Pamattehniskie parametri

2.1 Pamata tehniskie parametri

2.1.1 Hidrauliskā akmeņu sagraušanas iekārtas parametri

(1) Darbības parametri

Platums un trieciena biežums f ir parametri, kas raksturo hidraulisko akmeņu sagraušanas iekārtu. Platums definē sagraušanas iekārtas darba jaudu; f definē tās darba ātrumu.

Hidrauliskā akmeņu sagraušanas iekārtas izvades jauda var tikt izteikta kā:

N = Platums × f                                           (2.1)

Tā kā divi parametri, kas raksturo darbību — trieciena enerģija un trieciena biežums — ir savstarpēji saistīti, projektējot hidraulisko akmeņu sagraušanas iekārtu, attiecība starp Platums uz f jābūt rūpīgi izlīdzinātai. Minimālās uzstādītās jaudas apstākļos jāsasniedz maksimālā darba efektivitāte. Hidrauliskam akmeņu sirdzim nepieciešama liela trieciena enerģija Platums un trieciena biežums f jāsamazina atbilstoši, lai nodrošinātu augstu trieciena spēku un labu sirdzes efektu. Hidrauliskam akmeņu urbim, kaut arī tas arī ir hidraulisks trieciena mehānisms, nepieciešama maza trieciena enerģija Platums un pēc iespējas augstāks trieciena biežums f , lai nodrošinātu ātrdarbīgu urbumu.

(2) Darba parametri

Maksimālā svira trieciena ātrums v _m , darba plūsma Q , darba spiediens p , un optimālais spiediena spēks F _T ir hidrauliskā akmeņu lūžņa darba parametri.

● Maksimālā pistona trieciena ātruma vērtība v _m : šī ir momentānā saskares ātruma vērtība, kad pistons triecas uz kaltiņa aste. Atbilstošo pistona kinētisko enerģiju definē kā hidrauliskā āmura trieciena enerģiju Platums . Kad pistona kinētiskā enerģija pilnībā tiek pārnesta uz mērķi, hidrauliskā āmura trieciena enerģija ir:

Platums = ½ mv ²_m                                            (2.2)

kur: m — pistona masa.

No vienādojuma (2.2) redzams, ka jo augstāka ir pistona trieciena ātruma vērtība, jo lielāka ir trieciena enerģija.

Tomēr v _m ir ierobežota divos faktoros:

1) Pistoņa un cīkstes materiāla īpašību robežas. Ietekmes gala ātrums v _m ir saistīts ar saskares spriegumu σ ; jo augstāks σ , jo vairāk tas ietekmē pistoņa un cīkstes kalpošanas laiku. Pie pieļaujamā saskares sprieguma σ , tipiskais izvēles lielums ir v _m = 9–12 m/s. Kad materiālu zinātne attīstās, v _m vērtību var tālāk palielināt.

2) Ietekmes mehānisma frekvences robeža. Tā kā pistoņa konstrukcija un gaita ir ierobežota, ar fiksētu pistoņa gaitu, lai sasniegtu nepieciešamo v _m , ir nepieciešams ļoti īss laiks. Acīmredzami, jo lielāks v _m , jo īsāks ir nepieciešamais paātrināšanas laiks.

Zema frekvence nozīmē, ka svārsta cikla laiks un gājiena laiks ir abas ilgi, kamēr augsta v _m neizbēgami rada īsāku gājienu un cikla laiku — tas ir, augstu trieciena frekvenci — kas neatbilst zemas frekvences dizaina prasībām.

● Darba plūsma Q : plūsma, ko hidrauliskais akmeņu lūzuma ierīce saņem no hidrauliskā sūkņa darbības laikā; tā ir neatkarīga mainīgā lieluma vērtība. Hidrauliskās akmeņu lūzuma ierīces darbība un ekspluatācijas parametri ir cieši saistīti ar darba plūsmu un ir darba plūsmas funkcijas; tie mainās, mainoties darba plūsmai.

● Darba spiediens p : spiediens, kādu hidrauliskā sistēma prasa, kad darbojas hidrauliskā akmeņu lūzuma ierīce — sistēmas spiediens, kas nepieciešams, lai sasniegtu tās ekspluatācijas parametrus. Darba spiediens p ir atkarīgs mainīgais lielums; tas mainās, mainoties ieejas plūsmai Q un konstrukcijas parametriem. Darbības laikā, kad visi pārējie parametri paliek nemainīgi, spiedienu p nevar aktīvi mainīt. Darba spiediens p un ieejas plūsma Q apmierina hidrauliskās tehnoloģijas pamatprincipu: sistēmas spiedienu nosaka ārējā slodze. Pamatojoties uz šo principu, hidrauliskā akmeņu sirdzītāja konstruēšana nozīmē strukturālo parametru un darba plūsmas izmantošanu, lai nodrošinātu sistēmas darba spiedienu p ir sasniegts.

