Kenning á högumýttum safnara

3.3.1 Hlutverk högumýtta safnarans

Í kenningunni þarf sérhver hydraulískur bergbroti að hafa breytilegan mýtusafnara — sérstaklega stóran högumýttan mýtusafnara.

Högumýtti mýtusafnari, sem er settur upp við inntaksloki hydraulísks bergbroti, hefur þrjú hlutverk:

(1) Til að jafna yfirskot og skort á kerfisupply og olíuskeyti. Þegar pípupípulinn gefur út meira en kerfið notar af olíu, þá tekur háþrýstisökkullinn við yfirskotinu og virkar sem olíusafn. Þegar pípupípulinn gefur út minna en kerfið notar af olíu, þá gefur hann út olíu til að bæta við skortinum og virkar sem olíugjafir. Háþrýstisökkullinn hefur áhrif á jöfnun yfirskots og skorts á rásinni og er mikilvægt hlutdeild fyrir staðbundna rekstur kerfisins.

(2) Til að taka við þrýstisveiflum í kerfinu og minnka litla þrýstishnakkana, sem verndar rásirnar og hydraulískar hluti og aukir þeirra notkunartíma.

(3) Í hönnun hydraulískra áhrifaskipta með notkun frádráttarbreytulíkans hjálpar hann við að raunverulegri framsetningu á jafngildri krafti. Svo lengi sem sökkullinn er rétt hönnuður, er hægt að ná nákvæmum jafngildum krafti, sem tryggir að kerfið nái nauðsynlegum hreyfifræðilegum og kraftfræðilegum skilyrðum.

Í ljósi mikilvæga hlutverks hárspennuhlutarins í kerfinu fyrir hydraulíska bergbrotavélar — og sérstaklega sérstöðu þess í að tryggja að kerfið nái nauðsynlegum hreyfifærnum og hreyfistærðum — er mjög mikilvægt að setja upp rétta hönnunargreiningu og -aðferð fyrir hárspennuhlutarinn.

3.3.2 Ávirkur losunarsvæðisrúmmál hlutarins

Ávirkur losunarsvæðisrúmmál hlutarins er mikilvægur ávirkunarþáttur hlutarins og einnig grundvöllur hönnunarbereikninga hlutarins. Þegar hydraulísk bergbrotavél keyrir í jafnvægisstöðu er hámarksrúmmálið af olíu sem hluturinn geymir og losar í einu hreyficycle kallaður ávirkur losunarsvæðisrúmmál, táknaður með Δ V .

Ávirkur losunarsvæðisrúmmál Δ V er tengdur hreyfifærnum. Þegar flow pumpannar er fast og uppbygging og hreyfifærni hydraulísku bergbrotavélarinnar eru fastar, er árekstrarorðin V _H , tíðni f _H og ávirkur losunarsvæðisrúmmál Δ V eru allar nauðsynlega fastar. Þegar akkúmulatoren er hannaður er því þegar þekkt röskuleg útflæðisrúmmál. Hvernig á að reikna Δ V verður kynnt í síðari kaflum.

3.3.3 Reikningur á áhrifavænu rúmmáli (hleðslurúmmáli) Vₐ akkúmulatorsins

Grunnurinn fyrir reikning á áhrifavænu rúmmáli akkúmulatorsins V _a er raunverulegt röskulegt útflæðisrúmmál Δ V . Þegar Δ V virkar innan akkúmulatorsins veldur það nauðsynlega breytingum á olíutryggju kerfisins og jafngildandi krafturinn F _g verður að vera viðhaldinn. Því verður að rannsaka reikningsaðferð til hönnunar akkúmulators sem uppfyllir ofangreindar kröfur. Þrýstis (krafts)–rúmmálsmynd af akkúmulatorinum á meðan hann er í notkun er sýnd á mynd 3-2.

Þótt vinnafrekvensi hydraulískrar bergbrotuvélrar sé ekki mjög há, er stytting og útvíking dísilnítrógenins inni í henni samt mjög hröð, með ónógu tíma til að skipta hita við umhverfið; hana má því meina sem adiabatískan ferli. Af jöfnu á gasástandi:

p ₁V ^k ₁ = p ₂V ^k ₂ = p _a V ^k _a                                                              (3.12)

hvar: p _a — hleðsluspennan, þ.e. spennan í lokaða gasinu;

       V _a — hleðslumagn, þ.e. magnið í safnaraþéttingunni þegar pistillinn er á áhrifspunktinum (almennt hámarksvinnuumagnið); V _amax );

       p ₂— hámarksvinnuspenna;

       V ₂— magnið sem svarar til p ₂almennt lágmarksvinnuumagnið; V _2min );

       p ₁— lágmarksvinnuspenna;

       V ₁— magnið sem svarar til p ₁, V ₁ < V _a .

