Yfirlit yfir kenningarannsóknir á hydraulískum bergbrotunarfærum

1.5 Yfirlit yfir kenningarannsóknir á hydraulískum bergbrotunarfærum

Við notkun hydraulískrar bergbrotavélar skiptir olíuþrýstingur í vinnusvæðinu um tíðni með háum hraða undir stjórn stefnuventils; eiginleikar vætisins í olíugöngunni má ekki einfaldlega ræða samkvæmt kenningu um hydraulíska aflskeytingu og það er nauðsynlegt að beita greiningu á hydraulíska titringa. Krafturinn sem verkar á pistilinn og borðan hækkar frá núlli til tuga til hundraða megapascal innan nokkurra tíugra mikrosekúnda, svo fellur hann aftur niður í núll; formið á orkuflutningi með spennugólfi ákvarðar að lýsing á vinnuprócessinum má ekki einfaldlega nota staðfestufræði, stífhlutafraeði og hreyfifræði. Áhrifavélarprinsippið tilheyrir dálitlum um elástískar líkamshreyfingar og gólfafræði verður notuð til nákvæmrar lýsingar á orkuflutningsferlinu.

Á grundvelli munanna í grunnformúlum og stærðfræðilegum líkönunum er rannsókn á hydraulískum bergbrotavélum skipt í tvær helstu flokka: rannsókn á línulegu líkönunum og rannsókn á ólínulegu líkönunum.

1.5.1 Línuleg rannsóknarhugmyndir fyrir hydraulískar bergbrotavélar

Línuleg rannsókn er ímynduð rannsókn sem framkvæmd er með því að línuleggja ólínulega hydraulíska bergbrotavélar með ágiskanum — línulegar líkanagerðir sem fást undir forsendunni um 'fastan hydraulíska olíutrykk' og með því að hunsa ákveðna þætti. Rannsóknarforsendan er skoðunin sem sovétískir fræðimenn, OdAlimov og SAbasov, settu fram í ritinu 'Theory of Hydraulic Vibration Impact Machine Structure': 'Undir skilyrðum þess að tryggja tiltekna endahraða á áhrifshöfðinu er fullt jafnt trykkstýringin besta stýringin með hæsta árangri.' Á grunni forsendunnar um 'jafnt trykkstýring' settu sovétískir fræðimenn fram bestu hönnunaraðferðina fyrir lágmarks hámarksþrýstikraft. Japanskur fræðimaðurinn Nakamai og aðrir, á þessum grundvelli og með tilliti til ávallar í rörkerfinu, framkvæmdu kenningarannsóknir og hönnunarannsóknir á stillanleika pistonskrefsins. Prófessor Li Dazhi við Tækniháskólann í Peking setti fram hugmyndina um besta hönnun skrefsins. Chen Yufan og aðrir notaðu línulegar líkanagerðir á áhrifsvélum og beittu ómælanlegri greiningu með bestu skrefsmetódunni til að framkvæma ómælanlega greiningu á stiklum áhrifsvéla og fengu rað af stiklatengslum sem leiðbeina hönnunarverkefnum. Kennari Chen Dingyuan við Tækniháskólann í Peking notaði C = S/S_m (S: virk skref, S_m: hámarks skref) sem hönnunarbreytu og framkvæmdi ómælanlega greiningu á hydraulískum bergbrotavélum og kom að því að besta árangursvæðið sé C = 0,75 til 0,850. Kennari Wang Zheng við Tækniháskólann í Peking notaði tímann t fyrir hröðun á pistoni í heimkomuskríðunni sem hönnunarbreytu og framkvæmdi almenna stiklagreiningu og kom að því að: þegar breyting á rúmmáli samþrýstilags er minnst er t = 0,406T; þegar hydraulísk áhrif er minnst er t = 0,5T. Kennari He Qinghua við Miðsuðurháskólann notaði uppbyggingarstiklu áhrifsvélarinnar — hlutfallið milli áhrifavirkra flatarmála fremra og aftara rýmis pistons — sem ómælanlega hönnunarbreytu til að framkvæma valbestun á áhrifsvélum. Vegna þess að margar línulegar rannsóknir hafa ekki tekið tillit til gagnvirku takmarkana milli pistons og vörumerkis, sem ákvarða beint áhrifastarfsemi og staða samþrýstilagsins, geta þær ekki nálgast nákvæmlega tengslin milli margra uppbyggingarstikla í vélinni. Þótt nákvæmni rannsóknanna sé tiltölulega lágværd, geta niðurstöðurnar þeirra samt grundaðlega endurspegla áhrifatengsl ýmissa þátta á árangurinn og því hafa þær ákveðna praktísk gildi í kenningarannsóknum og hönnunarverkefnum.

1.5.2 Ólínulegar líkanagerðar fyrir vatnsdregna bergbrotavélar

Sem tiltölulega típísk og flókinn einhluta vélfræðilegur endurkönnunarkerfi hefur vatnsdregin bergbrotavél, eins og ólínuleg kerfi í öðrum sviðum, margar ólínulegar ástandshreyfingar og mynstur. Ólínuleg rannsókn hefur tekið með fleiri áhrifavalka á hreyfingu vatnsdreginnar bergbrotavélar, greint á stressstöðu vatnsdreginnar bergbrotavélar á meira almennan hátt og fengið hærri stigs ólínulegar afleiðujöfnur til að lýsa hreyfingarmynstur hennar. En jöfnurnar eru erfitt að leysa, lýsingin er ekki óbein og má einungis leysa þær tölulega með tölvum. Á síðustu árum hefur rannsókn á ólínulegum stærðfræðilíkum fengið aukna athygli manna með þróun tölvufræði og tækni og útbreiðslu minnitölva.

