Sylfaen Ddamcaniaethol Cyfrifiadau Dylunio

2.3 Sailiad Theorethol ar Gyfrifiadau Dylunio

2.3.1 Dadansoddiad o Symudiad y Pistyn

Mae dylunio torrwr creigiau hidrolic yn golygu cyfrifo'r paramedrau strwythurol sydd angen eu bod yn cyd-fynd â'r gofynion perfformiad a nodir yn y specifeddau dylunio. Dan y paramedrau strwythurol hyn, gall torrwr creigiau hidrolic gyrraedd yr ynni taro a'r amlder taro sydd eu hangen.

Rhaid pwyso'n cryf ar y ffaith fod torrwr creigiau hidrolic yn cynhyrchu ynni taro a tharo amlder trwy symudiad y pistyn yn ôl a'i gilydd o fewn stroke penodol. S o fewn corff y silindr. Dros y strôc sefydlog hwn, mae'r pistyn yn symud mewn cylch parhaus: cyflymiad strôc y dychweliad → eithriad strôc y dychweliad (brecio) → gostwng cyflymder strôc y dychweliad i sero → cyflymiad strôc y pŵer → cyrraedd y man gwrthdrawiad ar uchafswm y cyflymder v _m → cyrraedd pen y chisel (allforio egni gwrthdrawiad) → sefyll i fathu, dechrau'r cylch nesaf. Mae'r strôc sefydlog hwn S yn cael ei alw'n strôc y pistyn; mae'n sail bwysig ar gyfer pennu dimensiynau corff y silindr.

Mae'r pistyn yn symud ymlaen a'n ôl o fewn corff y silindr. Gan ddechrau o'r man gwrthdrawiad, mae'n cyflymu ar strôc y dychweliad i gyrraedd uchafswm cyflymder strôc y dychweliad v _mo , yna dechrau eithrio oherwydd newid y valve; mae'r cyflymder yn gostwng yn gynted o v _mo i sero — mae'r pistyn yn sefyll ar ganolbwynt uchaf. Gelwir y strôc a deithia'r pistyn yn y strôc adferiad. Ar hwn o bryd, gan fod y chwalen yn dal yn ei gyflwr wreiddiol, mae'r pistyn yn dechrau cyflymu ar y strôc pŵer tan ei gyrraedd y man taranu. Pan fydd y pistyn yn cyffwrdd â'r olwgell gweithredol, mae ei gyflymder wedi cyrraedd y maximum — a gelwir hwn yn gyflymder taranu uchaf y pistyn v _m . Gelwir y strôc a deithia'r pistyn o ganolbwynt uchaf tan gyrraedd y tail gweithredol yn y strôc pŵer. Mae'n amlwg mai rhaid i'r strôc adferiad a'r strôc pŵer fod yn hafal.

I astudio theorïau cynllunio torrwr carreg oléwol yn fwy manwl, mae'n cynorthwyo yn gyntaf i ddeall cyflymder y pistyn, gwasgeddau'r chamberiau amrywiol, a'r dosbarthiad a'r newid mewn llif yn ystod y gweithredu. Ceir dangos y rhesymau am newidiadau yn y paramedrau gweithredu torrwr carreg oléwol yn ystod y gweithredu, a'u cyfeiriad, yn Ffig. 2-4.

p ₀yw gwasgedd rhag-lanlwytho nitrogên y cyfleusydd; Q yw'r llif a ddarperir i'r torrwr carreg oléwol gan y bom; Q ₁yw llif mewniant y cyflwynydd (+) a llif allgynhyrchu (−); Q ₂yw llif mewniant (+) a llif allgynhyrchu (−) y chamber flaen y pistyn, â Q = Q ₁ + Q ₂. Q ₃yw llif mewniant (+) a llif allgynhyrchu (−) y chamber cefn y pistyn; p yw gwasgedd y system.

Mae Ffig. 2-4 yn dangos y pistyn ar ddechrau'r strôc adferiad. Mae llif y bom Q yn mynd i mewn i'r system; rhan un ( Q ₂) yn mynd i mewn i'r chamber flaen y pistyn a'n gyrru strôc adferiad, tra bod y chamber cefn yn allyrru olew i'r tang ( Q ₃); rhan arall ( Q ₁) yn mynd i mewn i'r cyflwynydd a chwyddo'r nitrogen, felly mae gwasgedd y system p yn dechrau o wasgedd rhag-lanlwytho'r cyflwynydd p ₀a chynhyddir yn parhaus wrth Q ₁mewn. Gall symudiad y torwr carreg hydrolig, yn seiliedig ar gyflwr gweithio'r pistyn, fel arfer rhannu'n dri cham, a disgrifir isod:

