Analisis Cara Kerja Penghancur Batu Hidraulik

2.2 Analisis Cara Kerja Penghancur Batu Hidraulik

Penghancur batu hidraulik mempunyai banyak bentuk struktur. Bermula daripada prinsip kerja, penulis menyerap dan meringkaskan idea paling asas dan paling kritikal mengenai penghancur batu hidraulik, serta mengurangkannya kepada tiga mod kerja asas: sepenuhnya hidraulik, gabungan hidraulik-pneumatik, dan letupan nitrogen.

2.2.1 Prinsip Kerja Sepenuhnya Hidraulik

Prinsip kerja hidraulik tulen mempunyai tiga bentuk pelaksanaan: tekanan malar di ruang hadapan / tekanan berubah di ruang belakang (disingkatkan sebagai 'prinsip tekanan malar di ruang hadapan'), tekanan malar di ruang belakang / tekanan berubah di ruang hadapan (disingkatkan sebagai 'prinsip tekanan malar di ruang belakang'), dan tekanan berubah di ruang hadapan dan belakang (disingkatkan sebagai 'prinsip tekanan berubah').

(1) Prinsip tekanan malar di ruang hadapan

Ini merupakan prinsip kerja yang pertama kali digunakan pada permulaan pembangunan pemecah batu hidraulik; semua kemajuan teknikal seterusnya dibina berdasarkan prinsip ini. Pemecah batu hidraulik dengan prinsip tekanan malar di ruang hadapan ditunjukkan dalam Rajah 2-1.

Daripada Rajah 2-1, sistem ini terdiri daripada badan silinder, omboh, injap kawalan, dan saluran minyak. Badan silinder dan omboh membentuk mekanisme hentaman. Omboh bergerak maju dan mundur di dalam badan silinder yang dipacu oleh minyak hidraulik, menghasilkan tenaga hentaman ke luar dan mengenakan daya hentaman besar kepada sasaran, menghasilkan kesan tukul.

Pemecah batu hidraulik yang ditunjukkan dalam Rajah 2-1 mempunyai ombohnya berada pada titik hentaman; spool injap berada pada kedudukan di mana ia baru sahaja menyelesaikan peralihan dari lejang kuasa ke lejang pulang. Pada ketika ini, minyak bertekanan tinggi memasuki ruang tekanan tinggi malar silinder (ruang a ) melalui pelabuhan tekanan tinggi malar injap, memacu omboh dalam lejang pulang (ke kanan). Minyak dalam ruang tekanan berubah-ubah omboh (ruang b ) dikembalikan ke tangki melalui port 4 dan port minyak balik/tekanan-boleh-ubah injap. Apabila omboh bergerak balik sehingga bahu hadapannya melalui port 2 pada badan silinder, minyak tekanan-tinggi diarahkan ke dalam port 5 injap tolak, menyebabkan injap beralih (ke kiri). Oleh kerana ruang tekanan-tinggi malar injap kini bersambung dengan ruang tekanan-boleh-ubah sederhana, minyak tekanan-tinggi memasuki ruang belakang omboh b melalui port 4. Kedua-dua sisi omboh kini berada di bawah minyak tekanan-tinggi, tetapi disebabkan luas permukaan yang menanggung tekanan pada ruang belakang b lebih besar daripada luas permukaan pada ruang hadapan a , omboh mula melambat semasa langkah balik, kelajuannya turun kepada sifar, dan ia mula langkah kuasa (ke kiri). Apabila lekuk tengah omboh menyambungkan pelabuhan 2 dan 3, omboh baru sahaja mencapai titik hentaman, menyelesaikan satu kitaran; pada masa yang sama, pelabuhan injap tolak 5 disambungkan ke saluran minyak balik, jadi spul berpindah ke kanan, kembali ke kedudukan yang ditunjukkan dalam Rajah 2-1, menyelesaikan satu kitaran penuh dan bersedia untuk langkah balik omboh seterusnya. Dengan cara ini, omboh mencapai hentaman berterusan, secara berterusan menghasilkan tenaga hentaman. Ruang udara c dalam prinsip kerja ini dibuang ke atmosfera.

(2) Prinsip tekanan malar ruang belakang

Perlu dinyatakan bahawa prinsip kerja ini hanya boleh direalisasikan dengan syarat luas permukaan yang menahan tekanan di ruang hadapan omboh a lebih besar daripada ruang belakang b , iaitu diameter ruang hadapan omboh lebih kecil daripada diameter ruang belakang ( d ₁ > d ₂).