Á síðari hluta á 1970-tölu hófu erlendir rannsakendur að nota tölva við könnun á áhrifavélum fyrir loftdrifna bergboringavélar og náðu þá frekar nákvæmum niðurstöðum. Árið 1976 var japanskur rannsakandi, Masao Masabuchi, fyrstur til að nota stærðfræðilega reikninga til að rannsaka vatnsdrifna bergbrotnar, þar sem hann setti fram stærðfræðilíkan fyrir prófunartæki fyrir vatnsdrifna áhrif og notaði endurtekna reikninga til að finna hraða og tíðni á aflhreyfingu, og báðar stærðir voru síðan samanbornar við mældar gildi. Á 1980-tölu gerðu japanskir rannsakendur, Takauchi Yoshio, Tanimata Shu og aðrir, ólínulegar rannsóknir á afköstum og hönnun vatnsdrifna bergbrotna, þar sem þeir settu fram greiningarlíkön sem eru viðeigandi fyrir mat á afköstum og hönnun vatnsdrifna bergbrotna, ásamt leiðbeiningum um afleiðingar- og greiningaraðferð fyrir þessi greiningarlíkön. Árið 1980 settu Li Dazhi og Chen Dingyuan frá Háskólanum í vísindum og tækni í Bæjing fram ólínulegt stærðfræðilíkan með þrýstidreifitölvu sem starfsþrýstisgildi og leituðu að staðbundnum tölulegum lausnum. Árið 1983 notaði He Qinghua frá Miðsuðurháskólanum í iðnaði, í ritinu „Rannsókn á tölulegri eftirlítun á vatnsdrifnum bergbrotnum“, tilvikaskiptaaðferðina til að setja upp heildstætt stærðfræðilíkan, setti fram „nálgunarjafnaða hröðunareikningsaðferðina“ (PUA-aðferðina), réttaði villa við tilvikaskiptapunkta og bættu nákvæmni eftirlítunar. Árið 1987 settu prófessor Chen Xiaozhong og kennari Chen Dingyuan frá Háskólanum í vísindum og tækni í Bæjing upp ólínulegt stærðfræðilíkan á áhrifamechanismum og skrifudu tölvuprogramm fyrir eftirlítun í BASIC, og náðu þá tölvugildum sem voru frekar samhverf við mæld gildi. Þegar vatnsdrifinn bergbrotni er í notkun, vegna hárs þrýstis, stuttar áhrifahringrásar og tíðrar skiptingar á olíustraumi, er það breytilegt þrýstideyfi sem breytist stöndugt, svo að þegar vatnsdrifsolía rennur um ýmsar bilgæðir myndast mikil hitamyndun, sem veldur staðbundnum háum hitastigum og áhrifar á afköst áhrifatæknisins og staðbundna smurningu; rannsókn á þessu sviði er samt enn ógerð.

Á grundvelli flókinnar hreyfingar á hydraulískum bergbrotavélm, eru líka byggðar ólínulegar líkan á grundvelli ákveðinna ráðstöfuna, svo er ekki raunverulega mikil mismunur á milli línulegra og ólínulegra líkana þegar kemur að lýsingu á grundvallareiginleikum hlutanna — aðeins eru lausnaraðferðirnar fyrir stærðfræðilíkönin mismunandi. Línuleg líkön nota greinilegar lausnir, en ólínuleg líkön þurfa að nota tölulegar aðferðir með tölvum til að leysa þau. Bæði geta aðeins nálgast hreyfimynstur á áhrifavélinni og til að fá nákvæmari lýsingu þarf ennþá að þróa reiknifræðilega væskujárnfræði.

Það verður að benda á að með þróun hydraulískrar bergbrotavéltaekninnar, sérstaklega með komu samsettra hydraulískra og loftþrýstivélta og nitur-explosíva hydraulískra bergbrotavélta, er vinnumiðill hydraulískrar bergbrotavélta ekki lengur aðeins olía heldur einnig loft; og innleiðing niturs hefur frekar aukist erfði og flókinni þeirrar kenningarannsóknar.

