Stempelbevægelsesmønstre

4.3 Stempelbevægelsesmønstre

Udfra den ovenstående analyse af hastighedsdiagrammet kan følgende konklusioner om stempelbevægelsesmønstre drages.

(1) Stempelhastighedsdiagrammet består af to trekanter: en retvinklet trekant for kraftstødhastighedsdiagrammet og en almindelig (ikke retvinklet) trekant for returstrømhastighedsdiagrammet.

(2) Da kraftstødet er lig med returstrømmen, skal arealerne af de to trekanter være ens.

(3) Hastigheden under bremsningsfasen for tilbagetoget og krafttogets fase følger en enkelt ret linje i hastighedsdiagrammet. Dette skyldes, at ventilen for stemlen efter omstillingen under tilbagetoget forbliver i samme position under både bremsningsfasen for tilbagetoget og krafttogets fase, og kraften på stemlen er derfor den samme.

(4) Et centralt princip for konstruktion af hydrauliske stenhamre: I alle mulige konstruktioner skal stemlens maksimale hastighed v _{herrer stræk jeans} (støddenergi W _H ) og cykeltid T (stødfrekvens f _H ) være konstante, da de er specificeret af konstruktionsopgaven og ikke kan ændres.

(5) Kinematiske parametre: accelerationssætning for tilbagetoget S _j , accelerationstid for tilbagetoget T ₂^′og maksimal hastighed for tilbagetoget v _{- Hvad?} er alle meget nyttige til styring af den hydrauliske stenhammer, da de alle ligger præcis ved ventilsvejepunktet under tilbagetoget. For hydrauliske stenhamre med slaglængdefeedback, S _j er grundlaget for bestemmelse af feedback-hullens placering og er meget nyttig for konstruktionen af hydrauliske stenknusere. Hvor angår T ₂^′og v _{- Hvad?} , bruger ingen hydrauliske stenknuser-produkter i øjeblikket disse to parametre til styring af knuseren, men metoden er anvendelig og værd at undersøge.

(6) Sammenligning af alle mulige design fra et kinematisk perspektiv (dvs. punkt P og punkt F i forskellige positioner), v _{herrer stræk jeans} og T er ens i alle design. Den eneste forskel er forholdet mellem T ₁til T ₂i T (P ligger på Jeg ), samt de resulterende forskellige maksimale returhastigheder v _{- Hvad?} .

Ud fra ovenstående analyse, hvis et design betragtes fra et kinematisk perspektiv, da v _{herrer stræk jeans} og T begge er bestemt af ydelsesparametre, har konstruktøren meget lidt frihed tilbage. Et såkaldt design er simpelthen et spørgsmål om korrekt fordeling af T ₁og T ₂inden for T mens man holder v _{herrer stræk jeans} og T fast — intet mere. På denne måde bliver hydraulisk stenbryderdesign meget simpelt: blot opdele kolbebevægelsescyklussen T i to, og man får et brugbart design. Men bestemmelsen af denne opdelingsforhold indebærer betydelig teknisk dybde, herunder optimeringsdesignproblemet. Når opdelingsforholdet først er bestemt, er hele designet fuldstændigt fastlagt. Så tidsforholdet for kraftslaget α er den eneste parameter, der kan repræsentere et brugbart design, og den har universel anvendelighed.

Tidsforholdet for kraftslaget α kaldes også ofte for den kinematiske karakteristiske koefficient. Fordi den kinematiske karakteristiske koefficient α er dimensionsløs og udtrykker kinematiske egenskaber, defineres den som en abstrakt designvariabel; hver enkelt af dens specifikke værdier repræsenterer et design, og de egenskaber, den udtrykker, gælder fuldt ud for hydrauliske stenbrydere af alle størrelser og modeller.

Den ovenstående forskning viser, at alle kinematiske parametre er funktioner af α ; ligeledes kan dynamiske parametre, strukturelle parametre osv. alle udtrykkes som funktioner af α hvad andre egenskaber har α selv, og hvad er dens værdiområde? Ud fra fig. 4-1 og lign. (4.5) fremgår følgende tydeligt:

1) Når T ₁ = 0, α = 0; dette illustreres i fig. 4-1 ved, at punkt P falder sammen med punkt E . Arealet af △ENK, dvs. slaglængden S = 0; en bevægelse med nul slaglængde ( α = 0) findes ikke i virkeligheden — S = 0 har ingen fysisk betydning.

2) Når v _{- Hvad?} = v _{herrer stræk jeans} , fra ligning (4.6), α = 0,5. I figur 4-1 vises dette ved punkt P falder sammen med punkt Herrer stræk jeans ; punkt K deler præcis O –E -linjen i to lige store dele, dvs. T ₁= ½ T . I figur 4-1 falder punkt F sammen med punkt O , hvilket giver T ₂^′= 0, dvs. tilbageløbsaccelerationstiden er nul — dette er også umuligt og har ingen fysisk betydning.

3) Når tilbageløbsaccelerationstiden er lig med tilbageløbsbremsningstiden, dvs. T ₂^′ = T ₂^″, er tilbageløbshastighedsdiagrammet tydeligvis en ligebenet trekant. Den kinematiske karakteristiske koefficient for dette specielle hastighedsdiagram er α = 0,4142. Fra fig. 4-1 kan det α = 0,4142 uden svært udledes. Dette resultat har også anvendelse ved undersøgelse af kvælstofeksplosive hydrauliske stenbrækkere.

Heraf fremgår det tydeligt, at intervallet for α er 0 til 0,5; og da α = 0 og α = 0,5 begge mangler fysisk betydning, må det gælde, at 0 < α < 0,5. Den optimale abstrakte designvariabel, der opnås ud fra forskellige optimeringsmål, skal også opfylde 0 < α _u < 0,5.