3.1 Egwyddor y Gŵyr Cyfatebol

— Sylfaen theoretagol ar gyfer trosi system anlinellol i system llinellol

Pan mae torwr carreg oléwlog yn gweithio, mae'r paramedrau gweithio — fel pwysau'r system p , cyflymder y pistyn v , cyflymiad a , a llwyth y pistyn — pob un yn newid nad yw'n liniol ac yn ffwythiannau o amser. Mae cyfrifo'r system o'r fath yn anodd iawn ac yn gymhleth. Ond mae'r nod wedi'i gynllunio yn y llyfr hwn yn syml i ryw raddau: dod o hyd i'r paramedrau strwythurol a'r paramedrau gweithio ar gyfer torwr carreg olwynol hidrolic sydd yn gallu darparu'r egni taro gofynnol W _H a frechyn f _H . Mae ffurmiwlâr yr egni taro yn:

W _H = ( m / 2) v ²_m                                                                     (3.1)

pryd: m — mwsa'r pistyn, cyson;

       v _m — cyflymder chwim pan mae'r pistyn yn taro'r pen cilydd, h.y. y cyflymder taro uchaf; mae hwn yw'r cyflymder sydd ei angen i'w sicrhau yn y gynllun.

Mae dau amod ar gyfer sicrhau bod yr egni taro gofynnol wedi'i gyflawni: rhaid i'r pistyn fod â phwysllyg penodol a chyflymder penodol. I dorwr carreg olwynol hidrolic, nid oes modd newid pwysllyg y pistyn m yn ystod y symudiad. Felly, mewn gwirionedd, mae sicrhau bod yr egni taro wedi'i gyflawni yn golygu sicrhau bod y cyflymder taro uchaf v _m wedi'i gyrraedd.

Rhaid nodi fod symudiad y pistyn yn digwydd dros gylchred penodol. Mewn geiriau eraill, mae bwriad cyfrifiadau cynllunio ar gyfer torrwr carreg hydrolig yn sicrhau bod pistyn o fass penodol yn cael ei gyflymu'n uniongyrchol i'r uchafswm cyflymder taro penodol dros gylchred penodol. v _m o fewn amser cylchred penodol T , gan daro ar ben y chisel a chynhyrchu'r egni taro penodol W _H . Nid yw'r newidiadau sydyn o a , v , a p yn ystod y symudiad yn bwysig i'w bwriad cyfrifiadau cynllunio ac yn gallu eu hanwybyddu. Sicrhau amser y cylchred T yn sicrhau hefyd amlder y taro penodol f _H .

Amseroedd Cywcle T a meirwiant f _H gyflawni f _H = 60 / T , ble T yw amser cylchred gweithio'r pistyn (ar gyfer symlder y cyfrifiad, anwybyddir y seibiant byr ar bwynt y taro).

Os ydym yn gallu dod o hyd i ddull syml o gyfrifo'r dyluniad i gyrraedd yr obiectif uchod, byddai hynny'n fuddiol i ddyluniad peirianneg. Fel sydd yn adnabyddus, mae gwerth pwysedd olew hydrolig yn yrru'r pistyn i wneud gwaith; yn seiliedig ar gyfreithlon cadwraeth ynni ac yn anwybyddu colli eraill o ynni, mae'r holl waith hwn yn newid yn egni cineyddol y pistyn ac yn cael ei allforio'n allanol, gan roi'r berthnasiad canlynol:

(m / 2) v ²_m = ∫ ₀^S F (S ) d S                                                            (3.2)

Yr ystyr ffisegol o Hafaliad (3.2): y ochr dde yw'r gwaith a wneir gan y grym newidol F (S ) dros y symudiad S ; mae'r ochr chwith yn cynrychioli'r egni cineyddol a gafodd y pistyn wrth symud dros y symudiad S .

I gyrraedd cyfrifiad llinol, gall un dychmygu grym cyson F _g sy'n gwneud yr un gwaith â'r grym newidol F (S ) dros y symudiad unigol S . Felly, mae'r grym cyson F _g yn gallu disodli'r grym newidol F (S ) mewn cyfrifiad llinol â'r un effaith, gan roi:

(m / 2) v ²_m = ∫ ₀^S F (S ) d S = F _g × S                                               (3.3)

Mae'r Drwyddeddiad (3.1) yn cael ei osod i mewn i'r Drwyddeddiad (3.3), gan roi:

F _g = W _H / S                                                                           (3.4)

Yn y Drwyddeddiad (3.4), y grym cyson F _g yn cael ei alw'n y grym cyfatebol; mae'n gwneud yr un gwaith â'r grym newidol F (S ).

Mae'r Drwyddeddiad (3.4) yn fformiwla ar gyfer cyfrifo'r grym cyfatebol. Mae'r egni taro W _H = ( m /2)v ²_m yn cael ei bennu gan y tasg gynllunio ac yn barhadol adnabyddus. Mae'r symudiad S yn gallu cael ei dderbyn o gyfrifiadau cineffordd a hefyd yn adnabyddus; felly gellir cyfrifo'r grym cyfatebol sydd ei angen i gyrraedd yr egni taro angenrheidiol. Mae'r dewis cywir o symudiad cynllunio S a'r amlder f _H , yn ogystal â'r optimeiddiad o symudiad S , bydd yn cael ei gyflwyno gradually yn y pennodau nesaf.

Mae'r grym cyfatebol hwn yn hanfodol i gyfrifiadau cynllunio torrwr carreg oléwlog. Yn seiliedig ar y grym cyfatebol, gallwch ganfod arwynebedd y piston sy'n cymryd y pwysau — h.y. dimensiynau strwythurol y piston — gallwch bennu amgylchiadau gweithio a'r cyfaint effeithiol o'r cyrraedd, ac mewn gwirionedd gallwch wneud cyfrifiadau cineffordd a dinamig ar gyfer y torrwr carreg oléwlog.