1.5.3 Rannsókn á lykilhlutum hydraulískra bergbrotara

(1) Piston rannsókn

Hönnun og framleiðslu gæði áhrifapíslons ákvarða í miklu leyti afstöðu áhrifatækisins. Kínverskir fræðimenn hafa framkvæmt mikil rannsóknir á þessu. Kennarinn Meng Suimin við Gezhouba vandvirkjunarfræðiháskóla, byggði á línulegu líkani og notaði ómælanlega greiningu til að framkvæma fyrstu rannsóknir á áhrifum endurhafnarhraða píslons á starfsfæribreytur vatnsdrekils til bergbrotunar. Prófessor Liu Deshun við Xiangtan verkfræðiháskóla, í ritinu „Reikningur á endurhafnarhraða píslons bergborða“, beitti bylgjufræðilegri kenningu og á grundvelli greiningar á starfsprincipum bergborða setti fram ákvörðunarmyndir fyrir endurhafn píslons og reikningsformúlur fyrir endurhafnarhraða bergborða og náði eftirfarandi niðurstöðum: ① Endurhafnarpíslonstaða og endurhafnarhraði tengjast eiginleikum píslons, borða og bergris og áhrif þeirra eru ekki óháð hvort öðru heldur tengjast þau. ② Minni óhlaupstífðarstuðull bergrisins er, því meiri er endurhafnarhraðinn. Minni stuðullinn γ, sem lýsir hlaupaeiginleikum bergborðsins og bergrisins, er, því meiri er endurhafnarhraðinn. ④ Til að ná nálgunargóðri bergborðaeffekt í hönnun áhrifatækis, ætti eiginleikastuðullinn γ að vera stýrður innan bilsins 1 ≤ γ ≤ 2.

Atvinnugreinin hefur smám saman myndað nokkra leiðbeiningar fyrir hönnun á pistunum:

1) Pistunninn ætti að vera lengd og minnka óþarfa breytingar á þversniði, til að bæta árangur í orkuflutningi og notaðarlíftíma skársins.

2) Flatarmál á áhrifshlið pistunsins ætti að vera jafn stórt og eða nálægt flatarmáli enda á skári, og ákveðin sníðlengd ætti að vera til staðar, til að bæta áhrifshvelfluflutning.

3) Fullt ferðalengd og yfirferðalengd pistunsins má ekki skaða þéttunarsamstæðurnar í báðum endum.

4) Stærðir á hydraulískum bilunarbúðum við tómbyrjun og þéttunarlengdir á hverjum pistunssegmenti verða vel hönnuðar.

5) Rétt val á efni er nauðsynlegt — efni pistunsins verður að hafa háa mekaníska árangur, háa yfirborðshardleika, góða kjarnastöðugleika og mjög góða slífróður- og áhrifstaðgildi.

6) Samræmisbilinu á milli pistons og sílindurskálunnar ætti að ákvarða með hæfilegum hætti, með tilliti til lekastrauma og framleiðslunákvæmni. Almennt er samræmisbilinu á milli pistons og sílindurskálunnar 0,04–0,06 mm, og samræmisbilinu á milli pistons og stuðlarskýfuskrúfu er 0,03–0,05 mm.

(2) Rannsókn á dreifidælum

Í augnablikinu nota meirihluti hydraulískra bergbrotavélanna staðsetningaraðila sem stýra pistonskerfum, og ná hraðri fram- og tilbakaferð á pistoni með því að breyta olíuforsætunni í ákveðnum rúmi á áhrifavélinni. Þó að þessi stýringarform sé tiltölulega einfalt, er yfirgangurinn flóknari. Á meðan stýriklappan skiptir um stöðu breytast tími, hraði, ferð, olíusnotan og aðrar breytur í ákveðnum stigum, sem getur haft mikil áhrif á afköst áhrifavélarinnar. Til þess hafa Liu Wanling m.fl. frá Háskólanum í vísindum og tækni í Bæjingu gert sérstaka rannsókn á eiginleikum stýriklappa í hydraulískum áhrifakerfum með þeim endanlega markmiði að finna raunverulega hreyfisferilinn á stýriklappunni sem rannsökuð var, ljóma upp á reglur um hreyfingu stýriklappunnar og ákvarða helstu stýriklappuparámetra sem áhrifa afköst áhrifavélarinnar. Qi Renjun m.fl. frá Miðsuðurháskólanum gerðu kenningarannsókn á klappustýringarferlinu, valdauða rannsókn á klappustrúktúr og -breytum og fengu nokkrar gagnlegar niðurstöður um reglur; þeir lögðu fram áhrifamiklar lausnir á mögulegar hraðamát og holubildun á meðan stýriklappan er í hröðri hreyfingu, þar á meðal að minnka massann og ferðina á klappuskífunni og jafnframt auka þversnið olíugöngunnar. Liu Wanling og Gao Lanqing frá Járn- og steypuháskólanum í Bæjingu, í ritinu „Greining á dynámískum eiginleikum stýriklappu fyrir hydraulíska bergbrotavél — Símun og tilraunir“, notaðu BASIC forritun til að rannsaka hvernig dynámískir eiginleikar klappunnar gætu verið bættir, og komu að þeirri niðurstöðu að þegar núll-samfellingaropnunin eykst, lækkar trygging í afturhluta rúmsins hratt, áhrifavinna eykst, áhrifatíðni minnkar smá og áhrifavélarinnar árangur bætist; en ef núll-samfellingaropnunin er of stór, þá verður starfsemi klappunnar ótreyst, vegna minnkunar á þéttunarlengdinni við skuldrarnar á klappunni.