● Grūšanas spēks F _T kad hidrauliskais akmeņu lūzuma instruments darbojas, dzinēja gaitas laikā pistona paātrinājums izraisa instrumenta korpusa atsitumu, kas liek āmura galam zaudēt kontaktu ar mērķi un novērš ietekmes normālu darbību. Lai pārvarētu šo atsitumu, jāpieliek spēks gar lūzuma instrumenta korpusa asi — to sauc par piespiešanas spēku. Piespiešanas spēkam jābūt pietiekami lielam, lai āmura gals paliktu cieši saskarē ar triecamā objekta virsmu. Piespiešanas spēkam jābūt optimālam. Citiem vārdiem sakot, pastāv optimālā piespiešanas spēka problēma, kura cieši saistīta ar nesošās mašīnas izmēru klasi. Ja nesošā mašīna ir pārāk maza, tā var nodrošināt tikai nepietiekamu piespiešanas spēku; ja tā ir pārāk liela, tad, lai gan piespiešanas spēka prasības tiek izpildītas, nesošās mašīnas iegādes izmaksas pieaug, kas arī nav vēlamā situācija. Hidraulisko akmeņu lūzuma instrumentu projektēšanā vienmēr ir bijusi optimizācijas mērķtieksme — sasniegt augstu trieciena enerģiju, izmantojot mazu piespiešanas spēku. Tas ļauj kombinēt augstas trieciena enerģijas hidraulisko akmeņu lūzuma instrumentu ar mazāku nesošo mašīnu, veidojot efektīvu darba kombināciju un samazinot ekspluatācijas izmaksas.

(3) Konstrukcijas parametri

Trīs pistona diametri d ₁, d ₂, un d ₃, darba masa m , un darba gaita S ir hidrauliskā akmeņu lūžņa konstrukcijas parametri. Konstrukcijas parametri nosaka tā ekspluatācijas parametrus. Hidrauliskā akmeņu lūžņa projektēšana būtībā ir konstrukcijas parametru noteikšana d ₁, d ₂, d ₃, m , un S kas nodrošinās nepieciešamo ekspluatācijas parametru sasniegšanu. Kad konstrukcijas parametri ir fiksēti, visi ekspluatācijas un darba parametri mainās atkarībā no ieejas plūsmas un ir ieejas plūsmas funkcijas.

2.1.2 Darba eļļas spiediens un nominālais spiediens

(Nominālais spiediens šajā sadaļā apzīmēts ar p _Augstums )

Kad hidrauliskais akmeņu lūžnis darbojas, hidrauliskās eļļas spiediens pārvieto pistoni, un pistona kustības raksts ir atkarīgs no šīs eļļas dzinējspēka izmaiņu raksta — tas ir pistona kinemātika un dinamika.

Ņemot vērā svira masu m , paātrinājumu a , un svira inercijas spēku F _K , Ņūtona otrā likuma rezultātā iegūst:

F _K = mA                                              (2.3)

Vadības spēks F ir vienāds F _K pēc lieluma, bet pretējs pēc virziena. Vadības spēks F uz svira darbojas, radoties eļļas spiedienam p kamerā, un to var izteikt kā:

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

kur: m — pistona masa, konstante;

 A — pistona spiediena izturības platība, konstante;

 v — pistona ātrums; momentānais plūsmas daudzums q piedziņas pistona kustībai atbilst:

AV = q                                               (2.5)

Kopš v un q vienādojumā (2.5) ir laika funkcijas, to diferencējot v un q pēc laika, iegūst:

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

Aizvietojot vienādojumu (2.6) vienādojumā (2.4), iegūst:

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

Vienādojumā (2.7), m / A ²ir konstante; d q / d t attēlo sistēmas plūsmas izmaiņu ātrumu.

No vienādojumiem (2.3) – (2.7) sistēmas spiediens veidojas, mainot ieejas plūsmu eļļas kamerā. Citiem vārdiem sakot, hidrauliskās eļļas plūsmas izmaiņa rada svārsta paātrinājumu un inerces spēku, kas savukārt veido eļļas kameras spiedienu. p .

Sistēmas eļļas spiediens p ir proporcionāls svārsta masai m un plūsmas izmaiņu ātrumam d q /dt , un apgriezti proporcionāls svārsta spiediena izturības laukuma kvadrātam A . Lai samazinātu sistēmas eļļas spiedienu p , efektīvākais risinājums ir palielināt svārsta spiediena izturības laukumu A , taču tas arī padara mašīnas korpusu lielāku, tāpēc projektējot jāņem vērā abi faktori.

Sistēmas eļļas spiediens p ir plūsmas funkcija un ir atkarīgs mainīgais; to nevar aktīvi mainīt darbības laikā, to var mainīt tikai tad, kad mainās ieejas plūsma. Tā kā eļļa, kas plūst iekšā eļļas kamerā, ir laika funkcija, kad darbojas hidrauliskais akmeņu sirdzis, arī eļļas spiediens p arī mainās laikā un tam nav konstantas vērtības. Eļļas spiediens, kas norādīts produkta datu lapā un kuru autori sauc par nominālo eļļas spiedienu, ir apzīmēts kā p _Augstums šajā spiedienā hidrauliskā akmeņu sirdža ekspluatācijas parametri sasniedz savas nominālās vērtības. p _Augstums ir virtuāls parametrs — tas faktiski neeksistē —, taču tas ir ārkārtīgi svarīgs hidrauliskā akmeņu sirdža projektēšanā un lietošanā. Projektēšanā p _Augstums izmanto kā pamatu ekspluatācijas parametru, darba parametru un konstrukcijas parametru aprēķināšanai, kā arī hidrauliskās sistēmas komponentu izvēlei. Praksē tas kļūst par svarīgu orientieri operatoram, lai novērtētu, vai sistēma darbojas normāli vai nē. Parametrs p _Augstums tiks apspriests detalizētāk vēlākajās nodaļās.