Grundlæggende tekniske parametre

2.1 Grundlæggende tekniske parametre

2.1.1 Parametre for en hydraulisk stenknuser

(1) Ydelsesparametre

W og slagfrekvens f er ydelsesparametrene, der beskriver en hydraulisk stenknuser. W definerer knusernes arbejdskapacitet; f definerer dets arbejdshastighed.

Udgangseffekten af en hydraulisk stenknuser kan udtrykkes som:

N = W × f                                           (2.1)

Da de to parametre, der beskriver ydeevnen – slagenergi og slagfrekvens – er gensidigt koblet, er forholdet mellem dem afgørende ved udformningen af en hydraulisk stenknuser. W til f skal afvejes omhyggeligt. Under betingelsen af minimal installeret kapacitet skal maksimal arbejdseffektivitet opnås. For en hydraulisk stenknuser er stor slagenergi W påkrævet, og slagfrekvensen f skal reduceres passende for at opfylde behovet for høj slagkraft og god knusningseffekt. For en hydraulisk stenbor er det selvom det også er en hydraulisk slagmekanisme nødvendigt med lille slagenergi W og så høj slagfrekvens f som muligt for at opfylde behovet for hurtig boring.

(2) Arbejdsparametre

Maksimalt stødpistonhastighed v _{herrer stræk jeans} , arbejdsstrøm Q , arbejdstryk p , og optimal trykkraft F _T er de arbejdsmæssige parametre for en hydraulisk stenbryder.

● Maksimalt stødpistonhastighed v _{herrer stræk jeans} : dette er den øjeblikkelige kontaktshastighed, når stødpistonen rammer spidsens bagende. Den tilsvarende kinetiske energi af stødpistonen defineres som stødpistons energien for den hydrauliske hammer W . Når stødpistones kinetiske energi fuldstændigt overføres til målet, er stødpistons energien for den hydrauliske hammer:

W = ½ mv ²_{herrer stræk jeans}                                            (2.2)

hvor: herrer stræk jeans — pistommasse.

Fra ligning (2.2) følger det, at jo højere stødpistons hastighed, jo højere stødeffekt.

Dog er øgningen af v _{herrer stræk jeans} begrænset af to faktorer:

1) Materialeegenskabernes grænser for stødpistonen og spidsen. Stødets slutshastighed v _{herrer stræk jeans} vedrører kontaktspænding σ ; jo højere σ , desto mere påvirker det stempel- og mejsellevetiden. Under den tilladte kontaktspænding σ , er den typiske valgmulighed v _{herrer stræk jeans} = 9 til 12 m/s. Når materialer videnskaben udvikler sig, kan værdien af v _{herrer stræk jeans} yderligere øges.

2) Frekvensgrænse for stødmekanismen. Da stempelkonstruktionen og slaglængden er begrænsede, tager det meget kort tid at accelerere til den krævede v _{herrer stræk jeans} , når slaglængden er fast. Tydeligvis er accelerationsperioden kortere, jo større v _{herrer stræk jeans} er.

En lav frekvens betyder, at stemplets cykeltid og slagtid begge er lange, mens en høj v _{herrer stræk jeans} medfører nødvendigvis en kortere slaglængde og cykeltid — dvs. høj slagfrekvens — hvilket ikke opfylder kravene til lavfrekvent design.

● Arbejdsgang Q : den strømning, som hydraulikpumpen leverer til den hydrauliske stenbryder under drift; det er en uafhængig variabel. Stenbryderens adfærd og ydelsesparametre er alle tæt forbundet med arbejdsgangen og er funktioner af arbejdsgangen; de ændrer sig, når arbejdsgangen ændres.

● Driftstryk p : det tryk, som det hydrauliske system kræver, når den hydrauliske stenbryder er i drift — det systemtryk, der kræves for at opnå dens ydelsesparametre. Driftstryk p er en afhængig variabel; det ændrer sig, når indstrømningen Q og konstruktionsparametrene ændres. Under drift kan trykket ikke aktivt ændres, så længe alle andre parametre forbliver uændrede. p driftstryk p og indstrømning Q opfylde den grundlæggende princip for hydraulisk teknologi: systemtrykket bestemmes af den ydre belastning. Ud fra dette princip betyder hydraulisk kløverdesign at bruge konstruktionsparametre og arbejdsflow til at sikre, at det systemarbejdstryk p opnås.