(3) Rannsókn á safnunareiningum

Akumulatorkassinn er mikilvægur hluti í hydraulískum bergbrotara, og uppbygging hans áhrifar beint á heildarvirkni hydraulíska bergbrotarans. Því hefur rannsókn á virkni hydraulíska bergbrotarans einnig fylgt með rannsókn á akumulatorkassum. Árið 1990 gerðu japanskir fræðimenn, Takauchi Yoshio, Tanimata Shu og aðrir, tilraunir og kenningarannsóknir og byggðu á greiningarlíkani sem þeir settu upp, notaðu jafna á staða til að reikna út formúlu fyrir rýmið sem nítrógenið tekur upp í akumulatorkassinum, og staðfestu réttleika formúlunnar með tilraunum, sem gaf kenningargrund fyrir hönnun bestu akumulatorkassins. Árið 1986 setti Duan Xiaohong frá Háskólanum í vísindum og tækni í Bæjingum upp lýsandi líkan fyrir háþrýstisveiflukassana með því að nota aðferðina við sameiningu á staðbundnum breytum, og notaði bæði tilraunir og tölvureikninga til að greina tíðnisstöðugleika akumulatorkassakerfisins, og fjallaði um hæsta tenging milli safnara og hydraulískra bergbrotavélja og bent á því að besta vinnumyndin á áhrifavélinni er sú þar sem seinni harmóníusvörun safnarans á breytingar í kerfisþrýstingi er áhrifamest í orku. Árið 1986 birti kennari He Qinghua frá Háskólanum í Miðsuður-Kína grein með titlinum „Skilað olía og skilaður safnari fyrir hydraulíska áhrifavélar“, þar sem hann bent á að starfshydraulískur þrýstingur hydraulískra bergbrotavélja byggist aðallega á reynsluþrýstingi hreyfanlegra hluta vélanna sjálfrar; þetta er mikilvægt einkenni hydraulískra bergbrotavélja sem skilur þær frá venjulegum hydraulískum vélaþekjum, þar sem starfshydraulískur þrýstingur byggist aðallega á ytri hleðslu. Skilunargásþrýstingurinn byggist aðallega á reynsluhydraulískum þrýstingi sem myndast þegar olía hrörvar við útflæði pistla eða klappar í skilunarrörin; og bent er á að vegna þess að útflæðisrás áhrifavélarinnar er ólík flæðimynstur olíu í skilunarrörinu, mun gásmyndun eiga sér stað þegar rásin sem fer í skilunarrörið er minni en olíuflæðin sem fer í skilunarrörinu. Til að minnka reynsluskilunargásþrýsting og koma í veg fyrir gásmyndun í skilunarrörinu er tilkynnt að setja upp skilunarsafnara í hydraulíska bergbrotavélina og úr því er tilkynnt aðferð til hönnunar stikanna fyrir skilunarsafnara. Á síðustu árum hefur Háskólinn í Bæjing um vísindatækni framkvæmt rannsóknir á dynamískum samspilseinkenni hydraulískra bergbrotavéljasafnara, samsett í tölvuforritapakka HRDP og náð niðurstöðum í staðfestingareikningum á bestu dynamísku samspilseinkenni safnarans.

(4) Rannsókn á tóm-skotvarnarkerfum og orkuþrotunaraftöku fyrir ílgur

Því miður koma fyrir óhjákvæmileg endurhverfing á skorni og tóm-skot (e. blank-firing) fenomena í notkun hydraulískra bergbrotavél, svo að starfsgeta endurhverfingarorkuþolans á skorni og tóm-skot varnartækisins hefur mikil áhrif á þjónustutíma hydraulískrar bergbrotuvél. Kennari Meng Suimin greindi í ritgerðinni „Greining á endurhverfingarhraða bergborða pistons“ kerfisbundið þætti endurhverfingar á skornihöfuðinu og rannsakaði aðferðir til að nýta endurhverfingarorku skornis. Liao Yide frá Miðsuðurháskólanum setti upp í ritgerðinni „Kenning og tilraunarástöðun á tóm-skot dæmibúnaði fyrir hydraulíska bergborða“ stærðfræðilegt líkan á tóm-skot dæmibúnaði og framdi tölvusímulagunar rannsóknir. Dr. Liao Jianyong gerði í ritgerðinni „Hönnunarkerfi og tölvuassisterað hönnun margastigahydraulískra bergborða“ tölvusímulagun og aðlögun hönnunar á endurhverfingarorkuþolunum á skorni og tóm-skot varnartækjum. Liu Deshun frá Miðsuðurháskólanum notaði í doktorsritgerð sinni „Bylgjuskerðisrannsóknir á árekstraðum“ kenningu um bylgjuskerði til að leiða út formúlur fyrir útreikning á endurhverfingarhraða á hverju hluta áreksstæðunnar og benti á að endurhverfingarorkan geti verið nýtt til gagns með röklegri hönnun á hverjum hluta áreksstæðunnar. Rannsóknarstofa hydraulískra verkfæra Miðsuðurháskóla þróaði tveggja stiga tóm-skot dæmibúnað sem nýtti fullkomlega getu endurhverfingarorkuþolans á skorni – þetta er frumkvöðullegt rannsóknarverkefni.

1.5.4 Rannsókn á tíðnisskiptingar-, orkuskiptingar- og stjórnunartækni fyrir hydraulískar bergbrotavélar

Með þróun hydraulískra bergbrotavéla hefur reyndarbygging sett fram nýjar kröfur til hydraulískra bergbrotavéla. Til að bæta framleiðslueffekt í raunveruleika á skilvirkilegan hátt er krafist að áhriforka og áhriftíðni hydraulískrar bergbrotuvélar sé hægt að breyta miðað við breytingar á eiginleikum bergsins. Það er að segja, undir forsendunni um hámarksnýtingu á uppsettri getu flutningstæknisins, þegar bergið er harðara skal hydraulíska bergbrotuvélin gefa út meiri áhriforku og lægri áhriftíðni; öfugt skal hún gefa út minni áhriforku og hærri áhriftíðni, þannig að náist hærri framleiðslueffekt. Til að ná þessum markmiðum hefur verið framkvæmd mikil rannsókn bæði innanlands og erlendis.