Rajah 2-2 menunjukkan skema penghancur batu hidraulik dengan tekanan malar di ruang belakang / tekanan berubah-ubah di ruang hadapan.

Bandingkan dengan Rajah 2-1, perbezaan satu-satunya ialah port 1 pada badan silinder disambungkan ke ruang tekanan berubah-ubah injap, bukan ke ruang tekanan malar (tekanan tinggi); port 4 disambungkan secara langsung ke ruang tekanan malar injap; semua laluan minyak lain adalah sama. Rajah 2-2 menunjukkan ketika stoke kuasa omboh baru sahaja tamat dan injap telah beralih — sistem berada pada ketika stoke pulang bermula.

Ciri kerja prinsip ini ialah penghancur batu hidraulik tidak membuang minyak semasa stoke pulang, tetapi membuang minyak semasa stoke kuasa; dan luas kawasan yang menanggung tekanan di ruang hadapan a lebih besar daripada ruang belakang b kerana masa pelepasan takungan kuasa adalah pendek dan aliran adalah besar, kehilangan tekanan hidraulik bagi prinsip ini adalah lebih tinggi berbanding prinsip tekanan-malar ruang hadapan. Pada masa ini, kebanyakan penghancur batu hidraulik tidak menggunakan prinsip ini.

(3) Prinsip tekanan-berubah ruang hadapan dan belakang

Prinsip tekanan-berubah ruang hadapan dan belakang ditunjukkan dalam Rajah 2-3. Daripada gambarajah skematik ini, mudah dilihat bahawa peranti impak hidraulik jenis ini mempunyai struktur yang kompleks dengan banyak saluran, yang meningkatkan kos pembuatan. Oleh itu, prinsip ini tidak digunakan dalam penghancur batu hidraulik pada hari ini; ia masih digunakan pada beberapa jenama gerudi batu hidraulik.

Rajah 2-3 menunjukkan kedudukan pada akhir takungan kuasa omboh, permulaan takungan pulang. Apabila takungan pulang bermula, minyak bertekanan tinggi dari ruang sederhana injap memasuki ruang hadapan omboh a melalui ruang kiri dan lubang silinder 1, mendorong omboh ke arah kanan. Minyak dalam ruang belakang b dibuang ke dalam tangki minyak melalui pelabuhan silinder 5 dan ruang kanan injap. Semasa lejang pulang, apabila bahu kiri omboh melalui pelabuhan 2 pada badan silinder, minyak bertekanan tinggi melalui pelabuhan 7 menolak spul injap untuk berpindah ke kanan; spul injap secara serta-merta menukar laluan bekalan dan pembuangan minyak pada badan silinder — pelabuhan silinder 5 menjadi bertekanan tinggi manakala pelabuhan silinder 1 dibuang ke tangki — sehingga omboh mula melambat, kelajuannya turun dengan cepat kepada sifar, dan kemudian beralih kepada pecutan lejang kuasa. Apabila lejang kuasa omboh mencapai titik hentaman, lekuk pusat omboh menghubungkan pelabuhan silinder 2 dan 3, pelabuhan 4 dan 5 juga terhubung, bahagian kiri spul injap dihubungkan melalui pelabuhan 7 dengan pelabuhan 2 dan 3 untuk minyak kembali, manakala pelabuhan kanan spul injap (pelabuhan 6) dihubungkan melalui pelabuhan 4 dan 5, bahagian kanan injap dan ruang perantaraan, kepada tekanan tinggi, menyebabkan spul berpindah ke kiri, mengubah laluan bekalan dan pembuangan minyak pada silinder, serta melengkapkan satu kitaran kerja omboh. Omboh dan spul peranti hentaman hidraulik kembali ke keadaan yang ditunjukkan dalam Rajah 2-3 — permulaan lejang pulang. Dengan cara ini, pemecah batu hidraulik, melalui gerakan balas-maju berterusan omboh, secara berterusan mengeluarkan tenaga hentaman ke luar, seterusnya melaksanakan kerja hentaman secara berkesan.

Ketiga-tiga prinsip kerja hidraulik tulen yang diterangkan di atas kini digunakan dalam pelatuk batu hidraulik, pemecah batu hidraulik, dan mekanisme hentaman hidraulik lain, tetapi pemecah batu hidraulik masih lebih kerap menggunakan prinsip kerja gabungan hidraulik-pneumatik.

