Perustekniset parametrit

2.1 Perustekniset parametrit

2.1.1 Hydraulisen kallionmurton parametrit

(1) Suorituskykyparametrit

L ja iskutaajuus f ovat hydraulista kallionmurtoa kuvaavia suorituskykyparametrejä. L määrittelee murton työkyvyn; f määrittelee sen työnopeuden.

Hydraulisen kallionmurton teho voidaan esittää seuraavasti:

N = L × f                                           (2.1)

Koska suorituskykyä kuvaavat kaksi parametria — iskunenergia ja iskutaajuus — ovat toisiinsa kytkettyjä, hydraulisen kallionmurton suunnittelussa on otettava huomioon niiden suhde L to<br> f on huolellisesti tasapainotettava. Vähimmäisasennetun tehon olosuhteissa on saavutettava mahdollisimman korkea työtehokkuus. Hydrauliselle kallionmurtaimelle vaaditaan suurta iskunenergiaa L ja iskutaajuus f on vähennettävä sopivasti, jotta voidaan täyttää vaatimus korkeasta iskuvoimasta ja hyvästä murtovaikutuksesta. Hydrauliselle kallionporakoneelle, vaikka se on myös hydraulinen iskumekanismi, vaaditaan pieni iskunenergia L ja mahdollisimman korkea iskutaajuus f , jotta voidaan täyttää vaatimus nopeasta porauksesta.

(2) Työparametrit

Suurin pistoolin iskunopeus v _m , työvirta Q:n , työpaine p ja optimaalinen työntövoima F _T ovat hydraulisen kallionmurtaimen toimintaparametrit.

● Suurin pistonsisäinen iskunopeus v _m : tämä on hetkellinen kosketusnopeus, jolla piston osuu kärjen takaosaan. Piston vastaava liike-energia määritellään hydraulisen vasaran iskuenergiaksi L . Kun pistoon kertynyt liike-energia siirtyy kokonaan kohteeseen, hydraulisen vasaran iskuenergia on:

L = ½ mV ²_m                                            (2.2)

mistä: m — pistoni massa.

Yhtälön (2.2) perusteella mitä korkeampi pistoni iskunopeus, sitä suurempi on iskuenergia.

Kuitenkin v _m on rajoitettu kahteen tekijään:

1) Piston ja kärjen materiaaliominaisuudet rajoittavat iskun loppunopeutta v _m liittyy kosketuspaineeseen σ ; mitä korkeampi σ , sitä enemmän se vaikuttaa pisteen ja vasaran käyttöikään. Sallitun kosketuspaineen alapuolella σ , tyypillinen valinta on v _m = 9–12 m/s. Materiaalitieteen edetessä v _m :n arvoa voidaan lisätä entisestään.

2) Iskumekanismin taajuusraja. Koska pisteen rakenne ja iskumatka ovat rajoitettuja, kiinteällä pisteen iskumatkalla vaadittavaan v _m :n saavuttamiseen kuluu erinomainen vähän aikaa. Ilmeisesti mitä suurempi v _m , sitä lyhyempi kiihdytysaika vaaditaan.

Alhainen taajuus tarkoittaa, että pisteen kiertoaika ja iskumatka-aika ovat molemmat pitkiä, kun taas korkea v _m johtaa välttämättä lyhyempään iskunpituuteen ja kiertoaikaan — eli korkeaan iskutaajuuteen — mikä ei täytä matalataajuusisia suunnitteluvaatimuksia.

● Työvirta Q:n : hydrauliikkapumpun toiminnan aikana toimittama virtaus hydrauliikkakivinmurtaimelle; se on riippumaton muuttuja. Hydrauliikkakivinmurtaimen käyttäytyminen ja suorituskyvyn parametrit liittyvät kaikki tiukasti työvirtoihin ja ovat työvirtojen funktioita; ne muuttuvat työvirran muuttuessa.

● Työpaine p : paine, joka hydrauliikkajärjestelmän tulee tuottaa hydrauliikkakivinmurtaimen toiminnan aikana — järjestelmän paine, joka tarvitaan suorituskyvyn parametrien saavuttamiseksi. Työpaine p on riippuva muuttuja; se muuttuu syöttövirran Q:n ja rakenteellisten parametrien muuttuessa. Toiminnan aikana, kun kaikki muut parametrit pysyvät vakioina, painetta p ei voida muuttaa aktiivisesti. Työpaine p ja syöttövirta Q:n täyttää hydraulitekniikan perusperiaatteen: järjestelmän paine määritellään ulkoisen kuorman perusteella. Tämän periaatteen mukaan hydraulisen kallionmurtojärjestelmän suunnittelu tarkoittaa rakenteellisten parametrien ja työvirtauksen käyttöä, jotta järjestelmän työpaine p saavutetaan.