Út frá þeoretískum rannsóknum á hydraulískum bergbrotunaraðilum má aðallega stilla framleiðslu (áhrifavirkni og tíðni) með þremur aðferðum: ① stilling á flæði; ② stilling á ferli; ③ stilling á endursendingarþrýsting. Núna hafa flestir innlendir og erlendir hydraulískir bergbrotunaraðilar einungis einn fastan feril — þ.e.a.s. framleiðslan er ekki stillanleg. Auðvitað er mögulegt að nota flæðistillingu til að stilla framleiðslu slika hydraulískra bergbrotunaraðila, en þó að það sé þeoretískt hægt, er það í raun ekki framkvæmt. Því að breytingar á flæði veldur samhliða breytingum á framleiðsluparámetrum, og óháð stilling er því ekki möguleg.

Þótt sumir innlendir og erlendir framleiðendur hafi hönnuð og framleitt hydraulískar bergbrotavélar með stillanlegum skotlengd, eru þær ekki vinsælar með notendum vegna þess að þær eru stífurbyggtar og breyta skotlengd í skrefum, sem er mjög óþægilegt í notkun og gefur slæmar niðurstöður. Þegar um skotlengd-áhrifadreifingu er að ræða, eru úttaksskerfisstillingar aðallega breyttar með því að breyta inntaksstraumi kerfisins eða með því að bæta við mörgum skotlengd-áhrifadreifingarsigilsholum og með því að stýra opnun og lokun hvorrar sigilsholes til að stilla skotlengd pistonsins, þannig að áhriforka og áhriffrequenz hydraulískrar bergbrotuvélarinnar breytist. Til dæmis er þrítíðshydraulíska bergbrotuvélin frá Atlas-Copco, sem framleidd var í Svíþjóð. Í sjálfvirkum gear-skipti hydraulískum bergbrotuvélum YYG-raðar Háskólans í Miðsuður-Kína — vegna takmarkaðrar byggingar — er þessi regla einungis hæfileg til að ná skrefbreytingu á starfsstillingum hydraulískrar bergbrotuvélar, og þar sem þrýstingur og straumur í áhrifakerfinu eru í öndverðu hlutfalli við ferninginn á hvort tveggja, mun samhliða aukning á áhriforku og áhriffrequenz valda mjög miklum breytingum á aflinu á fyrirbyrjanda vélinni, sem takmarkar útvíkkun starfsviðs og starfsefnis hydraulískrar bergbrotuvélarinnar. Prófessor Takashi Takahashi við Háskólann í Akita í Japan lýsti í grein því hvernig staðsetning áhrifaskot-signalholsins væri hægt að stilla til að ná markmiði breytingar á skotlengd pistonsins í hydraulískri bergbrotuvélu. Reyndir sýndu að þegar skotlengd pistonsins er aukin um 10 %, þá minnkar áhriffrequenzin um 8 %, en áhriforkan getur aukist um 12 %, sem bætir starfsefninu og veitir kenningar- og reynslubundin vitneskju fyrir hönnun hydraulískra bergbrotuvéla með stillanlegri skotlengd. Kennari He Qinghua við Háskólann í Miðsuður-Kína, í ritinu „Rannsókn á hydraulískum áhrifavélum með stillanlegri skotlengd“, benti á mismunandi tegundir gear-skiftisferla og greindi kenningarlega samband milli ýmissa starfsstillinga hydraulískra áhrifavéla með stillanlegri skotlengd og gear-skiftiskotlengdar; niðurstöðurnar hafa augljós leiðbeinandi áhrif á hönnun og notkun gear-skifta hydraulískra bergbrotuvéla. Þessi bók kynnir hugmyndina um sjálfstæða og óskrefmæla stillingu starfsstillinga byggða á þrýstingssvörunarreglunni og hefur komið út með þessari nýju hydraulísku bergbrotuvélu. Hún stillir aðallega einstaka áhriforku áhrifavélarinnar með því að stýra stærð þrýstingsins við afturkomu pistonsins; samtímis er áhriffrequenzin stillt óskrefmæla með því að stýra breytilegum pumpustraumi, svo að áhriforka og áhriffrequenz geti verið stilltar sjálfstæðar og óskrefmælar innan frelsuðu stórri sveiflu, á meðan breytingin á aflinu á fyrirbyrjanda vélinni er lítil. Varðandi kenningarannsóknir, byggingarhönnun og stýrisniði fyrir þessa nýja tegund hydraulískra áhrifavéla, hafa höfundarnir rannsakað hydraulískar áhrifavélar með sjálfstæðri óskrefmælu stillingu á áhriforku og áhriffrequenz. Dr. Zhao Hongqiang, í doktorsritgerðinni „Rannsókn á nýrri tegund hydraulískrar steinbrotuvélar með sjálfstæðri óskrefmælu stillunargrein“, brötust yfir hefðbundnu stýrisniði skotlengd-áhrifadreifingar hydraulískra bergbrotuvéla, tók upp þrýstingssvörunar- og breytilega pumpustraumstýrisniði og náði þannig sjálfstæðri óskrefmælu stillunargrein á áhriforku og áhriffrequenz hydraulískrar bergbrotuvélar. Ding Wensi, í doktorsritgerð sinni, notaði þrýstinginn á körfunni á steinbrotuvélinni sem stjórnunarbreytu og gerði mikla vinnu á steinbrotuvélum með ákveðinni dreifingu stýrðum með háhraða skiptihvölum, og náði þannig sjálfstæðri stillun á áhriffrequenz og áhriforku steinbrotuvéla. Zhang Xin, í ritinu „Rannsókn á nýrri þrýstingssvörunarhydraulískri áhrifavélu með véla- og rafrænni sameiningu“, notaði einn-chip mikro tölvu stýrða háhraða skiptihvöl til að ná tölvustýringu á áhrifavélina. Yang Guoping, í doktorsritgerðinni „Rannsókn á fullkomlega hydraulískri sjálfstæðri óskrefmælu áhrifavélu með stýringu á áhriffrequenz og áhriforku“, lagði fram áhrifavél með snjallri stýringu sem notar eingöngu hydraulíska stýrisniði og getur náð óskrefmælu stillingu á áhriforku og áhriffrequenz hydraulískrar bergbrotuvélar með hjálp af stýri-dreifihvöl.

