Bun teoiriciúil do Ríomhshonraí an Dheasain

2.3 Bun teoiriciúil do Ríomhshonraí an Dheasain

2.3.1 Anailís aithrime an phistóin

Is é dearadh briseadóir carraige uisceach ná ríomh na bparaiméadracha struchtúrtha a chloíonn le riachtanais an fhreastalaíochta a shonraítear sa shonraíocht dheasain. Faoina gcomhthéacs seo, is féidir leis an mbriseadóir carraige uisceach freastal ar an eanglach tiontaithe agus ar an minicíocht tiontaithe a éilítear.

Ní mór béim láidir a chur ar an gceart go mbaineann an briseadóir carraige uisceach an t-éanglach tiontaithe agus an mhionicíocht tiontaithe trí aithrim an phistóin isteach agus amach laistigh de stroc shonrach S taobh istigh den chorpas an rúinne. Thar an sreabhadh socraithe seo, bogann an pistún i gcicli leanúnach: luasú ar ais → laghdú luais ar ais (brecadh) → laghdaíonn luas ar ais go náid → luasú ar an sreabhadh cumhachta → tagann sé ag an bpointe tiontaithe ag an luas is airde v _f → tagann sé i dteagmháil leis an mbarr an tseanbhuailteora (a sheolann fuinneamh tiontaithe) → stadann sé, tosaíonn an chéad chicli eile. An sreabhadh socraithe seo S a dtugtar sreabhadh an phistúin air; is é seo bunús tábhachtach le hathrú na dtomhais ar chorpas an rúinne.

Bogann an pistún suas agus síos taobh istigh den chorpas an rúinne. Ag tosú ón bpointe tiontaithe, luasann sé ar ais chun an luas is airde ar ais a bhaint amach v _mo , ansin tosaíonn sé ag laghdú luais mar gheall ar athrú an vailb, agus laghdaíonn an luas go tapa ó v _mo go dtí nialas — stadann an pistún ag an lárú uachtarach. Is é an strók a théann an pistún air sin an strók tuirse. Ag an bpointe seo, mar tá an vailb fós ina staid bhunaidh, tosaíonn an pistún ag luascadh ar an strók cumhachta go dtí go mbuailtear an pointe tiontaithe. Nuair a bhuaileann an pistún an t-aiceall chomhluach, tá a luas ag an luas is airde — is é sin luas tiontaithe an phistúin is airde v _f . Is é an strók a théann an pistún ó lárú uachtarach go dtí an t-aiceall chomhluach an strók cumhachta. Tá soiléir go bhfuil an strók tuirse agus an strók cumhachta comhionann.

Chun teoiric dhearadh briseadóir carraige uisce a studaí níos doimhne, tá sé cabhrach an chéad uair a thuiscint ar luas an phistúin, ar bhrú na gcomharta éagsúla, agus ar dháileadh agus athrú an rith le linn oibriú. Taispeánann Fig. 2-4 na cúiseanna le hathruithe sa pharaméadar oibre briseadóir carraige uisce le linn oibriú agus an treo ar a dtarlaíonn siad.

p ₀is é brú réamh-chuarda an t-ainmhithe nitrigine; Q is é an rith a sholáthraítear don bhriseadóir carraige uisce ag an bpumpáil; Q ₁is é sruth ionchuir an acumhail (+) agus sruth aschuir (−); Q ₂is é sruth ionchuir (+) agus sruth aschuir (−) an chumbachta tosaigh an phistin, le Q = Q ₁ + Q ₂. Q ₃is é sruth ionchuir (+) agus sruth aschuir (−) an chumbachta cúl an phistin; p is é brú an chórais.

Taispeánann Fig. 2-4 an pistin ag tús an stroiceadh ar ais. Sruth an phuimpe Q enters the system; one part ( Q ₂) enters the piston front chamber and drives its return stroke, while the rear chamber discharges oil to the tank ( Q ₃); the other part ( Q ₁) enters the accumulator and compresses the nitrogen, so the system pressure p starts from the accumulator pre-charge pressure p ₀agus é ag ardú go leanúnach nuair a Q ₁sruthann sé isteach. Is féidir an gluaiseacht ar an bbreakálaí criochta hidrálach, bunaithe ar staid oibre an pistóin, a roinn go hiondúil i dtriúra stair, mar a thuairiscítear thíos:

