Hreyfifræðilegur greining á hydraulískum bergbrotavélum

4.1 Hreyfiháttar og einkennishlutinn α

Þessi hluti fjallar aðallega um rúmfræðilega eiginleika og einkenni hreyfingar pistons í vatnsdregnum steinbrotnum, svo að hreyfing pistons verði rænni og fer fram samkvæmt þeim hreyfimynstur sem við tilgreinum, og nái bestu niðurstöðunni í hreyfingu.

Til að rannsaka hreyfihátt pistons í vatnsdregnum steinbrotnum þarf að skilgreina tvær skilyrðisstaðsetningar af óumdeilanlegum ástæðum:

(1) Hraði pistonsins þegar hann rekst á endann á borðanum verður að vera tryggt að ná tilgreindum hámarksraði v _k . Það er að segja, þegar hreyfiháttur rannsakast, v _k er fasti; óháð því hvaða mynstur pistonsinn fylgir, verður hraði hans þegar hann rekst á endann á borðanum að vera tilgreindur hámarksraði v _k . Aðeins þannig getur vatnsdreginn steinbrotni náð nauðsynlegri árekstrarorku. V _H .

(2) Hreyficycle pistonsins T er líka fasti, til að tryggja áreikstar tíðni f _H vatnsdregins steinbrotnis.

Mynd 4-1 sýnir línulega gerða ferðhraðaferil pistonsins. Punktur K hefur hnit ( v _k , 0); punktur E hefur hnit (0, T ); punktur N hefur hnit (− v _k , T ). Tenging punktanna K og E myndar þríhyrninginn △MOE í v –t hnitakerfinu, sem hefur tvo rétthyrnda hliðar sem eru hvort tveggja hámarksferðhraði pistonsins að áhrifapunktinum og ferðhreyfingarlyklinn fyrir pistonsinn T . Tekur einhvern punkt P (v _mo , T ₂^′) á línu Miða , og tengja PO og PN, þá sker PN t -ásinn í K . Punktur K á tímaásnum deilir pistilsræðunni í tvo hluta T : T ₁og T ₂. Það er augljóst að T ₁ + T ₂ = T , sem mynda tvo þríhyrninga △OPK og △ENK.

Hægt er auðveldlega að sýna að flatarmál þessara tveggja þríhyrninga er jafnt, þ.e. △OPK = △ENK, sem gefur v _mo T ₂ / 2 = v _k T ₁/ 2. Það er augljóst, að í v –t myndinni er flatarmálið sem umlykur △OPK afturkomaferill pistonsins, og flatarmálið sem umlykur △ENK er aflferill pistonsins. Aflferillinn er jafn afturkomuferlinum — þetta er gefið. Með öðrum orðum táknar ferill O –P –K breytingu á hraða pistonsins á afturkomuferlinum; ferill K –N –E táknaður er breytingin á hraða pistonsins á aflferlinum.

Bogi O –P –K –N –E táknaður er breytingin á hraða pistonsins á meðan ferillinn fer fram T . Pistoninn hefst afturkomuferilinn við áhrifspunktinn O þar sem hann kom í snertingu við endann á skífustönginni, og hröðunin byrjar frá v = 0 til punktsins P — skipting á klappum (þegar hraði pistonsins náir hámarkshraða afturkomuferilsins v _mo ) — pistonninn byrjar að minnka hraðann og hraðinn lækkar smám saman til v = 0, náði efsta dauðapunktinum (endinn á tilbúningarskrefinu). Pistonn byrjar þá að hrökkva á aflskrefinu; þegar hraðinn vex til v = v _k , skellir hann nákvæmlega í endann á skífustönginni og hraðinn lægir strax til núll ( v = 0), og pistonn fer aftur til upphafspunkts hreyfingar sinnar, þar með er einn hringferill lokið.