1.5.5 Núverandi staða rannsókna á framleiðslu tölulíkana fyrir hydraulíska bergbrotavélar

Úr sjónarhóli vöruframleiðslu og -þróunar er best að framkvæma rannsóknir á dýnamískum eiginleikum vélar í þróunar- og hönnunarflokki vöruframleiðslunnar. Dýnamískur svaratölulíkan á hydraulískum stjórnkerfum hefur alltaf verið svið sem hydraulíkaiðnaðurinn hefur rannsakað áfram og er einnig algengt aðferð til að rannsaka dýnamískar svaraeiginleika stjórnkerfa.

Sérstakur vinnaferð hydraulískrar bergbrotavélar ákvarðar að dynamísk greining og prófun verði grunnur fyrir þeóretísk hönnun og þróun kerfisins. Eftir að tölvur komu upp var hindrunin sem stóð í vegi fyrir að ná nákvæmum eða áreiðanlegum niðurstöðum um hreyfiframvindu kerfisins einungis með því að prófa vörur brotinn. Rannsakendur hófu að nota ýmsa aðferðir til að setja upp stærðfræðilíkön sem lýsa hydraulískri titringi og áhrifavélum, greindu breytingar á breytum hydraulískra bergbrotavéla með því að nota samföldunar- (eða „simulering“) tækni og notaðu tækni fyrir virkilega frumgerð („virtual prototype technology“) til að samfölduna hreyfiprocessana áhrifavéla. Þegar hönnunarniðurstöður eru ákvarðaðar er hægt að skilja hreyfingu kerfisins vel og reikna út viðeigandi afköstamál, sem veitir góða leið til að stytta tíma þróunar nýrra vara, bæta hönnun og framkvæma greiningu á dynamískum afköstum.

Á 1960- og 1970-tölu hófu erlendir rannsakendur að nota tölvur til að framkvæma ímyndun á áhrifavélum. Þessi verk notaðu þrýstinginn í fremsta og aftasta rúmi sem breytu, reiknuðu út flæði inn og út úr hverjum opnum og réttuðu með flæðisstuðlum; síðan voru notaðar jafnan um gasástand og orðabaráttujafna til að stofna litlar mismunajöfnur sem lýsa breytingum á ástandi safnunarhluta og pistils; eftir að ákveðin nálgunargreining var gerð á hreyfingu klappanna, var notað endanlegt mismunaaðferðin til að leysa jöfnurnar tölulega. Ímyndunarniðurstöður, sérstaklega afköstamál, voru mjög nálægt mældum gildum og niðurstöðurnar voru án efa ánægjandi. Í Japan lagði rannsakendur meiri áherslu á að stofna tölvulíkana fyrir ákveðnar hydraulískar bergbrotavélar til rannsóknar og innleiddu svo mælingar úr tilraunum í ímyndunina til að framkvæma val á byggingarmálum, áhrifamálum og afköstum hydraulískra bergbrotavéla, og fengu þannig besta flatarmál á skilvörpum fyrir afturkomandi olíu, besta rúmmál safnunarhluta og besta þrýstiflatarmál aftasta rúmsins fyrir viðkomandi hydraulíska bergbrotavél. Þegar ímyndun var framkvæmd lagði japanskir rannsakendur meiri áherslu á að bera saman ímyndunarniðurstöður við niðurstöður prófunar í raunveruleika og réttuðu tölvulíkana samkvæmt prófunargögnum. Sandvik fyrirtækið, eftir að hafa haft í huga áhrif hagsmuna á orkuflæði, höfðu einnig hönnuð og þróað tölvusímunarforrit á þessum sviði. Með því forriti: ① er hægt að framkvæma tölvusímun á orkuflæðinu í hverjum hluta áhrifanna; ② er hægt að framkvæma tölvusímun á mismunandi hönnunum á hverjum hluta kerfisins; ③ er hægt að framkvæma tölvusímun á áhrifum mismunandi hönnana á orkuflæði undir mismunandi skilyrðum áhrifa. Tölvuforrit Sandvik veitir ekki aðeins tryggingu fyrir framleiðslu bestu vörurnar, heldur getur það mælt og skiljað hvernig allir breytistærðir geta áhrif á áhrifakerfið og hvernig breytingar á ákveðnum breytistærðum áhrifa á virkni, og býður það uppá sem ávinna og áhrifamikil reikniforrit.