(1) Cyflymiad adferiad y pistyn

Mae'r pistyn yn dechrau adferiad o bwynt y taro. Wrth i'r bomp anfon llif yn barhaus, mae gwerth pwysedd y system p ↑ → cyflymder y pistyn v ↑ → Q ₂↑ → Q ₁↓ → Q ₃↑, ac mae'r olew yn parhau i gael ei wahanu i'r tangen. Oherwydd cyflymder y pistyn v ↑ → Q ₂↑ → Q ₁↓, tan Q ₁= 0. Mae nodwedd y cyfnod hwn yn v ↑ a p ↑. Pan Q ₁= 0, mae pwynt tro yn ymddangos: gwerth y pwysau p nid yw'n cynyddu rhagor, ond mae cyflymder y pistyn yn parhau i gyflymu (gan fod y grym sydd yn yrru'r pistyn yn ôl yn bodoli dal). Ar ôl y pwynt tro hwn, oherwydd v ↑, mae llif y bom Q heb fod yn gallu bodloni'r gofyn ar gyfer llif symudiad y pistyn, h.y. Q ₂ > Q . Er mwyn bodloni'r gofyn ar gyfer llif y chamber blaen y pistyn, rhaid i'r cyflwr awtomatig nawr ryddo olew i gyflenwi'r diffyg yn y bom. Yn seiliedig ar egwyddor cydbwysedd llif, Q ₂ = Q + Q ₁; ar hwn y pwynt Q ₁yw'r llif sydd yn ymddian o'r cyflwr awtomatig i'r chamber blaen y pistyn, tan v ↑ i v = v _mo , mae'r valf yn newid, ac mae'r pistyn yn mynd i'r cyfnod didrafferiad ym myd y symudiad ôl.

(2) Didrafferiad symudiad ôl y pistyn

Yn ystod y symudiad ôl, gan fod ysgwydd blaen y pistyn wedi pasio'r twll adborth, mae'r valf yn newid ac yn troi cyfeiriad y grym ar y pistyn; caiff y grym yrru ei gymhwyso ar y pistyn mewn cyfeiriad gwrthdro, ac mae'r pistyn yn dechrau didrafferu tan v = 0. Mae'r symudiad ôl nawr wedi gorffen; mae'r pistyn wedi cyrraedd canolbwynt uchaf a thrwyddo'r llawn hyd y symudiad S , yn barod i ddechrau'r symudiad pŵer.

(3) Symudiad pŵer y pistyn

Pan mae cyflymder y pistyn yn gostwng i v = 0, mae'r grym ar y pistyn yn troi, felly mae cyflymder y pistyn v hefyd yn troi, gan newid o '+' i '−'. Yna mae'r pistyn yn dechrau cyflymu ar y symudiad pŵer dan y grym gwrthdro. Ar ddechrau cyflymiad y symudiad pŵer, mae cyflymder y pistyn yn dechrau o v = 0, lle mae defnydd olew y pistyn Q ₃= 0; mae pob disgwylfa'r bomp Q yn llifo i'r cyflwr cynyddu, Q ₁ = Q , Q ₂= 0. Wrth i gyflymder y cam pŵer v ↑ → Q ₃↑ → Q ₁↓ → Q ₂(−)↑. Nodir yma fod arwynebedd y chamber blaen A ₂yn llai na cherchedd y chamber cefn A ₁, felly, yn seiliedig ar egwyddor cân llif, rhaid bod Q ₃ = Q ₂ + Q − Q ₁, gyda v ↑ a Q ₁↓, tan Q ₁= 0. Mae hyn yn golygu v ↑; ar hwn y cyfan o ddissgwylfa'r bomp Q yn cael ei haeddu'n llwyr i'r chamber cefn y pistyn, h.y. Q ₃ = Q , Q ₁= 0, ond cyflymder y pistyn v nid yw wedi cyrraedd y cyflymder uchaf yn dal v _m . Mae'r pistyn yn parhau i gyflymu; mae llif y bom Q heb fod yn gallu bodloni'r gofyn, felly mae'r cymedrigwr yn dechrau ychwanegu at y llif, h.y. Q ₃ = Q + Q ₁(−), tan i'r pistyn gwrthdrawio â'r olwg chisel ar y cyflymder uchaf v _m . Ar drothwy'r gwrthdrawiad, mae cyflymder y pistyn yn newid yn sydyn i v = 0, ac yn allforio'r pistyn ynni gwrthdrawiad W adraenol, gan gwblhau un cylch gweithio.

Fel y mae llif mewn/allforiad y cymedrigwr Q ₁yn newid, mae gwasanaeth y system p hefyd yn newid yn accordingly. Pan yn llenwi'r cymedrigwr, Q ₁= '+', gwasanaeth y system p ↑; pan mae'r cyflwr yn dadlwytho i'r tu allan, Q ₁= '−', gwasanaeth y system p ↓. Mewn geiriau eraill, mae'r broses weithgar o dorri carregau hydrolig yn digwydd bob amser ynghyd â newidiadau mewn gwasanaeth y system. Pan mae'r cyflwr wedi cael ei llenwi â'r rhan fwyaf o olew, mae gwasanaeth y system yn ei uchafswm. Pan mae'r pistyn wedi cyrraedd y pwynt taro, mae'r cyflwr wedi dadlwytho'r rhan fwyaf o olew — hwn yw'r eiliad lle mae gwasanaeth y system yn ei isafswm. Felly, o'r amser y dechrau mae'r torriwr carregau hydrolig tanio nes iddo gyrraedd gweithredu sefydlog, mae gwasanaeth y system yn p cylchu bob amser rhwng uchafswm gwasanaeth p _maks a isafswm gwasanaeth p _min , ac mae'n absoliwt impossible iddo fod yn sefydlog ac yn an-newydd. Mae Ffig. 2-5 yn dangos amrywiad pob paramedr y system wrth weithredu'r torriwr carregau hydrolig.