Í jöfnu (3.12), k = 1,4 er adiabatískur veldisvísi. Auðvitað:

δ V = V ₁ − V ₂                                                                      (3.13)

Úr jöfnu (3.12):

V ₁ = V _a (p _a / p ₁)^1/k                                                                 (3.14)

V ₂ = V ₁ (p ₁ / p ₂)^1/k                                                                 (3.15)

Með því að setja inn í jöfnu (3.13) fæst:

δ V = V _a (p _a / p ₁)^1/k [1 − 1 / ( p ₂ / p ₁)^1/k ] (3.16)

Í jöfnu (3.16), setjum p _a / p ₁ = a = 0,8 til 1; og gasþrýstisstefðin γ = p ₂ / p ₁, venjulega γ = 1,2 til 1,45, valin á grundvelli starfseiginleika hydraulískrar bergbrotavélar. Þegar a = 1, er lágmarksstarfþrýstingur pistons jafn hlaðþrýstingi ( p _a = p ₁); í þessu ástandi V ₁ = V _a til að koma í veg fyrir að minnkaður hitastigshækkun á vörpunarhúðinni á safnara, sem getur leitt til óþarfa afdráttar á líftíma húðarinnar eða jafnvel brenndar hennar; en aukning á a ætti að vera sett á minna en 1.

Það eru tvær umhugsanir við val á γ : þegar γ er stór, vegna þess að safnarinn virkar í adiabatískum ástandi, hækkar hitastigið hratt, sem getur leitt til γ getur áhrófandi minnkað virkilegan rúmmál V _a safnarans, sem er mjög gagnlegt til að minnka uppbyggingarstærð safnarans. Hönnuðurinn verður að meta kosti og galla og ákveða á grundvelli notkunarsháttanna; því miður:

δ V = V _a a ^1/k (1 − 1 ⁄ γ ^1/k ) (3.17)

Út frá jöfnu (3.17) er hægt að finna ávirkum rúmmál safnara:

V _a = Δ Vγ ^1/k \/ [ a ^1/k (γ ^1/k − 1)] (3.18)

Jafna (3.18) sýnir að út frá ávirku losunarrúmmáli Δ V , er hægt að finna viðkomandi hleðslurúmmál til þess að tryggja að hönnuðar hreyfingarfræðilegar eiginleikar og Δ V verði náðir. Í veruleikanum er ávirk losunarrúmmál Δ V olía sem safnarinn bætir við pistilinn á þrýstistigunum til þess að bæta upp á ófullnægjandi framleiðslu pumpunnar.

Fyrir hönnunarbereikning á ávirku losunarrúmmáli Δ V , vinsamlegast sjáðu kafla 7.5. Til að uppfylla kröfur um besta hönnun, fyrir mismunandi hönnunarmarkmið, breytist útreikningur á áhrifavænu losunarsvæðinu Δ V eftir því sem valið er α _u (sjá kafla 7.2.5 og 7.27a).

3.3.4 Útreikningur á lágmarksstarfsþrýstingi p₁ og hleðsluþrýstingi pₐ

Í þessum stig, þó að V _a hefði verið fundið og gæti notað til að hönnun byggingarstillinga á þrýstihlutfalli, er hönnunarútreikningurinn á þrýstihlutfalli enn ekki ljúkinn. Mikilvægasta málið er hvernig á að stjórna olíuþrýstingi til að tryggja að jafngildandi kraftur sé náður; og aðeins með því að ná jafngildandi krafti er hægt að tryggja hönnuða hreyfingu, sem í sitt lagi tryggir Δ V . Með öðrum orðum er til samband milli Δ V og F _g .

