Parametri technici fundamentales

2.1 Parametri Technici Fundamentales

2.1.1 Parametri Fractōris Rūpium Hydraulici

(1) Parametri performatīvī

W et frequēntia impāctūs f sunt parametri performatīvī quī fractōrem rūpium hydraulicum dēscrībunt. W dēfinit capacitātem operātōriam fractōris; f dēfinit cēlēritātem eius operāndī.

Potentia ēmissa fractōris rūpium hydraulici exprimī potest ut:

N = W × f                                           (2.1)

Quoniam duo parametri quī performatiōnem dēscrībunt — energia impāctūs et frequēntia impāctūs — inter sē coniunguntur, cum fractōr rūpium hydraulicus dīcitur, ratiō W ad f accurate ponderanda sunt. Sub condicione minimae capacitates installatae, maxima efficiens operativa consequi debet. Pro frangitore petrae hydraulico, magna vis impulsus W requiritur et frequencia impulsus f modice minuenda est, ut exigentiae magnae viris impulsivae et boni effectus frangendi satisfaciantur. Pro perforatore petrae hydraulico, quamvis etiam sit machina impulsiva hydraulica, parva vis impulsus W et quam maxima frequencia impulsus f optantur, ut exigentiae perforationis celeris satisfaciantur.

(2) Parametri operativi

Maxima velocitas impulsum pistonis v _m , fluxus operativus Q , pressio operativa p , et vis propulsiva optima F _T sunt parametri operationis frangentis petrarum hydraulicorum.

● Maxima velocitas impactionis pistoni v _m : haec est velocitas contactus instans cum qua pisto in caudam scalprae impingit. Energia cinetica correspondens pistoni definitur ut energia impactionis mallei hydraulicorum W . Cum energia cinetica pistonis penitus ad obiectum transfertur, tunc energia impactionis mallei hydraulicorum est:

W = ½ mV ²_m                                            (2.2)

ubi: m — massa pistoni.

Ex aequatione (2.2) sequitur: quo maior est velocitas impactionis pistoni, eo maior est energia impactionis.

Tamen augere v _m duobus limitatur factoribus:

1) Limites proprietatum materialium pistoni et scalprae. Velocitas finalis impactionis v _m ad tensionem contactum pertinet σ ; quanto maior σ , tanto magis vitam utriusque, pistoni et scalprum, afficit. Sub tensone contactus admissa σ , typica electio est v _m = 9 ad 12 m/s. Cum scientia materialium progrediatur, valor v _m ulterius augeri potest.

2) Limen frequentiae mechanismi percussivi. Quia structura pistoni et cursus eius limitantur, dato cursu pistoni fixo, acceleratio ad requiritam v _m tempus exiguum occupat. Palam est: quo maior v _m , eo brevior tempus accelerationis necessarium.

Frequentiā infimā tempus cyclī et tempus cursūs pistōnis utrumque longum est, dum frequentiā alta v _m necessāriō modō ad breviōrem cursūm et tempus cyclī dūcit — id est ad altam frequentiam impactūs — quae requīsīta dēsignī ad frequentiās īnfimās satisfacere nōn potest.

● Fluxus operātōrius Q : fluxus quem ad frāctōrem rūpium hydraūlicum pūmpa hydraūlica praebet dum operat; est variābilis indēpendēns. Cōnducta et parametrī praestātiōnis frāctōris rūpium hydraūlicī omnis cum fluxū operātōriō arctē coniunguntur et sunt functionēs fluxūs operātōriī; variant cum fluxū operātōriō variant.

● Pressiō operātōria p : pressiō quam systema hydraūlicum requirit dum frāctōr rūpium hydraūlicus operat — pressiō systemātis quae ad obtinendōs suōs parametrōs praestātiōnis necessāria est. Pressiō operātōria p est variābilis dēpendēns; variat cum fluxū intrānte Q et parametrīs structūrales variant. Dum operat, cūm cēterī omnis parametrī fixī manent, pressiō p non potest activē mutārī. Pressiō operātōria p et fluxus intrāns Q principium fundamentale technologiae hydraulicae implere: pressio systematis a onere externo determinatur. Ex hoc principio, designatio frangendae petrae hydraulicae significat ut parametri structurales et fluxus operativus adhibeantur, ut pressio operativa systematis p efficiatur.

