Staidéar ar Ghiniméatic na mBricseoirí Carraige Hidrilic

4.1 Carachtairistici Kinéamacha agus Coimhthiúchán Carachtar α

Bainann an tsraith seo a leithéid den taighde ar nádúr geoiméadrach agus ar chineálacha gluaiseachta píosóin bhriseadh carraige uisce, ionas go mbeadh gluaiseacht an phíosóin níos rialta agus go n-éireoidh sé de réir patrúin gluaiseachta a shonraímid, ag bhaint amach na dtorthaí is fearr ón bhfoghlaim.

Chun kinéamaitic phíosóin bhriseadh carraige uisce a staidéar, caithfidh dhá choinníoll a shonrú go soiléir:

(1) Caithfidh luais an phíosóin nuair a thagann sé i dteagmháil leis an mbarr ghearrtha a bheith cinnte go mbaineann sé leis an luais uasta shonraithe v _f . In eile words, nuair a staidéar kinéamaitic, v _f is é sin tógtha mar thairseach; be it cén patrún gluaiseachta atá ag an bpíosóin, caithfidh a luais nuair a thagann sé i dteagmháil leis an mbarr ghearrtha a bheith cothrom leis an luais uasta shonraithe v _f . Ní amháin ach amháin go mbeidh an briseadh carraige uisce in ann an t-energi impacht a éilítear a bhaint amach. O _H .

(2) Is é ciclus gluaiseachta an phíosóin T freisin tairseach, ionas go mbíonn minicíocht an impacht a chinntítear f _H don bhriseadh carraige uisce.

Taispeánann an Figiúr 4-1 an diagram luas oibre pistiún líneáilte. Púnt F tá comhordú ( v _f , 0); pointe E tá comhordúithe aige (0, T ); pointe N tá comhordú (− v _f , T )). Pointí nasc F agus E foirmeacha triantán △ MOE sa v –t córas comhordaithe, a bhfuil an dá thaobh ceart-uillinne ina luas uasta gluaiseachta an pistidín go dtí an pointe tionchair agus an timthriall gluaiseachta an pistidín faoi seach T . Ag glacadh aon phointe P (v _mo , T ₂^′) ar an líne Liom , agus ag nascadh an PO agus an PN, ansin bainíonn an PN leis an t -ais ag an pointe K . Tá an pointe K ar ais na hamharcanna roinnte an chuairt gluaiseachta an pistóin T i dtrí chuid: T ₁agus T ₂. Ar a soiléiriú T ₁ + T ₂ = T , ag cruthú dhá thríochan △OPK agus △ENK.

Tá sé éasca a thaispeáint go bhfuil limistéir na ndá thríochan seo comhionann, i.e. △OPK = △ENK, ag tabhairt v _mo T ₂/ 2 = v _f T ₁/ 2. Soiléir, sa v –t dhiaigram, is é an limistéar atá faoi chúram △OPK an t-athshláineadh a dhéanann an pistún, agus is é an limistéar atá faoi chúram △ENK an t-athshláineadh cumhachta a dhéanann an pistún. Tá an t-athshláineadh cumhachta cothrom leis an t-athshláineadh a dhéanann an pistún — seo a thugtar mar réad. I bhfocal eile, léiríonn an curba O –P –K an athrú ar shiúl an pistúin le during an t-athshláineadh a dhéanann an pistún; léiríonn an curba K –N –E an athrú ar shiúl an pistúin le during an t-athshláineadh cumhachta.

Curv O –P –K –N –E léiríonn an curba an athrú ar shiúl an pistúin le linn an chuairt ghluaiseachta T . Tosaíonn an pistún an t-athshláineadh a dhéanann an pistún ó phointe an ionsaithe O áit ar thagann sé i dteagmháil leis an mbarr ghiobann, ag luascadh ó v = 0 go dtí an pointe P — athrú an vailb — nuair a bhaintear an luas uasta a bhaintear leis an t-athshláineadh a dhéanann an pistún v _mo ) — tosaíonn an pistún ag laghdú a luais, agus laghdaíonn a shiúl go dtí v = 0, ag teacht ar lár marbh barr (deireadh an bhrú ar ais). An piston ansin tosaíonn luasghéarú cumhachta-stroke; nuair a mhéadaíonn an luas go dtí v = v _f , bhuail sé an eireaball deighilt go díreach, agus an luas titim láithreach go n-íos ( v = 0), agus filleann an piston ar an bpointe tosaigh dá ghluaiseacht, ag críochnú timthriall amháin.

