Virkingarprincipur hydraulískrar bergborhráða: Kerna áhrif- og snúðborhráðu

Flestar útskýringar á því hvernig hydraulískur bergbori virkar byrja með pistunum. Það er rangt staðsetningu að byrja. Pistunn er úttak úr hydraulískri-mekkánískri tengiskerfi – að skilja hvað pistunn gerir er einungis gagnlegt ef maður skilur fyrst hvað stjórnar honum. Álagsskerfisvirkni er í grunni sinni hydraulískur sveiflukerfi: snúður klápparinnar skiptir olíustraumi milli fremra og aftara pistunarrýmisins á rétta tíma til að halda áfram endurtekinum fram- og tilbakaferli. Allt sem kemur á eftir – pistunarsnemma, álagsorka, tíðni – byggist á því hversu vel þessi skipting er tímað.

Fulla borunarvirkni samanstendur af þremur samhliða föllum: áskenndum álagi (álag pistunsins), snúningi (snúningi borustrengsins svo hver álagshnöttur hitti nýtt berg) og álagshrökk (þrýstingur sem ýtir bitinum gegn yfirborðinu). Öll þrjú verða að vera jafnvægt eða kerfið er óárangursríkt óháð því hversu mikil hydraulísk orka er veitt.

Álagsskerfisferillinn: Átta ástand í einum álagi

Hreyfing pistonsins í einum slagcykli fer um rúmlega átta greinileg hydraulísk stöður þar sem snúðurinn samræmir olíustrauminn við staðsetningu pistonsins. Í stöðu 1 fyllir háþrýstisólía framanveranda og dregur pistonsinn aftur (endurhreyfing). Á meðan pistonsinn fer aftur, greinir snúðurinn staðsetningu hans gegnum innri stjórnunaropnun og byrjar sjálfur að snúast – þ.e.a.s. hann skiptir háþrýstisólíu frá framanverandunni yfir í bakveranduna. Í stöðu 7 er pistonsinn á hámarks hraða þegar hann rekst á andlit skafans. Snúðurinn verður að ná snúðstöðunni nákvæmlega í þeim augnablik: of hratt, og háþrýstisólían í framanverandunni stöðvar pistonsinn áður en hann rekst á skafann; of hægt, og bakverandunni er haldað undir þrýstingi eftir áreksturinn, sem veldur seinni „tvöföldum árekstri“ sem eyðir orku í stað þess að hjálpa næsta áhrifamiklu slag.

Rannsókn á snúðstillingu öfugvirkisvalvsins hefur auðkennt sekundæra áhrifaskemmdir sem helsta ástæða fyrir of lágt skotorku í framleiðslu-„drifturum“. Sekundæru áhrifin eiga sér stað þegar hraði öfugvirkisvalvsins er of lítil – bilunin ε milli sílindurs og valvsgangs stjórnar hversu hratt valvið skiptir. Þegar ε = 0,01 mm viðheldur bilunarskiptingunni ákvörðuðum skiptihraða; bæði stærri og minni bilunir minnka skotorkuna, annars vegar með seinkuðum skiptum (sekundæru áhrifin) og hins vegar með yfirskot (týmdur pistonskoti).

Spenningarbölguflutningur: Orka á bergsíðunni

Þegar pistillinn hræðir skafinn við hraðann v, myndar áreksturinn þrýstispennubylgju sem fer niður í borðrörin að bitinu. Amplitúd bylgjunnar ákvarðar kraftinn sem brýtur bergið á yfirborði bitsins. Spennubylgan minnkar af exponentially eftir lengd rörsins vegna rúmlega útbreiðslu, endurspeglinga við tengingar rörsins og efnaþrembunar. Mælingar á svæðinu sýna að mynster spennubylgunnar er lotubundið og minnkar til náttúrulega núll yfir lengd rörsins — það þýðir að notandi árekstursorkan á dýpt er brot af þeirri orku sem pistillinn framleiddi við skafinn.

Samræmi í mótsviði milli pistils, skafans, stangs og borðunarbita er mikilvægt fyrir orkufærslu. Þegar bylgjuviðmót (margfeldi þversniðsflatunnar og hljóðhraðans) er jafnt á milli þessara hluta fer bylgjuspennan vel fram án endurspeglunar við hverja viðskiptaskipti. Ef þvermál pistilstangs er miklu stærra eða minna en þvermál borðunarstangs endurspeglar hluti af bylgjunni til baka — sá endurspeglaði hluti er eyðilagð orka. Þess vegna er hönnun pistils aðlagað til ákveðins þvermálsstigs borðunarstangs og ekki gerð sem almenn hönnun.

