Hydrauliikkaisiin kallionmurtoon käytettäviin laitteisiin liittyvän kinematiikan tutkimus

4.1 Kinemaattiset ominaisuudet ja ominaisuuskerroin α

Tässä osiossa tutkitaan pääasiassa hydraulisen kallionmurton pistona liikkeen geometrista luonnetta ja ominaisuuksia, jotta pistona liike tulisi rationaalisemmaksi ja etenisisi määrittelemämme liikemallin mukaisesti saavuttaakseen parhaat liiketulokset.

Hydraulisen kallionmurton pistona kinematiikan tutkimiseksi on selkeytettävä kaksi ehtoa:

(1) Pistona nopeus, kun se iskee kovapäätyyn, on taattava saavuttavan määritellyn maksiminopeuden v _m . Toisin sanoen kinematiikkaa tutkittaessa v _m on vakio; riippumatta siitä, millä tavalla pistona liikkuu, sen nopeuden on oltava määritelty maksiminopeus, kun se iskee kovapäätyyn v _m . Vain tällä tavoin hydraulinen kallionmurto saavuttaa vaaditun iskunenergian L _H .

(2) Pistona liikejakso T on myös vakio, mikä varmistaa hydraulisen kallionmurton iskutaajuuden f _H .

Kuvassa 4-1 esitetään suoraviivainen männyksen käyttönopeuskuvio. Kohta M on koordinaatit ( v _m , 0); kohta E on koordinaatit (0, T ); kohta N on koordinaatit (− v _m , T ) ja Yhteyspisteet M ja E muodostetaan kolmion △MOE v –t koordinaattijärjestelmä, jonka kaksi oikeakulmaista puolta ovat pistonin liikkeen enimmäiskierros iskupisteeseen ja pistonin liikkeen sykli T - Mitä? - Ei mitään. P (v _mo , T ₂^′) rivillä ME , ja yhdistämällä PO:n ja PN:n, jolloin PN leikkaa t -akselin kohdassa K . Piste K aikasisällä jakaa pisteen liikekierroksen T kahteen osaan: T ₁ja T ₂. Selvästi T ₁ + T ₂ = T , muodostaen kaksi kolmiota △OPK ja △ENK.

On helppoa osoittaa, että näiden kahden kolmion pinta-alat ovat yhtä suuret, eli △OPK = △ENK, mikä antaa v _mo T ₂ / 2 = v _m T ₁- Kaksi. Se on selvä. v –t kuvaus, △OPK:n rajoittama alue on männyn palautusnopeus ja △ENK:n rajoittama alue on männyn tehonopeus. Voimakuva on sama kuin palautuskuva. Tämä on annettu. Toisin sanoen, kaareva O –P –K on mäntyjen nopeuden muutos takaisinmenon aikana; kaareva K –N –E edustaa mäntyyn nopeuden muutosta teho-osassa.

Käyrä O –P –K –N –E on mäntyjen nopeuden muutos liiketykin aikana T - Mitä? Tönäisin aloittaa paluusykkä törmäyspisteestä O se kosketti hiihtäjän pyrstöä ja kiihdytti v = 0 pisteeseen P venttiilin vaihto (kun pistonopeus saavuttaa suurimman paluusykkän nopeuden) v _mo ) mäntä alkaa hidastaa ja sen nopeus laskee vähitellen v = 0, saavuttaen yläkuolopisteen (paluuliikkeen loppupiste). Tämän jälkeen puristin alkaa teholiikkeen kiihtyminen; kun nopeus kasvaa arvoon v = v _m , se osuu tarkalleen kirkkaimen tyveen, ja nopeus laskee välittömästi nollaan ( v = 0), ja puristin palautuu liikkeensä lähtöpisteeseen, täyttäen yhden syklin.