Eftir 1980-töluna hófst einnig innlend rannsókn á framleiðslutækni og notkun hennar. Kínverskir fræðimenn, svo sem Tian Shujun, Chen Yufan og aðrir, settu upp stærðfræðilíkön með þeim aðferðum sem þeir notaðu. Tian Shujun og aðrir notuðu orku-bond-graf – háþróaða tækni fyrir lýsingu á dýnamíkum kerfum – í samspili við aðferðir til greiningar á staða-rúmi, og gerðu aðallega rannsóknir á dýnamískri framleiðslu hugbúnaðar fyrir hydraulíska bergbrotna sem stýrðust af skjöldgáttum. Þessi rannsókn rannsakaði dýnamískt framleiðslulíkan og forritun hydraulískra bergbrotna, og veitti aðferð og leiðbeiningar fyrir margar síðari framleiðsluforritara, svo sem prófessor Zhou Zhihong við Háskólann í vísindum og tækni í Pekín, sem leiðtogi nemendur eins og Yan Yong og aðra í notkun orku-bond-grafa til að setja upp dýnamískar jöfnur fyrir nokkra tegundir hydraulískra bergbrotna pistla, stýrigáttar og hverjar hydraulískar flæðisjöfnur og gasstöðujöfnur; síðan voru framleiðsluforrit samsett í tölvumáli til að framkvæma greiningu á helstu breytingum á stöðum, svo sem öryggis- og afturhlutaþrýstingi, flæði, staðsetningu og hraða pistils hydraulískra bergbrotna, og veittu þannig grunn fyrir frekari rannsóknir á áhrifum breytinga á stillingum hydraulískra bergbrotna á árangur þeirra. Með hröðu þróun tölvu- og hugbúnaðartækni hefur verið beitt Matlab- og AMEsim-hugbúnaði við líkönun og framleiðslu á kerfum hydraulískra bergbrotna, og veitt þannig fræðilegt stuðning við að stytta rannsóknar- og þróunarvinnu og bæta hönnunargæði nýrra líkana.

1.5.6 Tilraunavísindaleg rannsóknaraðferðir

Tilraun er grunnurinn fyrir það hvernig menn skilja náttúruna og umbreyta hlutverulegum heimi — með því að sameina og alhæfa áfanga sem athugast og gögn sem mælist í tilraunum, finna innri tengsl og mynstur og mynda kenningar. Tilraun er uppruni kenninga; tilraun er eini dómari um staðfestingu kenninga.

Þýkkunarþrýstingur á steinbrotunaraðgerðum er mikilvægur vísbendingarmarkmiður fyrir mat á hönnun, framleiðslu og gæðum. Aðalvísbendingarmarkmiðurnar má mæla með tilraunum og niðurstöðurnar eru settar fram sem tölfræðigildi, ferlar eða grafi. Framleiðsluprófun felur í sér aðallega mælingu á þrýstingorku, þrýstingfrekvensu, kerfisþrýstingi og rás. Það eru ekki til staðar sameinuð alþjóðleg tilraunastöndard fyrir mælingu á þessum vísbendingarmarkmiðum. Núverandi algengustu aðferðir til að prófa þýkkunarþrýsting á steinbrotunaraðgerðum eru: spennubylgjuaðferðin, ljósrafeindreifingaraðferðin, rafmagnsinduktionaraðferðin, snertiaðferðin, hraðmyndavél, vísitafelagsaðferðin og orkaaðferðin, o.fl.

Aðferðin með spennubylgju er aðferð til að mæla áhrifanergíu með því að mæla spennubylgju sem myndast á skerfnum þegar áhrifapístonn hræður skerfið. Lýsishvítuljós-aðferðin notar prinsippið um lýsishvítuljós-umbreytingu; með því að nota lýsishvítuljós-sensara, þar sem staða áhrifapístonsins er bein mæling, er hreyfingu pístonsins mæld og síðan reiknaðar allar áhrifavélarinnar áfrýjunareiginleikaprófunar. Lýsishvítuljós-aðferðin, sem er óbein prófunaraðferð, er mjög viðeigandi fyrir áhrifavélar eins og vatnsdregin steinbrotnar sem hafa langa pístonshreyfingu, stóra þvermál og háa hraða. Aðferðin með rafsegulinduktion notar rafsegulinduktionssensara kerfi sem samanstendur af segulstöngu sem er sett í áhrifapístoninn og snúðu kringlunni sem er sett í hús vélarinnar; hún notar innbyggða rafspennu sem myndast þegar kringlan sker segullínurnar þegar segulstöngin fer fram og til baka með pístonnum og fær hraða pístonsins út frá kalibrerunarsambandi milli rafspennunnar og áhrifahraðans, og út frá því er áhrifanergía pístonsins reiknuð.

