기본 기술 매개변수

2.1 기본 기술 사양

2.1.1 유압식 암석 파쇄기의 사양

(1) 성능 사양

W 및 충격 주파수 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 는 유압식 암석 파쇄기의 성능을 설명하는 성능 사양이다. W 는 파쇄기의 작동 능력을 정의한다; 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 는 그 작동 속도를 정의한다.

유압식 암석 파쇄기의 출력 전력은 다음과 같이 표현할 수 있다:

N = W × 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트                                           (2.1)

성능을 설명하는 두 가지 사양 — 충격 에너지와 충격 주파수 — 가 서로 연동되어 있으므로, 유압식 암석 파쇄기를 설계할 때는 W ~까지 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 신중하게 균형을 맞춰야 한다. 설치 용량을 최소화하는 조건 하에서 최대 작업 효율을 달성해야 한다. 유압식 암석 파쇄기의 경우, 큰 충격 에너지가 필요하며 W 충격 주파수는 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 적절히 낮추어야 하여 높은 충격력과 우수한 파쇄 효과를 만족시켜야 한다. 유압식 암석 드릴의 경우, 이 역시 유압 충격 메커니즘이지만, 작은 충격 에너지와 W 가능한 한 높은 충격 주파수를 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 요구하여 고속 천공을 실현해야 한다.

(2) 작동 파라미터

최대 피스톤 충격 속도 v _m , 작동 유량 Q , 작동 압력 p , 및 최적의 추진력 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _T 유압식 암반 파쇄기의 작동 파라미터이다.

● 최대 피스톤 충격 속도 v _m : 이는 피스톤이 초isel의 후단에 충돌할 때의 순간 접촉 속도이다. 이에 대응하는 피스톤의 운동 에너지는 유압 해머 충격 에너지로 정의된다. W 피스톤의 운동 에너지가 목표물에 완전히 전달될 때, 유압 해머 충격 에너지는 다음과 같다.

W = ½ mV ²_m                                            (2.2)

여기서: m — 피스톤 질량.

식 (2.2)에서 볼 수 있듯이, 피스톤 충격 속도가 높을수록 충격 에너지도 높아진다.

그러나 v _m 는 두 가지 요인에 의해 제한된다.

1) 피스톤 및 초isel의 재료 특성 한계. 충격 종단 속도 v _m 접촉 응력과 관련이 있다 σ 일수록 σ 가 높을수록 피스톤 및 초크의 수명에 미치는 영향이 커진다. 허용 접촉 응력 이내에서 일반적으로 선택되는 값은 σ 이다. 일반적인 선택 범위는 v _m = 9~12 m/s이다. 재료 과학이 발전함에 따라 v _m 의 값은 추가로 증가시킬 수 있다.

2) 충격 메커니즘의 주파수 한계. 피스톤 구조와 스트로크가 제한되어 있으므로, 고정된 피스톤 스트로크 하에서 요구되는 v _m 에 도달하기 위한 가속 시간은 매우 짧다. 분명히, v _m 가 클수록 필요한 가속 시간은 더 짧아진다.

주파수는 피스톤의 사이클 시간과 스트로크 시간 모두가 길다는 것을 의미하며, 고주파수는 v _m 이는 필연적으로 짧은 스트로크 및 사이클 시간 — 즉, 높은 충격 주파수 — 를 초래하므로 저주파 설계 요구사항을 충족할 수 없다.

● 작동 유량 Q : 유압식 암쇄기의 작동 중 유압 펌프가 공급하는 유량으로, 독립 변수이다. 유압식 암쇄기의 동작 특성 및 성능 파라미터는 모두 작동 유량과 밀접한 관련이 있으며, 작동 유량의 함수이다. 따라서 작동 유량이 변화함에 따라 이들 파라미터도 변화한다.

● 작동 압력 p : 유압식 암쇄기가 작동할 때 유압 시스템이 요구하는 압력 — 즉, 해당 성능 파라미터를 달성하기 위해 필요한 시스템 압력이다. 작동 압력 p 은 종속 변수이며, 입력 유량 Q 및 구조적 파라미터의 변화에 따라 변한다. 작동 중 다른 모든 파라미터가 고정된 상태에서는 압력 p 을 능동적으로 변경할 수 없다. 작동 압력 p 과 입력 유량 Q 유압 기술의 기본 원칙을 충족한다: 시스템 압력은 외부 하중에 의해 결정된다. 이 원칙을 바탕으로 유압식 암석 파쇄기 설계란 구조적 매개변수와 작동 유량을 활용하여 시스템 작동 압력을 보장하는 것을 의미한다. p 가 달성되도록 한다.