(1) Luasghéireacht ar ais an pistóin

Tosaíonn an pistón ar an siúl ar ais ó phointe an ionsaí. Mar a chuirtear sruth leis an bpumpa go leanúnach, tá brú an chórais p ↑ → luas an pistóin v ↑ → Q ₂↑ → Q ₁↓ → Q ₃↑, agus leanann an oil ag dul amach go dtí an tanc. Mar gheall ar luas an pistóin v ↑ → Q ₂↑ → Q ₁↓, go dtí go mbíonn Q ₁= 0. Is é carachtar an tréimhse seo v ↑ agus p ↑. Nuair a Q ₁= 0, taispeánann pointe athrú: an brú p níos mó ná mar a bhí, ach leanann luas an pheiceáin ag éirí (mar go bhfuil an fhorza thiomána ar ais an pheiceáin fós ann). Tar éis an phointe seo, mar v ↑, is é an sruth ón bpumpála Q ní féidir a sholáthar go dtí an riachtanais srutha le haghaidh gluaiseachta an pheiceáin, i.e. Q ₂ > Q . Chun an riachtanais srutha don chomhartán tosaigh an pheiceáin a sholáthar, caithfidh an cumascán anois ola a scaoileadh chun an dearcad a dhéanamh ar an mbriseadh sa pumpála. Bunaithe ar phrionsabal cothrom na sruthanna, Q ₂ = Q + Q ₁; ag an am seo Q ₁is é an sruth a scaoiltear ón gcumascán isteach sa chomhartán tosaigh an pheiceáin, go dtí go v ↑ go v = v _mo , athraíonn an bualtán, agus cuireann an pistún isteach ar phaistí an t-athchúrsáil a laghdú.

(2) Paistí an t-athchúrsáil a laghdú

Le linn an athchúrsáil, toisc go bhfuil an t-aghaidh roimhe seo den pistún tar éis an tolla fheidhmeachta a thabhairt, athraíonn an bualtán agus athraíonn an treo a gcuirtear an fhorza ar an bpistún; cuirtear an fhorza reatha ar an bpistún i dtreo an athchúrsáil, agus tosaíonn an pistún ag laghdú go dtí v = 0. Tá an t-athchúrsáil críochnaithe anois; tá an pistún ag an gceann is airde (TDC) agus tá sé tar éis an t-athchúrsáil iomlán a dhéanamh S , agus tá sé réidh le tús a chur leis an gcúrsáil cumhachta.

(3) Cúrsáil cumhachta an pistúin

Nuair a laghdaíonn luas an pistúin go v = 0, athraíonn an fhorza ar an bpistún, mar sin athraíonn luas an pistúin v freisin, ag athrú ó '+' go '−'. Ansin tosaíonn an pistún ag luascadh ar chúrsáil cumhachta faoi an bhforza a thagann i dtreo eile. Ag tús luascadh chúrsáil cumhachta, tosaíonn luas an pistúin ó v = 0, ag an bpointe sin is é caighdeán úsáide ola an pistúin Q ₃= 0; éisteacht an phuimpe ar fad Q ag rith isteach sa chruacháin, Q ₁ = Q , Q ₂= 0. Mar gheall ar thairbhe an luais cumhachta v ↑ → Q ₃↑ → Q ₁↓ → Q ₂(−)↑. Ba cheart a nóta anseo go mbíonn limistéar an chúlchamara A ₂níos mó ná limistéar an chamará thoir A ₁, agus bunaithe ar phrionsabal ionchur na srutha, ní mór go mbeidh Q ₃ = Q ₂ + Q − Q ₁, le v ↑ agus Q ₁↓, go dtí go mbíonn Q ₁= 0. Ciallaíonn sé seo go bhfuil v ↑; ag an am seo, is iomlán a thugtar éisteacht an phuimpe Q isteach sa chamara thoir an phistin, i.e. Q ₃ = Q , Q ₁= 0, ach tá luas an phistin v níor tháinig sé go dtí an luas uasta fós v _f . Leanann an pistún ar a mhéadú; is é an sruth ón bpumpáil Q ní féidir aon turas eile a sholáthar, mar sin tosaíonn an cruachlann ag soláthar an tsruth breise, i.e. Q ₃ = Q + Q ₁(−), go dtí go mbuailtear an pistún an chúl chisil ag an luas uasta v _f . Ag an bpointe seo a mbuailtear, tá luas an phistúin ag athrú go tobann v = 0, agus cuireann an pistún fuinneamh buaileadh amach O go dtí an timpeallacht, ag críochnú ceann de na chuigleanna oibre.

Mar a athraíonn sruth ionchais/díscaoilte an chruachlainn, Q ₁athraíonn brú an chórais freisin go comhoiriúnach. Nuair a chuireann tú an cruachlann i bhfeidhm, p athraíonn brú an chórais freisin go comhoiriúnach. Nuair a chuireann tú an cruachlann i bhfeidhm, Q ₁= '+', brú an chóras p ↑; nuair a scahann an cumascróga isteach sa chóras, Q ₁= '−', brú an chóras p ↓. Ina theanga eile, tá an próiseas oibre a bhaineann le breaclóidh chloiche hidrálach i gcónaí ina léiriú ar athruithe i mbrú an chórais. Nuair a lánúintear an cumascróga leis an mbuidéal is mó, tá brú an chórais ag an mbunús. Nuair a bhaintear an pistún ag an bpointe tiontaithe, tá an cumascróga ag scahailt an mbuidéal is mó — sin an t-am is ísle de bhrú an chórais. Mar sin, ó am a thosaíonn an breaclóidh chloiche hidrálach go dtí am a bhaintear sé an oibriú seasmhach, tá brú oibre an chórais p i gcicliú i gcónaí idir brú uasta p _max agus brú ísle p _min , agus ní féidir a bheith mar sin gan athrú go hiomlán. Taispeánann Fig. 2-5 athraithe na gcuilbhreithi uile sa chóras nuair a bheith ag oibriú an breaclóidh chloiche hidrálach.

