Pattern di movimento del pistone

4.3 Pattern di movimento del pistone

Dall’analisi precedente del diagramma di velocità, si possono trarre le seguenti conclusioni sui pattern di movimento del pistone.

(1) Il diagramma di velocità del pistone è composto da due triangoli: un triangolo rettangolo per il diagramma di velocità della fase di espansione e un triangolo generico (non rettangolo) per il diagramma di velocità della fase di ritorno.

(2) Poiché la fase di espansione è uguale alla fase di ritorno, le aree dei due triangoli devono essere uguali.

(3) La velocità durante la fase di frenatura della corsa di ritorno e la fase di corsa di potenza segue una singola linea retta nel diagramma della velocità. Questo avviene perché, dopo che la valvola del pistone si attiva nella corsa di ritorno, durante la fase di frenatura della corsa di ritorno e la fase di corsa di potenza la valvola rimane nella stessa posizione e la forza agente sul pistone è costante.

(4) Un principio fondamentale nella progettazione dei frantumatori idraulici per roccia: in tutti i progetti realizzabili, la velocità massima del pistone v _m (energia d’urto W _H ) e il tempo di ciclo T (frequenza d’urto f _H ) devono essere costanti, poiché sono definiti dal compito di progettazione e non possono essere modificati.

(5) Parametri cinematici: distanza di accelerazione nella corsa di ritorno S _j , tempo di accelerazione nella corsa di ritorno T ₂^′e velocità massima nella corsa di ritorno v _mo sono tutti estremamente utili per il controllo del frantumatore idraulico per roccia, poiché tutti coincidono esattamente con il punto di commutazione della valvola nella corsa di ritorno. Per i frantumatori idraulici per roccia con feedback sulla corsa, S _j è la base per determinare la posizione del foro di retroazione ed è molto utile per la progettazione dei frantumatori idraulici per roccia. T ₂^′e v _mo , attualmente nessun prodotto di frantumatore idraulico per roccia utilizza questi due parametri per controllare il frantumatore, ma il metodo è fattibile e merita di essere approfondito.

(6) Confrontando tutti i progetti fattibili da una prospettiva cinematica (ovvero il punto P e il punto F in diverse posizioni), v _m e T sono identici in tutti i progetti. L’unica differenza risiede nel rapporto tra T ₁a T ₂in T (P si trova su Me ), nonché nelle conseguenti diverse velocità massime della corsa di ritorno v _mo .

Sulla base dell’analisi sopra riportata, se un progetto viene considerato da una prospettiva cinematica, poiché v _m e T sono entrambi determinati dai parametri prestazionali, al progettista rimane molta poca libertà di scelta. Un cosiddetto «progetto» consiste semplicemente nella corretta distribuzione T ₁e T ₂entro T mantenendo v _m e T fisso — nient'altro. In questo modo, la progettazione dell'incudine idraulica per la frantumazione della roccia diventa molto semplice: è sufficiente suddividere il ciclo di movimento del pistone T in due parti e si ottiene una soluzione progettuale realizzabile. Tuttavia, la determinazione di questo rapporto di suddivisione richiede una notevole profondità tecnica, compreso il problema di ottimizzazione progettuale. Una volta stabilito il rapporto di suddivisione, l’intero progetto risulta completamente definito. Pertanto, il rapporto tra la durata della fase di spinta α è l’unico parametro in grado di rappresentare una soluzione progettuale realizzabile e dotato di applicabilità universale.

Il rapporto tra la durata della fase di spinta α è comunemente denominato coefficiente caratteristico cinematico. Poiché il coefficiente caratteristico cinematico α è adimensionale ed esprime le caratteristiche cinematiche, viene definito come una variabile progettuale astratta; ciascuno dei suoi valori specifici rappresenta un determinato progetto, e le caratteristiche da esso espresse sono pienamente applicabili a tutti gli incudini idraulici per la frantumazione della roccia, indipendentemente dalle dimensioni e dal modello.

La ricerca sopra descritta dimostra che tutti i parametri cinematici sono funzioni di α ■ Allo stesso modo, i parametri dinamici, i parametri strutturali, ecc., possono essere espressi tutti come funzioni di α - Non lo so. Quindi cosa fanno le altre proprietà α la Commissione ha già presentato una proposta di direttiva. Dalla figura 4-1 e dall'eq. (4.5) si può vedere chiaramente quanto segue:

1) Quando T ₁= 0, α = 0; questo è indicato nella figura 4-1 per punto P coincidente con il punto E - Non lo so. L'area di △ENK, cioè di tratto S = 0; un movimento a zero tempi ( α = 0) non esiste in realtà S = 0 non ha significato fisico.

2) Quando v _mo = v _m , dall'Eq. (4.6), α = 0,5. Nella Fig. 4-1 ciò è indicato dal punto P coincidente con il punto M ; il punto K bisecca esattamente il segmento O –E , cioè T ₁= ½ T . Nella Fig. 4-1 il punto F coincide con il punto O , ottenendo T ₂^′ = 0, ovvero il tempo di accelerazione della corsa di ritorno è nullo — ciò è altresì impossibile e non ha alcun significato fisico.

3) Quando il tempo di accelerazione della corsa di ritorno è uguale al tempo di frenata della corsa di ritorno, cioè T ₂^′ = T ₂^″, il diagramma di velocità della corsa di ritorno è ovviamente un triangolo isoscele. Il coefficiente caratteristico cinematico per questo diagramma di velocità di forma speciale è α = 0,4142. Dal grafico 4-1, α = 0,4142 può essere ricavato senza difficoltà. Questo risultato trova inoltre applicazione nello studio dei frantumatori rocciosi idraulici a esplosivo azotato.

Da ciò risulta chiaro che l’intervallo di variazione di α è compreso tra 0 e 0,5; e poiché α = 0 e α = 0,5 non hanno entrambi alcun significato fisico, deve necessariamente valere la relazione 0 < α < 0,5. La variabile di progettazione astratta ottimale ottenuta da diversi obiettivi di ottimizzazione deve anch’essa soddisfare la condizione 0 < α _u < 0,5.