● 추진력 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _T 유압식 암반 파쇄기가 작동할 때, 동력 충격 구간에서 피스톤의 가속도로 인해 기계 본체가 후퇴하게 되며, 이로 인해 초isel이 대상물과 접촉을 잃게 되고 충격이 정상적으로 작용하지 않게 된다. 이러한 후퇴 현상을 극복하기 위해서는 파쇄기 본체 축 방향으로 힘을 가해야 하며, 이를 '밀어내는 힘(Push Force)'이라고 한다. 이 밀어내는 힘은 초isel이 타격 대상물과 단단히 접촉하도록 유지하기에 충분해야 한다. 또한, 이 힘은 최적화되어야 한다. 즉, 최적의 밀어내는 힘을 결정하는 문제가 존재하며, 이는 캐리어 기계의 크기 등급과 밀접한 관련이 있다. 캐리어가 너무 작으면 공급 가능한 밀어내는 힘이 부족하게 되고, 반대로 너무 크면 밀어내는 힘 요구 조건은 충족되더라도 캐리어의 투자 비용이 증가하므로 바람직하지 않다. 유압식 암반 파쇄기 설계에서는 작은 밀어내는 힘으로 높은 충격 에너지를 달성하는 것이 항상 최적화 목표이다. 이를 통해 고충격 에너지 유압식 암반 파쇄기를 보다 소형의 캐리어와 매칭시켜 효율적인 작업 조합을 구성하고, 운영 비용을 절감할 수 있다.

(3) 구조적 파라미터

세 개의 피스톤 지름 d ₁, d ₂, 그리고 d ₃, 작동 질량 m , 및 작동 스트로크 S 는 유압식 암쇄기의 구조적 파라미터이다. 이러한 구조적 파라미터는 유압식 암쇄기의 성능 파라미터를 결정한다. 유압식 암쇄기 설계란 본질적으로 요구되는 성능 파라미터를 달성할 수 있도록 구조적 파라미터를 결정하는 것이다. d ₁, d ₂, d ₃, m , 그리고 S 구조적 파라미터가 확정되면, 모든 성능 파라미터 및 작동 파라미터는 입력 유량에 따라 변하며, 입력 유량의 함수가 된다.

2.1.2 작동 유압 및 정격 압력

(이 절 전체에서 정격 압력은 p _H 로 표시함)

유압식 암쇄기가 작동할 때, 유압 오일의 압력이 피스톤을 구동시키며, 이 피스톤의 움직임 패턴은 유압 구동력의 변화 패턴에 의해 결정된다—이것이 바로 피스톤의 운동학 및 동역학이다.

피스톤의 질량을 고려할 때 m , 가속도 a , 그리고 피스톤의 관성력 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _K , 뉴턴의 제2법칙에 따르면 다음과 같다:

연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _K = mA                                              (2.3)

구동력 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 는 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _K 크기는 같지만 방향은 반대이다. 피스톤에 작용하는 구동력 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 은 챔버 내 유압에 의해 발생하며, 다음 식으로 표현할 수 있다: p ,

p = 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 _K / A = mA / A = ( m / A ) · d v / d t             (2.4)

여기서: m — 피스톤 질량, 상수;

 A — 피스톤 압력 받는 면적, 상수;

 v — 피스톤 속도; 순간 유량 q 구동 피스톤 운동은 다음 식을 만족한다:

AV = q                                               (2.5)

부터 v 및 q 식 (2.5)에서 우변의 항들은 시간의 함수이므로, 시간에 대해 미분하면 v 및 q 다음과 같다:

A d v / d t = D q / d t                                  (2.6)

식 (2.6)을 식 (2.4)에 대입하면 다음 식을 얻는다:

p = ( m / A ²) · d q / d t                              (2.7)

식 (2.7)에서, m / A ²은 상수이다; d q / d t 는 시스템 유량의 변화율을 나타낸다.

식 (2.3)–(2.7)에 따르면, 시스템 압력은 오일 챔버로 유입되는 입력 유량의 변화를 기반으로 결정된다. 즉, 유압 오일 유량의 변화가 피스톤 가속도 및 관성력을 발생시키고, 이로 인해 오일 챔버 압력이 형성된다. p .

시스템 오일 압력 p 는 피스톤 질량에 비례하며 m 유량 변화율 d와 q /dt 피스톤 압력 작용 면적의 제곱에 반비례한다. A 시스템 오일 압력을 감소시키기 위해서는 p 피스톤 압력 작용 면적을 증가시키는 것이 A 가장 효과적인 방법이지만, 동시에 기계 본체 크기도 커지므로 설계 시 두 요소 모두 고려해야 한다.

시스템 오일 압력 p 는 유량의 함수이며 종속 변수이다; 작동 중에는 능동적으로 변경할 수 없고, 입력 유량의 변화에 따라만 변한다. 유압 록 브레이커가 작동할 때 오일 챔버로 유입되는 오일 유량은 시간의 함수이므로, 오일 압력도 p 시간에 따라 변하며 일정한 값을 가지지 않는다. 제품 사양서에 명시된 유압 압력은 저자들이 정격 유압 압력이라 부르는 것으로, 다음 기호로 표기된다 p _H 이 압력에서 유압식 암반 파쇄기의 성능 매개변수가 정격 값을 달성한다. p _H 는 가상의 매개변수로서 실제 존재하지는 않지만, 유압식 암반 파쇄기의 설계 및 사용 과정에서 매우 중요하다. 설계 단계에서는 p _H 를 성능 매개변수, 작동 매개변수, 구조적 매개변수를 산정하는 기준으로 활용하며, 유압 시스템 구성 요소를 선정할 때도 이 매개변수를 기준으로 한다. 현장에서는 운영자가 시스템이 정상적으로 작동하고 있는지를 판단하는 데 있어 중요한 기준이 된다. 이 매개변수 p _H 는 이후 장에서 보다 자세히 논의될 것이다.