Ní mór a thabhairt faoi deara nuair a bhíonn luas uasta agus timthriall piston an bhrócaire luibhe hidrealaigh socraithe araon, is é an luas uasta-tarraingthe v _mo ní mór titim ar an F –E líne chúnamh, i.e. ag pointe P .. go deo. Is féidir le duine a shamhlú go bhfuil pointí infinitely go leor P ar líne F –E , rud a chiallaíonn go bhfuil go leor luasanna is mó stróc-ais v _mo , i.e. go leor cúlraí gluaiseachta timthriall píste tá go leor patrúin gluaiseachta gan teorainn ag an píste le roghnú as. Ní mór dúinn, ar ndóigh, a roghnú an patrún gluaiseachta is fearr. Is é seo an fhadhb a bhaineann le dearadh optamaithe a bheidh le staidéar a dhéanamh air i gcaibidil níos déanaí.

Is féidir an patrún gluaiseachta a dhéanamh ar an mbosca a anailísiú níos doimhne trí Fhig. 4-1 a anailísiú. Chun é sin a dhéanamh, ó △MOE ∞ △PFE faighimid:

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

Ó △PFK ∞ △ENK:

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

Mar sin:

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

Tar éis atharrach:

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

Ón gcothrom (4.1) is féidir a fheiceáil go soiléir: T agus an luas uasta v _f , tá cur síos éagsúla ar na patrúin gluaiseachta éagsúla ag cur síos ar chur síos éagsúla ar na cuir síos luais; is é an gné a aithníonn iad ná na luaithe éagsúla ar an luas uasta ar ais agus ar an luas ar aghaidh v _mo agus am an stroké cumhachta T ₁. Mar sin, tugann na dá pharaméadar seo an buntáiste de chineálú na gceachtanna gluaiseachta ar bhreiseán cloch uisce.

Ach ní féidir ár sprioc a theorannú le breaclógruithire carraige uisce amháin; ní mór dúinn dul níos faide agus aithint taispeántóir chineálach iomráiteach do gach breaclógruithire carraige uisce. Tugann an taispeántóir chineálach seo (mechanismí tiontaithe uisce) le fios go léir an ghnéasacht gluaiseachta agus an fhéidearthacht oibriúcháin acu.

I bhfhoirmle (4.1), lig:

α = T ₁ / T                                                                                    

Ansin is é am cumhachta-an-tiompála:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

Iontráil isteach i bhfhoirmle (4.4):

α = v _mo \/ ( v _f + v _mo ) (4.6)

Trí chombhaint Fig. 4-1 agus na foirmleanna (4.5) agus (4.6), is éasca a fheiceáil go: α is é seo coibhneas agus athróg — gan aon t-aonad. Don breaclógruithire carraige uisce le riachtanais bhunaithe ar fhéidearthacht, T is é seo tairiseach, a shonraítear de réir minicíochta f _H . Mar sin α athraíonn go riachtanach le hathrú T ₁, agus T ₁athraíonn le suíomh an phointe P tá an pointe níos gaire P do phointe F , tá sé níos mó T ₁agus tá sé níos mó α tá an pointe níos gaire P do phointe E , tá sé níos lú T ₁agus tá sé níos lú α . Is féidir an chéanna chríoch a bhaint as an egn. (4.3). Sa mhionn v _mo is é athróg agus v _f is é seo tairiseach a shonraítear de réir an fhuaime thagann ón mbualadh. Mar sin α athraithe le v _mo , agus v _mo athraithe le suíomh an phointe P tá an pointe níos gaire P do phointe F , tá sé níos mó v _mo agus tá sé níos mó α is é, agus an tsamhail chéanna i dtreo eile.

Mar sin, tagann an tuiscint seo i gcrích: ag tabhairt faoi dheara go bhfuil v _f agus T , v _mo is féidir le méid α mar athróg a léiriú go hiomlán ar na gnéithe gluaiseachta de gach pistón bhriseadh carraige uisce-hidreaclach, agus α mar athróg a léiriú go hiondúil ar na gnéithe gluaiseachta de gach pistón bhriseadh carraige uisce-hidreaclach. Mar an gcás seo, sainmhínímid α nach féidir leis ach luach oiriúnach α _u .