Snúningurinn: Tímasamræmi milli slaganna

Snúningstævinn snýr borðstrengnum samfellt á meðan á skellu er, þar sem snúningshraðinn er stilltur þannig að bitinn fer áfram um nákvæmlega 5–10 gráður milli hverrar áhrifaskellu. Þessi hornlega færsla setur nýja bergyfirborð undir hvern karbíddugga áður en næsta áhrifa kemur. Of lítið áframhald: karbíddugginn slær aftur á sömu sprungu holu, sem myndar fínt mos og hita í stað þess að framkalla nýjar sprungur. Of mikið áframhald: karbíddugginn slær á ósprungið berg milli sprungu svæðanna sem voru mynduð af fyrri áhrifum — minna árangursríkt en að slá á hlutað sprungu yfirborð.

Snúningstævinn virkar óháð álagshringnum og er stýrður með sérstökum hydraulískum hring. Snúningstorgið eykst þegar borbitinn mætir harðum millilögum eða þegar skornir safnast og hindra blásun. Torgispíka sem veldur því að snúningurinn stöðvast—meðan álagshreyfingarnar halda áfram—lásar bitann á staðnum meðan pistillinn heldur áfram að gefa álagshreyfingar í ósnúinna streng. Í þessari aðstæðu verður borhringurinn útsett fyrir samsettar snúningstog- og þrýstispennur sem geta yfirþrotað fatiguespennugrensið innan sekúndna. Öryggisfallið gegnskyldu jamming á nútíma jumbóum greinir þessa aðstæðu og lækkar álagshreyfingaþrýstinginn eða snýr snúningnum aftur í stutta stund áður en skemmdir á strengnum koma til standar.

Feðrunarafli: Samsvarunarjafnan

Fæðsluhröðin veitir áskenndan þrýsting sem haldir borbitinn á móti bergsíðunni á milli slaganna. Án hennar lyftist bitinn auðveldlega við endurhafnaða þrýstibylgjuna og missir samband við bergsíðuna áður en næsta slag kemur – svo hver áhrifa er að hluta til wasteð við að hröða bitinn aftur á bergsíðuna áður en hann getur brotist bergið. Með of mikilli fæðsluhröð er bitinn svona fastur á bergsíðunni að pistillinn getur ekki framkvæmt fulla ferð sína; áhrifahraðinn er styttri og áhrifamikilvægi slaganna minnkar.

Óptímala fæðusögnin myndar fastan, samfelldan tengingu á milli borbitans og bergs án þess að takmarka pistonskrefið. Í raunveruleikanum verður fæðuspennan að aukast eftir því sem holudýpt aukast, því þyngd borstangsins veitir aukna andspennu sem jafnar út áhrifum af stuttskálarinnar. Svæðisstjórnun á Malmberget-mínunni hjá LKAB sýndi að fæðuspenningur aukst línuhætt með lengd holunnar í framleiðsluborvélum sem voru rétt rekdar — sem staðfestir að fastar fæðuspenningar stillingar gefa ósamræmda tengingarspennu á dýpt.

Demping: Endurheimt orku sem bergríkið notar ekki

Þegar áspennugelgjan nær bitahliðinni, brýtur hluti af orkanum bergið. Hinn hluti af orkanum verður endurskinið upp í borðrásina sem töggelgja. Ef ekkert kemur í veg fyrir hana fer þessi endurskinið gelgja til sköftisins og er send til baka í líkamann drifterins – þar með áspennir hún innhaldshúsin, festingar á gáttinni og uppbyggingarfesta. Dæmfnunarkerfið kemur í veg fyrir þessa endurskiniða orku. Eindæmfnunarkerfi (fleygilegur viðlaga, eins og í Epiroc COP) dæmfnar endurskiniðu gelgjuna við viðskiptasvæðið milli sköftis og pistons. Tvöfaldæmfnunarkerfi (Furukawa HD-raðan) nota tvær samfelldar rýmdir: fyrsta rýmdin dæmfnar aðalendurskiniðu gelgjuna; önnur rýmdin tekur við afgangssafnunareiningunni sem fyrsta rýmdin sleppur.

Yfir hátt notkun undir jörðu með 8 klukkustunda átök, er samanlagð endurkafin bylgjuorka sem dæmfniskerfið neytir mikil. Því miður minnkar slífrun á þjöppunarkringum dæmfnisvirkni—hluturinn byrjar að taka á móti orku sem dæmfniskerfið var hannað til að hindra. HOVOO býður upp á þjöppunarkringusett fyrir helstu drifteraformar ásamt venjulegum átökasettum. Fullar tilvísanir á hovooseal.com.