Fig. 2-5 Athrú ar pharaiméitreacha an chórais le linn oibriú briseann róca hidrilic [Leagend: leathnaithe = luchtú an acumhail; leathnaithe go dtí an crois = díluchtú an acumhail; bán = tomhaltas ola an phistin]

Taispeánann an próiseas oibre thuas mar a bhfuil an t-athrú ar pharaiméitreacha oibre an-choimpléascach — is córas neamhlineárnach é. Cruthaíonn sé seo deacracht mhór do anailís theoiriciúil agus taighde thar a bheanadh. I ndáiríre, is ceann de na príomhchúiseanna gur tharla an laghad i dtuairiscí teoiriciúla ar bhriseanna róca hidrilic i gcomparáid le forbairt an táirge.

2.3.2 Staid Reatha an Taighde Teoiriciúil

Tógann taighdeoirí ar fud an domhain go coitianta dhá chur chuige teicniúil éagsúla don taighde teoiriciúil ar ghléasanna tiontaithe hidrilic (briseanna róca hidrilic): taighde bunaithe ar theorainn chóras líneárnach agus taighde bunaithe ar theorainn chóras neamhlineárnach.

1) Tá taighde bunaithe ar theorainn an chóras líneach ag súil go bhfuil an fhorza ar an mbosca leanúna mar aon, go méadaíonn luas an bhosca leanúna go líneach ag ráta cothrom, agus go n-éiríonn le roinnt factóirí a thagann i gceist gan a mhaireachtáil; tá modhail mhataiméatúil líneach curtha le chéile ar an mbunús seo do thaighde teoiriciúil. Is soiléir an modh taighde seo agus is féidir é a úsáid chun roinnt fadhbanna praiticiúla a réiteach, ach níl sé an-chruinn agus tá earráid mhór ann.

2) Úsáideann taighde bunaithe ar theorainn an chóras neamhlíneach cothromóga difreálacha neamhlíneacha ar airde ard chun patrúin gluaiseachta an bhriseadóra carraige uisce, agus léiríonn sé níos cruinniúla na heolaíochtaí gluaiseachta agus na heolaíochtaí fórsa an bhosca leanúna den bhriseadóir carraige uisce. Tá an taighde neamhlíneach seo níos cruinniúla ná an taighde líneach, ach tá sé fós ag brath ar roinnt súilímh. Cé go dtugann sé léiriú níos cruinniúla ar roinnt feiniméin fisiciúla an t-ionsáite uisce, tá sé deacair é a réiteach, níor éasca é a thuiscint, agus is féidir tuairiscí uimhriúla a tháirgeadh trí ríomhchláir amháin, rud a dhéanann é deacair a úsáid.

In adition leis na dhá chur chuige seo, thairg na h-údair, tar éis blianta go leor taighde dírithe, an Teoiric Dhearbhú Athrógach Iompraíochta do Bhreakáirí Carraige Uisce (mechanismí tionsaithe uisce). Ag úsáid teoirice dearbhú athrógach iompraíochta, is féidir réithe analaitice a fháil do bhreakáirí carraige uisce, a bheidh in ann patráin istigh de ghluaisteán bhreakáirí carraige uisce a léiriú go domhain agus bunús teoiriciúil a sholáthar don nuáithiú teicniúil ag úsáideoirí.

An cur i bhfeidhm taighde ar théoiric dhearbhú athróg shiombalach bhriseadh carraige uisce: aitheantas a thabhairt don neamh-líneachas ar pharaiméitreacha oibre bhriseadh carraige uisce, ach úsáid a bhaint as trasfhoirmiú na fóirce comhionann chun an córas neamh-líneach a líníochtú, ionas gur féidir é a studiú ag baint úsáide as modhanna córas líneach chun réiteach anailísíoch a fháil. Tá na paraiméitreacha oibre agus na paraiméitreacha struchtúrtha a fhaightear leis an modh seo do bhriseadh carraige uisce an-ghinearálta agus is simplí an ríomh. Beidh téoiric dhearbhú athróg shiombalach bhriseadh carraige uisce á phlé go sonrach sna cinníl ina dhiaidh sin.