Mae arwynebedd y piston sy'n cymryd y pwysau yn:

A = F _g / p _g                                                                            (3.5)

Yn Hafaliad (3.5), p _g yw'r pwysau oléw cyfatebol y system, sydd yn cyfateb i'r cysyniad o grym cyfatebol, ac mae'n newidyn ffug. Fodd bynnag, gan ystyried bod symudiad yr oléw yn cynnwys gwrthiant, rhaid i'r pwysau oléw gweithredol y system fod yn uwch na'r pwysau oléw cyfatebol, felly mae'r pwysau rheoli a ddefnyddir yn y gynllun yn:

p _H = Kp _g                                                                               (3.6)

Yn Hafaliad (3.6), K = 1.12 i 1.15 yw cyferiad gwrthiant ar gyfer gweithredu'r system oléwlog. Gwerth p _H caiff ei ddewis yn ymarfer yn seiliedig ar ofynion cyffredinol y system sydd yn cael ei gynllunio, felly mae arwynebedd y piston sydd yn cynnal y pwysau yn dod yn adran a ellir ei gyfrifo ac yn adnabyddadwy. Felly:

A = KF _g / p _H                                                                          (3.7)

Mae'r Seilfio Cyf. (3.4) yn rhoi:

A = KW _H \/ ( p _H S ) (3.8)

Rhaid nodi nad yw'r canlyniadau cinemategaidd a dinamicaidd a gyfrifir o'r uchod yn llawn realistig — maent yn cael eu disgrifio fel newid llinellol, h.y. trin mudiad y piston fel cyflymiad unffurfiol a lleihad unffurfiol. Fodd bynnag, amser cylch y piston T , y cyflymder uchaf v _m , a thracedi mudiad S ydynt yn wirioneddol; i fodloni gofynion cynllunio, maent yn syml, ymarferol, ac yn uniongyrchol.

Yn wir, y cwestiwn mwyaf hanfodol yw a yw'r egni taro W _H , amlder y taro f _H , a llif Q sydd yn yrru'r toriadur carreg oléwol yw real. Oherwydd bod arwynebedd y piston sydd yn cymryd y pwysau A yn sefydlog a'r cam S yn sefydlog, mae'n dilyn bod llif y bom Q yn rhagofyn hefyd yn real.

Mewn ffordd o'r fath, gall cyflwyno egwyddor y grym cyfatebol symleiddio cyfrifiad ddylunio'r toriadur carreg oléwol anliniach i un lliniach; gall cyfrifiadau cinemategaidd a damhegol hefyd gael eu symleiddio yn sylweddol ac eu trin fel symudiad gyda chyflymiad unfform a leiblediad unfform.

Mae'r ymwybyddiaeth academaidd o'r grym cyfatebol yn hanu o anwybyddu'r broses gymhleth, ymgorffori hanfod y broblem, a llinialu'r broblem anliniach. Ond y canlyniadau sydd eu hangen yw'n real iawn a hyblyg, ac yn cynorthwyo i domeni mewn dyfniach ymwybyddiaeth a chynhwysiant o batrymau gweithredu'r toriadur carreg oléwol.

3.2 Damhegau Symudiad y Piston

Yn seiliedig ar egwyddor y grym cyfatebol, mae cyflymder y pistyn a'r grymoedd fel y dangosir yn Ffig. 3-1, sydd yn cynnwys tri o gyfnodau: cyfnod cyflymu'r symudiad ôl, cyfnod arafu'r symudiad ôl (brecio), a chyfnod y symudiad pŵer.

(1) Hafaliad damcaniaethol ar gyfer cyfnod cyflymu'r symudiad ôl i'r pistyn

Gadewch i'r grym sy'n yrru'r symudiad ôl F _2g , cyflymder v , a chyflymiad a cael eu diffinio fel [+]. Mae'r grym cyfatebol sy'n cyflymu'r pistyn yn ystod y symudiad ôl yn:

F _2g = p _g A ^′₂ = mA ₂                                                                   (3.9)

pryd: a ₂= [+] — cyflymiad y pistyn yn ystod y symudiad ôl;

       A ^′₂— arwynebedd effeithlon sydd dan bwysedd y chamber blaen y pistyn;

       p _g — pwysedd cyfatebol y system.

(2) Hafaliad damcaniaethol ar gyfer y cyfnod lle mae'r pistyn yn mynd yn ôl a'u cyflymu i lawr

Y grym gyfalydd sy'n cyflymu i lawr y pistyn ar y symudiad yn ôl yw:

F _3g = p _g A ^′₁ = mA ₃                                                                 (3.10)

pryd: a ₃= [−] — cyflymiad i lawr (bremsio) y pistyn ar y symudiad yn ôl.

(3) Hafaliad damcaniaethol ar gyfer y cyfnod llawn pŵer y pistyn

Y grym gyfalydd sy'n cyflymu'r pistyn ar y symudiad llawn pŵer yw:

F _1G = p _g A ^′₁ = mA ₁                                                                 (3.11)

pryd: a ₁= [−] — cyflymiad y pistyn ar y symudiad llawn pŵer;

       A ^′₁— arwynebedd effeithlon sydd dan bwysedd y chamber cefn y pistyn.

Mae'r cysyniad o arwynebedd effeithlon dan bwysedd yn amrywio yn ôl y tri egwyddor gweithredu gwahanol ar gyfer y torriwr carreg hydrolig a ddisgrifir uchod; trafodir ef yn fanylion yn y penawd am damcaniaeth.