Ffig. 2-5 Amrywiad paramedrau'r system yn ystod gweithredu torrwr carregol hydrolig [Cyfres: wedi'i lliwio = prysuru'r cyrraedd; wedi'i groeslinio = dadprysuru'r cyrraedd; gwyn = defnydd o olew y pistyn]

Mae'r broses weithio a ddisgrifir uchod yn dangos bod yr amrywiad mewn paramedrau gweithio'n gymhleth iawn — mae'n system anlinellol. Mae hyn yn creu heriau sylweddol ar gyfer dadansoddi theorethol manwl ac ymchwil. Yn wir, mae hyn un o'r prif resymau pam nad yw'r ymchwil theorethol ar dorriwr carregol hydrolig wedi cyrraedd yr un lefel â datblygiad y cynnyrch.

2.3.2 Cyflwr Cyfredol yr Ymchwil Theorethol

Mae ymchwilwyr ledled y byd yn cyffredinol wedi cymryd dau fath gwahanol o ddulliau technegol i ymchwil theorethol ar ddyfeisiau taro hydrolig (torriwyr carregol hydrolig): ymchwil sydd yn seiliedig ar theori system llinellol a ymchwil sydd yn seiliedig ar theori system anlinellol.

1) Mae ymchwil sydd yn seiliedig ar theori system lliniol yn tybio bod y grym ar y pistyn yn gyson, mae cyflymder y pistyn yn cynyddu'n linol â chyfradd unfform, ac yn anwybyddu rhai ffactorau sydd yn eu heffeithio; adeiladwyd model mathemategol lliniol ar y sylfaen hon ar gyfer ymchwil damcaniaethol. Mae'r dull ymchwil hwn yn amlwg yn syml ac yn gallu datrys rhai problemau ymarferol, ond nid yw'n hanfodol iawn ac mae ganddo gamweddau sylweddol.

2) Mae ymchwil sydd yn seiliedig ar theori system anliniol yn defnyddio hafaliadau differol anliniol o uchder uchel i ddisgrifio patrymau symudiad y torwr carreg oléwlog, ac yn delinio'r cineffordd a'r deunyddiau dynamaidd ar gyfer y pistyn torwr carreg oléwlog yn fwy manwlach. Mae'r ymchwil anliniol hwn yn fwy manwlach na'r ymchwil lliniol, ond yn dal yn dibynio ar rai tybiadau. Er ei fod yn gallu adlewyrchu rhai phenomena ffisegol o ddylanwad oléwlog yn fwy manwlach, mae'n anodd ei ddatrys, nid yw'n hawdd ei egluro, ac yn bosibl dim ond cynhyrchu datrysiadau rhifol trwy gyfrifiad cyfrifiadur, sydd yn gwneud ei ddefnyddio'n anodd.

Yn adrodd ar y ddau chweil hyn, cynigion yr awduron, ar ôl nifer fawr o flynyddoedd o ymchwil wedi'i dyfeisio'n benodol, y Theori Dylunio Newidynnol Rhaglennol ar gyfer Torri Cerrig Hydrolig (mechanweithiau effaith hydrolig). Gan ddefnyddio theori dylunio newidynnol rhaglennol, gellir dod o hyd i atebion dadansoddol ar gyfer torri cerrig hydrolig, sydd yn gallu datgloi patrymau mewnol y symudiad o dorri cerrig hydrolig yn ddwys, ac yn darparu sylfaen damcaniaethol ar gyfer newid technegol gan ddefnyddwyr.

Ynghylch y drwydded o ddynwarediad theorëol newidynau haniaethol i dorri carreg dan bwysedd: yn cydnabod anliniwlrwydd paramedrau gweithio torri carreg dan bwysedd, ond gan ddefnyddio trosglwyddo grym cyfatebol i liniarëdu'r system anliniwl, fel y gall ei astudio gan ddefnyddio dulliau system liniwl er mwyn cael atebion dadansoddol. Mae'r paramedrau gweithio a'r paramedrau strwythurol a gafir ar gyfer torri carreg dan bwysedd gan y dull hwn yn eitha manwl a'r cyfrifiad yn syml. Bydd y theori ddynwarediad newidynau haniaethol i dorri carreg dan bwysedd yn cael ei chyflwyno'n benodol mewn pennodau nesaf.