Það verður að taka fram að þegar V _a er fast gildi, p ₁, p ₂, og p _a getur margar samsetningar, sem raunverulega mynda margan jafngildandi kraft, mörg dýnamík og mörg hreyfingu — þ.e.a.s. margar Δ V gildi. Eftirfarandi verkefni er, miðað við fastar V _a , að finna samsetningu á p ₁, p ₂, og p _a sem getur náð óskaðri jafngildri krafti F _g og Δ V . Vegna þess að þegar p _a breytist, V _H , f _H , Δ V , p ₁, og p ₂breytast allt á sama hátt. Með öðrum orðum, verður að vera til hleðsluspenni p _a sem tryggir að ná jafngildri spennu p _g . Auðvitað er grunnurinn fyrir að finna p _a is p ₁og p ₂, þ.e. jafngildið á þrýstingi p _g . Þegar sambandið milli þessara breytu er skilin, má rannsaka aðferðina til að finna p ₁, p ₂, og p _a út frá jafngildisþrýstinginum p _g og rannsaka.

Mynd 3-2 lýsir p –V myndinni af háþrýstifylkið í rekstri. Á grunni þessarar myndar og með því að sameina hana við regluna um jafngilda kraft – vinna sem gerð er af breytilegum krafti er jöfn vinnum sem gerð er af jafngildiskraftinum – fáum við:

p _g δ V = ∫ _V₂ ^V₁ p d V                                                                  (3.19)

Í jöfnu (3.19):

p = C / V ^k

Setjum inn í jöfnu (3.19) og heildum:

p _g δ V = C ∫_V₂ ^V₁ d V / V ^k = 1 ÷ (1 − k ) ( p ₁V ^k ₁V ^1−k ₁ − p ₂V ^k ₂V ^1−k ₂) (3.20)

Þar af leiðir:

p _g δ V = 1 ÷ (1 − k ) ( p ₁V ₁ − p ₂V ₂) (3.21)

Virkjanandi V ₁og V ₂með innsetningu og innsetningu jöfnu (3.17) fæst:

p _g = p ₁\/ ( k − 1) · ( γ − γ ^1/k ) ÷ ( γ ^1/k − 1) (3.22)

Eftir endurraðun:

p ₁ = p _g (k − 1) ( γ ^1/k − 1) / ( γ − γ ^1/k ) (3.23)

Í jöfnu (3.23), p _g er jafngildiþrýstingurinn sem ákvarðar þrýstingssíðuna á pistoni. Með tilliti til þrýstingtap í kerfinu ætti hann að vera táknaður sem rauntengdur þrýstingur kerfisins p _g = p _H / K . Það p ₁og p ₂sem fæst þannig mun nálgast raunveruleg gildi. Því miður:

p ₁= ( p _H / K )(k − 1)( γ ^1/k − 1) / ( γ − γ ^1/k ) (3.24)

p ₂ = γp ₁                                                                             (3.25)

p _a = aP ₁                                                                             (3.26)

Í jöfnu (3.24) er viðmiðunarmargfeldið fyrir ávallarþrýstingstapið K = 1,1 til 1,2.

Þegar háþrýstisafnunaraftakinn í hydraulískum bergbrotavél færist við þessi stikur tryggir það að jafngildandi kraftur og hreyfieffekt sé náð, að hönnuð hreyfihugtök verði raunveruleg, og að nauðsynleg áhrifanergía og áhrifaháttur séu framleiðir. Á þessi hátt er flókið reikningsverkefni einfaldarað og ólínulegt vandamál línulegað.

Á grunni þessara athugaðra er hydraulískt áhrifatæki (hydraulísk bergborða og hydraulísk bergbrotavél) — ólínulegt kerfi — breytt í línulegt kerfi. Þeoretískt má segja að pistillinn geti fært sig yfir ferilinn S eftir hvaða mynstur sem er, svo fremi sem hann er stjórnaður og nær nauðsynlegri hámarks hraða við áhrifastaðinn v _k — allt þetta er framkvæmt. Fyrir hverja pistons hreyfimynd verður að vera til samsvarandi kraftbreytingarmynd; þessar tvær eru tengdar sem ástæða og afleiðing. Með öðrum orðum, hvaða hreyfimynd sem pistinn hefur, verður samsvarandi kraftbreytingarmynd beidd á hann — krafturinn er ástæðan og hreyfingin er afleiðingin.

Auðvitað er hægt að finna samsvarandi kraftbreytingarmynd eftir því sem besta hreyfimyndin er hönnuð, og þannig koma upp tvö kenningarhugmyndamál fyrir rannsókn á hydraulískum bergbrotnum: hreyfifræði og hröðunarfæði hydraulísks bergbrotns.