Það verður að benda á að þegar hámarkshraðinn og hringferillinn fyrir pistona í vatnsdregnum bergbrotavél eru báðir fastir, þá verður hámarkshraðinn á tilbúningarskrefinu v _mo að liggja á K –E viðbótarlínunni, þ.e. í punktinum P . Hægt er að ímynda sér að það séu óendanlega margir punktar P á línunni K –E , sem þýðir að það séu óendanlega margir hámarks-hraðar á tilbúningarskrefinu v _mo , þ.e. óendanlega margir hringferilshreyfingarferlar fyrir pistona — pistonn hefur óendanlega margar hreyfingarmöguleikana til valsmáls. Við verðum auðvitað að velja bestu hreyfingarmynstur. Þetta er hönnunarverkefnið sem skal rannsaka í síðari kaflum.

Djúpatriðar skoðun á hreyfimynstur pistilsins er hægt að framkvæma með því að greina mynd 4-1. Til þess, út frá △MOE ∞ △PFE, fáum við:

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

Út frá △PFK ∞ △ENK:

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

Þar af leiðir:

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

Eftir endurraðun:

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

Úr jöfnu (4.1) má augljóslega sjá: gefið fast hreyfimynstur pistilsins T og hámarks hraða v _k , hafa svokölluð mismunandi hreyfimynstur mismunandi ferla fyrir breytingu á hraða; greinandi einkennið er sett fram sem mismunandi gildi á hámarks hraða í afturhreyfingu v _mo og tíma fyrir áframhreyfingu T ₁. Þess vegna bera þessir tveir stikar eiginleika til að lýsa hreyfieiginleikum ákveðins vatnsdregins bergbrotavél.

En markmið okkar getur ekki verið takmarkað við einhvern ákveðinn hydraulískan bergbrotavél; við þurfum að fara lengra og finna algislegri einkennishlutdeild sem gildir fyrir allar hydraulískar bergbrotavélar. Þessi algislega einkennishlutdeild gildir fyrir allar hydraulískar bergbrotavélar (hydraulískar áhrifstæður) og lýsir hreyfiseiginleikum og starfsárangur þeirra.

Í jöfnu (4.1) látum við:

α = T ₁ / T                                                                                    

Þá er aflstrokstíminn:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

Setjum inn í jöfnu (4.4):

α = v _mo \/ ( v _k + v _mo ) (4.6)

Með því að sameina mynd 4-1 og jöfnurnar (4.5) og (4.6) er auðvelt að sjá að α er hlutfall og breytileg stærð – ómælanleg. Fyrir hydraulíska bergbrotavél með fastar kröfur til árangurs, T er fast, ákvarðað af tíðni f _H . Svo α breytist auðvitað með breytingu á T ₁, meðan T ₁breytist með staðsetningu punktsins P . Ju nær punkturinn P er punktinum K , því stærri er T ₁og því stærri er α er punkturinn punktinum P er punktinum E , því minni er T ₁og því minni er α . Sama niðurstaða má ná í ljós úr jöfnu (4.3). Í jöfnunni v _mo er breytileg, en v _k er fasti stærð sem ákvarðast af áhrifshugbúnaði. Því miður α breytist með v _mo , meðan v _mo breytist með staðsetningu punktsins P . Ju nær punkturinn P er punktinum K , því stærri er v _mo og því stærri er α er, og öfugt.

Þar af leiðir eftirfarandi skilningur: gefið fast v _k og T , getur stærð v _mo sérstaklega lýst hreyfiseiginleikum pistilsins, en α sem breytileg táknaði á óskilgreindan hátt hreyfiseiginleika allra pistila í hydraulískum bergbrotavélum. Af þessari ástæðu skilgreinum við α sem hreyfiseiginleikastuðul hydraulískrar bergbrotavélar. Fyrir ákveðnar kröfur um aðgerðagæði hydraulískrar bergbrotavélar, α verður að hafa samsvarandi optimala gildi α _u .