Samskiptaaðferðin er aðferð til útreiknings á áhrifajöfnu með því að nota endanlega hraða pistilsins þegar hann rekst á hlutinn sem verið er að slá á. Í prófun á afkastum bergbrotara eru ofangreindar fjórar aðferðir tiltölulega algengar; aðrar aðferðir, hvort sem vegna starfsfæri og hárra kostnaðar eða vegna ófullkominnar endurspeglingar á hreyfistöðu pistilsins, eru sjaldan notaðar í raunverulegum notkunum.

Það verður að benda á að ofangreindur áspennugolfsaðferðin er eingöngu hentug til prófunar á áhrifatæknimyndum með tiltölulega lítinn áhrifahöfði, svo sem vatnsdýrkuhjóla og loftdrifna tól, og hefur hún stærri erfðir við prófun á háum áhrifahöfðum vatnsdýrkuþrotara. Prófunargetgildi sérstakra rannsóknareininga sem rannsaka áspennugolfa er almennt ekki mikil og getur því ekki unnið með prófun á stórum vatnsdýrkuþroturum; hljóðið og skjálftarnir sem myndast við innanstofnuprófun eru líka ekki samþykkt. Hins vegar er snertisáferðin, þótt hún sé einföld í uppsetningu, ekki nóg nákvæm til að gefa rétt niðurstöður og er því ekki hægt að mæla hana. Aðeins rafsegulvirkjunaráferðin fyrir prófun á vatnsdýrkuþroturum er talin fullnægjandi í öllum tillitum: hún er notuð bæði fyrir vatnsdýrkuhjóla með lítinn áhrifahöfði og fyrir stóra vatnsdýrkuþrotura með háan áhrifahöfði; hún mælir beint hraðakurfu pistonsins og þar með fær maður pistonsfærslu og hröðun, sem er mjög gagnlegt fyrir þá sem rannsaka hreyfimynstur pistonsins. Eina vandamálið er að segulstöngin er auðveldlega skemmd undir háfrekvenziskjálftum pistonsins.

Dr. Ding Wensi frá Háskólanum í Miðsuður-Kína, í doktorsritgerðinni „Rannsókn á nýrri þrýstifæðingar-tilbakaðri köfnunarspýtur með rafmagns- og vökvaþrýstikerfi fyrir steinbrotna“, lagði fram nýja aðferð til að prófa úttakssvið á áhrifavélinni — þrýstiluftaraðferðina. Þessi aðferð notar þrýstisensara til að greina áhrif á þrýstiluftu í lokaðri köfnunarspýtur í stiklunni sem er sett í endann á pistóninum á meðan pistóninn er í hreyfingu, og á meðan tölvu er notað til að ákvarða ferð pistónsins og hraða hans, og þannig eru fengin tvö mikilvæg úttakssvið á áhrifavélinni — áhrifavirkni og áhrifatíðni. Samanborið við hefðbundnar prófunaraðferðir hefur ótengda þrýstiluftaraðferðin kosti eins og sterka móttölu gegn skjálftum, lítinn undirbúningur, samhliða mælingu á áhrifavirkni og áhrifatíðni, auðvelt viðmiðun, lítil villa í áhrifavirkni og há nákvæmni. Hún getur ekki einungis verið notuð sem mælinga- og auðkenningar aðferð fyrir vörur í rannsóknarstofu, heldur er hún einnig hæfileg til notkunar í raunverulegri vinnu fyrir netmælingar. Hún hefur verið notuð í vatnsþrýstiprófunarforriti Jingye-fyrirtækisins og er innifalin í iðnaðarstaðla „Vatnsþrýstisteinbrotni“.

1.5.7 Rannsókn á vagnun, hávaða og stjórnun

Aukinn við áhrifanergíu, áhrifafrequens og massu eru víðvíslegar tilvísanir í mælingu á afkvæmi hydraulískra áhrifsmáveldi, svo sem hávaði, skálfan máveldisins sjálfs og notkun árgangs, sem eru mikilvægar aðgerðir til matar á heildarafkvæmi. Á meðan umhverfisvitund vex hafa þróuð lönd allt öflugri takmarkanir á hávaða tæknis. Til að svara markaðsþörfum eru hávaði og skálfan hydraulískra áhrifsmáveldi, ásamt dustsamdrætti, að verða stigvæs tilvísanir í atvinnu samkeppni; stjórnun þessara þátta er nú mikilvæg rannsóknarefni. Fræðimenn úr ýmsum löndum rannsaka þetta frá uppbyggingar- og efnaáhorfum; uppbyggingarlega eru tekin ráðin eins og innbyggðar innsteypur, hljóðdæmendur eða skífur af stálplötum sem dampa skálfun til að stjórna skálfun og hávaða. Krupp-fyrirtækið hefur sett hljóðnefnd efni í öll miðlungs og minni vörur sín. RAMMAR fyrirtækið setur upp háþrýstisvatnsdælur og sprautur til að skapa dröfnun á nýþróuðum vörum til að ná fram dustreduktaráhrif. Auk þess notar fyrirtækið gagnasensortækni til að ná nákvæmri staðsetningu á hydraulískum bergbrotunarfærum, sjálfvirka borðun á holur, stöðva og draga inn borðunarfæri, og sjálfvirkt stilla áhrifavirkni og áhrifatíðni í samræmi við vinnumyndir, o.s.frv.