On huomattava, että kun hydraulisen kallionmurton puristimen suurin nopeus ja sykli ovat molemmat kiinteät, suurin paluuliikkeen nopeus v _mo täytyy sijaita M –E apuviivalla, eli pisteessä P . Voidaan kuvitella, että viivalla P on äärettömän monta pistettä M –E , mikä tarkoittaa äärettömän montaa suurinta paluuliikkeen nopeutta v _mo , eli äärettömän montaa puristimen sykliä kuvaavaa liikemallia — puristimella on valittavanaan äärettömän monta liikemallia. Meidän on tietysti valittava optimaalinen liikemalli. Tämä on optimointisuunnitteluongelma, jota tutkitaan myöhemmissä luvuissa.

Syvällisempi tarkastelu pisteen liikemallista voidaan tehdä analysoimalla kuvaa 4-1. Tämä saadaan käyttämällä yhdenmuotoisuutta △MOE ∞ △PFE:

v _m / v _mo = T \/ ( T ₁ + T ₂^″) (4.1)

Käyttämällä yhdenmuotoisuutta △PFK ∞ △ENK:

v _m / v _mo = T ₁ / T ₂^″                                                                   (4.2)

Siten:

T \/ ( T ₁ + T ₂^″) = T ₁ / T ₂^″                                                           (4.3)

Järjestämällä uudelleen:

T ₁ / T = v _mo \/ ( v _m + v _mo ) (4.4)

Yhtälöstä (4.1) nähdään selvästi: T ja kiinteä pisteen liikkeen jakso v _m , niin ns. erilaisilla liikemalleilla on erilaiset nopeusmuutoskäyrät; erotteleva ominaisuus ilmenee eri arvoina maksiminopeudelle paluuliikkeessä v _mo ja työliikkeen kestolle T ₁. Näin ollen nämä kaksi parametria kuvaavat tietyn hydraulisen kivinmurtaimen liikeominaisuuksia.

Kuitenkin tavoitteemme eivät voi rajoittua yksittäiseen tiettyyn hydrauliseen kallionmurtaimeen; meidän on mentävä pidemmälle ja löydettävä abstraktimpi, kaikkia hydraulisia kallionmurtaimia koskeva ominaisuusindeksi. Tämä abstrakti ominaisuusindeksi koskee kaikkia hydraulisia kallionmurtaimia (hydraulisia iskumekanismeja) ja ilmaisee niiden liikeominaisuuksia ja käyttösuorituskykyä.

Yhtälössä (4.1) olkoon:

α = T ₁ / T                                                                                    

Silloin tehoiskun kesto on:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

Sijoitetaan yhtälöön (4.4):

α = v _mo \/ ( v _m + v _mo ) (4.6)

Yhdistämällä kuva 4-1 ja yhtälöt (4.5) ja (4.6) havaitaan helposti, että α on suhdeluku ja muuttuja – dimensioton. Kiinteillä suorituskyvyn vaatimuksilla varustetulle hydrauliselle kallionmurtaimelle T on vakio, joka määrittyy taajuudesta f _H . Siis α muuttuu välttämättä muutoksen myötä T ₁, kun taas T ₁muuttuu pisteen sijainnin mukaan P mitä lähempänä pistettä P on pistettä M , sitä suurempi on T ₁ja sitä suurempi on α mitä lähempänä pistettä P on pistettä E , sitä pienempi on T ₁ja sitä pienempi on α . Sama johtopäätös voidaan tehdä yhtälöstä (4.3). Yhtälössä v _mo on muuttuja, kun taas v _m on vakio, joka määritetään iskunenergian perusteella. Siksi α vaihtelee v _mo , kun taas v _mo vaihtelee pisteen sijainnin mukaan P mitä lähempänä pistettä P on pistettä M , sitä suurempi on v _mo ja sitä suurempi on α on, ja päinvastoin.

Siten saavutetaan seuraava ymmärrys: kun v _m ja T on kiinteä, v _mo voidaan tarkasti kuvata männän liikeominaisuuksia, kun taas α muuttujana abstraktisti edustaa kaikkien hydraulisten kallionmurtojen mäntien liikeominaisuuksia. Tästä syystä määrittelemme α hydraulisen kallionmurron kinemaattiseksi ominaisuuskerroin. α täytyy olla vastaava optimaalinen arvo α _u .