● Trykkraft F _T når den hydrauliske stenbryder er i drift, forårsager accelerationen af kolben under kraftstødet, at maskinens karosseri rykkes tilbage. Dette får mejslen til at miste kontakt med målet og forhindrer, at stødet virker normalt. For at overvinde denne tilbagerykning skal der påføres en kraft langs bryderens akse — kaldet trykkraften. Trykkraften skal være tilstrækkelig stor til at holde mejslen fast i kontakt med det objekt, der skal slås. Trykkraften skal være optimal. Med andre ord findes der et problem omkring den optimale trykkraft, som er tæt forbundet med størrelsesklassen af bæremaskinen. Hvis bæremaskinen er for lille, er den leverede trykkraft utilstrækkelig; hvis den er for stor, opfyldes kravet til trykkraften selvom investeringsomkostningerne til bæremaskinen stiger, hvilket også er uønskeligt. I designet af hydrauliske stenbrydere har det altid været et optimeringsmål at opnå høj stødningsenergi med en lille trykkraft. Dette gør det muligt at kombinere en hydraulisk stenbryder med høj stødningsenergi med en mindre bæremaskine, hvilket danner en effektiv arbejdskombination og reducerer driftsomkostningerne.

(3) Konstruktionsparametre

De tre kolbemål d ₁, d ₂, og d ₃, arbejdsmasse herrer stræk jeans , og arbejdshub S er konstruktionsparametre for en hydraulisk stenbryder. Konstruktionsparametrene bestemmer dens ydelsesparametre. At udforme en hydraulisk stenbryder svarer i væsentlig grad til at fastlægge konstruktionsparametrene d ₁, d ₂, d ₃, herrer stræk jeans , og S der sikrer, at de krævede ydelsesparametre opnås. Når konstruktionsparametrene først er fastlagt, ændres alle ydelsesparametre og arbejdsparametre med den indgående strømningsmængde og er funktioner af den indgående strømningsmængde.

2.1.2 Arbejdsoildtryk og nominelt tryk

(Nominelt tryk angives med p _H i hele dette afsnit)

Når den hydrauliske stenbryder er i drift, driver hydraulikolien kolben i bevægelse, og bevægelsesmønsteret for kolben bestemmes af mønsteret for ændringen i denne drivkraft fra olien — dette kaldes kolbens kinematik og dynamik.

Med hensyn til kolbemassen herrer stræk jeans , accelerationen a , og kolbens inertikraft F _K , giver Newtons anden lov:

F _K = - Hvad?                                              (2.3)

Den drevende kraft F er lig med F _K i størrelse, men modsat rettet. Den drevende kraft F på kolben genereres af oliepresset p i kammeret og kan udtrykkes som:

p = F _K / A = - Hvad? / A = ( herrer stræk jeans / A ) · d v \/ d t             (2.4)

hvor: herrer stræk jeans — kolbemasse, konstant;

 A — kolbens trykbelastede areal, konstant;

 v — kolbehastighed; den øjeblikkelige strømning q der driver kolbebevægelsen, opfylder:

AV = q                                               (2.5)

Siden v og q i ligning (2.5) er funktioner af tiden; differentiering v og q med hensyn til tid giver:

A d v \/ d t = d q \/ d t                                  (2.6)

Indsættelse af ligning (2.6) i ligning (2.4) giver:

p = ( herrer stræk jeans / A ²) · d q \/ d t                              (2.7)

I lign. (2.7) er herrer stræk jeans / A ²en konstant; d q \/ d t repræsenterer ændringshastigheden af systemstrømmen.

Ud fra lign. (2.3)–(2.7) oprettes systemtrykket på grundlag af den ændrede indstrømning til oliekammeret. Med andre ord skaber ændringen i hydraulikoliestrømmen kolbeacceleration og inertikraft, hvilket igen danner trykket i oliekammeret p .

Systemets olietryk p er proportionalt med kolbemassen herrer stræk jeans og ændringshastigheden af strømningshastigheden d q /dt , og omvendt proportionalt med kvadratet på kolbens trykbelastede areal A . For at reducere systemolietrykket p er forøgelse af kolbens trykbelastede areal A den mest effektive metode, men det gør også maskinens karrosseri større, så begge faktorer skal tages i betragtning ved konstruktionen.

Systemets olietryk p er en funktion af strømningshastigheden og er en afhængig variabel; den kan ikke ændres aktivt under driften, kun ændre sig, når indstrømningshastigheden ændres. Da oliestrømmen til oliekammeret er en funktion af tiden, når hydraulisk stenknuseren er i drift, varierer oliepresset p også med tiden og har ingen konstant værdi. Oliespændingen angivet på et produktdataark, som forfatterne kalder den nominelle oliespænding, betegnes p _H . Ved denne spænding opnår de hydrauliske stenknusers ydeevnesparametre deres nominelle værdier. p _H er en virtuel parameter – den eksisterer faktisk ikke – men den er ekstremt vigtig ved udformning og anvendelse af en hydraulisk stenknuser. Ved udformning bruges p _H som grundlag for beregning af ydeevnesparametre, driftsparametre og konstruktionsparametre samt for valg af komponenter til det hydrauliske system. I praksis bliver den en vigtig reference for operatøren til at vurdere, om systemet fungerer normalt eller ej. Parameteren p _H vil blive behandlet yderligere i senere kapitler.