● Työntövoima F _T kun hydraulinen kallionmurto laite toimii, pisteen kiihtyvyys voimaviestillä aiheuttaa koneen rungon takaisiniskun, mikä saa kärjen menettämään yhteyden kohdeeseen ja estää iskun toimimasta normaalisti. Tämän takaisiniskun voittamiseksi on sovellettava voimaa murton kehon akselin suuntaisesti — tätä kutsutaan työntövoimaksi. Työntövoiman on oltava riittävän suuri, jotta kärki pysyy tiukasti yhteydessä iskettävään kohteeseen. Työntövoiman on oltava optimaalinen. Toisin sanoen on olemassa optimaalisen työntövoiman ongelma, joka liittyy läheisesti kantokoneen kokoaluokkaan. Jos kantokone on liian pieni, se ei pysty tarjoamaan riittävää työntövoimaa; jos se taas on liian suuri, vaikka työntövoimavaatimus täyttyykinkin, kantokoneen investointikustannukset kasvavat, mikä on myös epätoivottavaa. Hydraulisten kallionmurtimien suunnittelussa korkean iskuenergian saavuttaminen mahdollisimman pienellä työntövoimalla on aina ollut optimointitavoitteena. Tämä mahdollistaa korkean iskuenergian omaavan hydraulisen kallionmurtimen yhdistämisen pienempään kantokoneeseen, mikä muodostaa tehokkaan työyhdistelmän ja vähentää käyttökustannuksia.

(3) Rakenteelliset parametrit

Kolmen männän halkaisijat w ₁, w ₂, ja w ₃, työmässä m , ja työmatka S ovat hydraulisen kallionmurton kivin rakenteellisia parametrejä. Rakenteelliset parametrit määrittävät sen suorituskykyparametrit. Hydraulisen kallionmurton kivin suunnittelu on olennaisesti rakenteellisten parametrien määrittämistä, jotta saavutetaan vaaditut suorituskykyparametrit. w ₁, w ₂, w ₃, m , ja S kun rakenteelliset parametrit on kiinnitetty, kaikki suorituskyky- ja työparametrit muuttuvat syöttövirtauksen funktiona ja ovat riippuvaisia syöttövirtauksesta.

2.1.2 Työöljyn paine ja nimellispaine

(Nimellispainetta merkitään p _H tässä kappaleessa)

Kun hydraulinen kallionmurton kivi toimii, hydraulisen öljyn paine saa männän liikkeelle, ja männän liikkeen kuvaus määräytyy tämän öljyn ajovoiman muutoksen kuvaajan perusteella — tätä kutsutaan männän kinematiikaksi ja dynamiikaksi.

Ottaen huomioon pisteen massan m , kiihtyvyyden a , ja pisteen hitausvoiman F _K , Newtonin toinen laki antaa:

F _K = - Äiti.                                              (2.3)

Käyttövoima F on yhtä suuri F _K suuruudeltaan, mutta vastakkaisessa suunnassa. Käyttövoima F joka vaikuttaa pisteseen, syntyy öljypaineesta p kammiossa ja voidaan esittää muodossa:

p = F _K / A = - Äiti. / A = ( m / A ) · d v / d t             (2.4)

mistä: m — pisteen massa, vakio;

 A — pisteen painealue, vakio;

 v — pisteen nopeus; hetkellinen virtaus q:n ajaa pisteen liikettä seuraavasti:

VT:n = q:n                                               (2.5)

Koska v ja q:n yhtälössä (2.5) ovat ajan funktioita, derivoimalla v ja q:n ajan suhteen saadaan:

A w v / d t = d q:n / d t                                  (2.6)

Sijoittamalla yhtälö (2.6) yhtälöön (2.4) saadaan:

p = ( m / A ²) · d q:n / d t                              (2.7)

Yhtälössä (2.7), m / A ²on vakio; d q:n / d t edustaa järjestelmän virtauksen muutosnopeutta.

Yhtälöistä (2.3)–(2.7) seuraa, että järjestelmän paine muodostuu muuttuvan syöttövirran perusteella öljykammioon. Toisin sanoen hydraulisen öljyn virran muutos aiheuttaa pisteen kiihtyvyyden ja hitausvoiman, jotka puolestaan muodostavat öljykammion paineen. p .

Järjestelmän öljypaine p on suoraan verrannollinen pisteen massaan m ja virtausnopeuden muutokseen d q:n /dt , ja kääntäen verrannollinen pisteen painetta kantavan pinnan neliöön A . Järjestelmän öljypaineen alentamiseksi p pisteen painetta kantavaa pintaa on lisättävä A on tehokkain menetelmä, mutta se tekee myös koneen rungosta suuremman, joten molempia tekijöitä on otettava huomioon suunnittelussa.

Järjestelmän öljypaine p on virtauksen funktio ja riippuva muuttuja; sitä ei voida muuttaa aktiivisesti käytön aikana, vaan se muuttuu vain, kun tulovirtaus muuttuu. Koska öljyn virtaus öljykammioon on ajan funktio hydraulisen kallionmurton käytön aikana, öljypaine p vaihtelee myös ajan funktiona eikä sillä ole vakioarvoa. Tuotetiedotarkkeessa ilmoitettu öljypaine, jonka kirjoittajat kutsuvat nimellä nimellinen öljypaine, merkitään p _H . Tällä paineella hydraulisen kallionmurron suorituskyvyn parametrit saavuttavat nimellisarvonsa. p _H on virtuaalinen parametri – sitä ei todellisuudessa ole olemassa – mutta se on erinomaisen tärkeä hydraulisen kallionmurron suunnittelussa ja käytössä. Suunnittelussa, p _H käytetään perustana suorituskyvyn, käyttöparametrien ja rakenteellisten parametrien laskemiseen sekä hydraulijärjestelmän komponenttien valintaan. Käytännössä se muodostuu tärkeäksi viitteeksi operaattorille järjestelmän toiminnan normaalisuuden arvioimiseen. Parametri p _H käsitellään tarkemmin myöhemmissä luvuissa.