● Vis impellens F _T cum frangens saxorum hydraulicus operatur, acceleratio pistoni in cursu potentiae causat corpus machinae ut recedat, quod efficit ut scalpellum contactum cum obiecto amittat et impetus normaliter non operetur. Ut hoc reculsum superetur, vis applicanda est secundum axem corporis frangentis — quae vis appellatur vis propulsiva. Vis propulsiva debet esse satis magna ut scalpellum firmum contactum cum obiecto percutiendo servet. Vis propulsiva optima esse debet. Id est, problema vis propulsivae optimalis exstat, quod cum classe magnitudinis machinae portantis arcte coniunctum est. Si machina portans nimis parva est, vis propulsiva quam praebere potest insufficiens est; si vero nimis magna est, quamvis requisitum vis propulsiva suppleatur, pretium investitionis machinae portantis crescit, quod etiam indesiderabile est. In conceptione frangentis saxorum hydraulici, consequi altam energiam impulsionis cum parva vi propulsiva semper fuit finis optimisationis. Hoc permittit frangentem saxorum hydraulicum altam energiam impulsionis habentem ad minorem machinam portantem aptare, efficientem combinationem operativam constituens et impensas operationis minuentes.

(3) Parametri structurales

Tres diametri pistonis d ₁, d ₂, et d ₃, massa operativa m , et cursus operativus S sunt parametri structurales frangentis petrarum hydraulici. Parametri structurales determinant suos parametros functionales. Confectio frangentis petrarum hydraulici est in substantia determinatio parametrorum structuralium d ₁, d ₂, d ₃, m , et S qui parametros functionales exigitos efficiunt. Cum parametri structurales semel fixi sunt, omnes parametri functionales et parametri operationis cum fluxu intrante variantur et sunt functiones fluxus intrantis.

2.1.2 Pressio olei operativi et pressio nominalis

(Pressio nominalis denotatur p _H per totam hanc sectionem)

Cum frangens petrarum hydraulicus operat, pressio olei hydraulici pistonem in motum impellit, et schemata motus pistonis a schemate variationis huius vim olei impellentis determinantur — haec est cinemática et dynamica pistonis.

Considerans massam pistōnis m , accelerātiō a , et vim inertiae pistōnis F _K , secunda lex Newtonī dat:

F _K = ma                                              (2.3)

Vis motoria F aequālis est F _K magnitudine, sed contrāriā in directiōne. Vis motoria F quae in pistōnem agit generātur a pressiōne ōlei p in camerā, et exprimī potest ut:

p = F _K / A = ma / A = ( m / A ) · d v / d t             (2.4)

ubi: m — massa pistōnis, constāns;

 A — ārea superficiei pistōnis quae premītur ā flūido, constāns;

 v — velocitās pistōnis; fluxus instāntāneus q motum pistōnis impellentis praebet:

AV = q                                               (2.5)

Quia v et q in aequātiōne (2.5) sunt functionēs temporis; differentiātiōne v et q respectū temporis fit:

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

Substitūtiō aequātiōnis (2.6) in aequātiōnem (2.4) dat:

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

In aequatione (2.7), m / A ²constans est; d q / d t systematis fluxus variationis celeritatem denotat.

Ex aequationibus (2.3)–(2.7) pressio systematis constituitur ex variante fluxu introducto in cameram olei. Alioquin, variatio fluxus olei hydraulici accelerationem pistoni et vim inertialem generat, quae vicissim pressionem in camera olei constituunt. p .

Pressio Olei Systematis p proportionalis est massae pistons m et variationis celeritati fluxus d q /dt , atque inversē proportionalis quadrato areae superficiei pistons, quae pressioni resistit A . Ut pressio olei systematis minuatur p , augere aream superficiei pistons, quae pressioni resistit A , est efficacissimum medium; sed hoc etiam corpus machinae maius reddit, igitur utrumque factor in dissignando considerandum est.

Pressio Olei Systematis p est functio fluxus et est variabilis dependens; non potest active mutari dum operatur, sed solum mutatur cum fluxus inpetus mutatur. Quia oleum fluens in cameram olei est functio temporis dum frangens petrae hydraulicus operatur, pressio olei p etiam variat secundum tempus et nullam habet valorem constantem. Pressio olei data in tabula dati producti, quam auctores vocant pressionem olei nominalem, denotatur p _H . Ad hanc pressionem, parametri functionis frangentis petrae hydraulici suos adipiscuntur valores nominales. p _H est parameter virtualis — non vere existit — sed valde importantis est in conceptione et usu frangentis petrae hydraulici. In conceptione, p _H utiturur ut basis ad calculandos parametros functionis, parametros operationis, et parametros structurales, et ad seligendos componentes systematis hydraulici. In campo, fit praecipuus index quo operator iudicat num systema normaliter operetur an non. Parameter p _H ulterius tractabitur in capitulis sequentibus.