2.2.2 Prinsip Kerja Gabungan Hidraulik-Pneumatik

Daripada analisis prinsip kerja hidraulik tulen, kita dapat melihat bahawa semua tenaga hentaman bagi mekanisme hentaman hidraulik tulen dibekalkan secara eksklusif oleh sistem hidraulik. Namun, apabila penggunaan pemecah batu hidraulik tulen meningkat dan penyelidikan berkembang, didapati bahawa kehilangan hidraulik adalah agak besar, yang seterusnya menghadkan peningkatan kecekapan lanjut. Minyak yang mengalir melalui saluran-saluran di dalam badan silinder mesti bergesel dengan dinding tiub, manakala kehilangan hidraulik akibat kelengkungan, perubahan diameter, dan perubahan arah aliran adalah ketara; semakin besar kadar aliran, semakin besar kehilangan tersebut, dan ini terutamanya teruk semasa lejang kuasa.

Pada masa ini, prinsip kerja gabungan hidraulik-pneumatik terutamanya digunakan untuk pemecah batu hidraulik yang memerlukan tenaga hentaman besar dan frekuensi rendah, serta untuk penimbus tiang hidraulik.

Untuk meningkatkan kecekapan, setelah kajian mendalam, orang ramai mendapati suatu kaedah yang mudah dan berkesan: menggunakan gas dan minyak secara serentak untuk membekalkan tenaga hentaman kepada pemecah batu hidraulik. Ini mengurangkan aliran yang diperlukan semasa lejang kuasa — mengurangkan kehilangan hidraulik dan meningkatkan kecekapan kerja — maka terhasilnya pemecah batu hidraulik gabungan hidraulik-pneumatik.

Prinsip struktur pemecah batu hidraulik gabungan hidraulik-pneumatik adalah sangat mudah: cukup dengan mengisi ruang udara c dalam tiga prinsip hidraulik tulen yang disebutkan di atas dengan nitrogen pada tekanan tertentu. Oleh kerana nitrogen kini hadir, apabila omboh membuat langkah balik, nitrogen dimampatkan dan tenaga disimpan; apabila langkah kuasa berlaku, tenaga ini dilepaskan bersama minyak untuk menggerakkan omboh, mencapai tenaga kinetik pada titik hentaman, dan menukarkannya kepada tenaga hentaman. Jelaslah, peranan nitrogen secara semestinya mengurangkan jumlah minyak yang digunakan semasa langkah kuasa, mengurangkan penggunaan minyak dan seterusnya mencapai kehilangan hidraulik yang lebih rendah serta kecekapan yang lebih tinggi.

Berbanding dengan pemecah batu hidraulik tulen, luas permukaan efektif yang menanggung tekanan dalam ruang belakang omboh b dalam pemecah batu hidraulik-gabungan pneumatik, kawasan berkesan yang menanggung tekanan dikurangkan. Pengurangan kawasan berkesan yang menanggung tekanan ini bermaksud penggunaan minyak yang lebih rendah semasa langkah kuasa dan kehilangan hidraulik yang lebih rendah — inilah sebab utama mengapa pemecah batu hidraulik-gabungan pneumatik telah berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Hampir semua pemecah batu hidraulik-gabungan pneumatik menggunakan prinsip kerja tekanan-malar di ruang hadapan; ini juga merupakan ciri utama jenis hidraulik-gabungan pneumatik.

2.2.3 Prinsip Kerja Letupan Nitrogen

Prinsip kerja pemecah batu hidraulik letupan nitrogen tidak berbeza secara asasnya daripada prinsip kerja pemecah batu hidraulik-gabungan pneumatik; hanya parameter struktur omboh yang berbeza. Perbezaan utamanya ialah diameter omboh di bahagian hadapan dan belakang adalah sama, iaitu d ₂ = d ₁, dan keseluruhan tenaga hentaman dibekalkan oleh nitrogen.

Diameter piston hadapan dan belakang yang sama merupakan ciri utama penghancur batu hidraulik berasaskan nitrogen. Semasa lelaran kuasa, ruang belakang tidak menggunakan minyak, dan semua tenaga hentaman boleh dibekalkan oleh nitrogen. Tentunya, tenaga tersimpan nitrogen ini dibekalkan oleh sistem hidraulik semasa lelaran pulang dan ditukar kepada tenaga kinetik semasa lelaran kuasa. Oleh itu, pada analisis akhirnya, tenaga hidrauliklah yang masih ditukar — tetapi melalui pemampatan medium gas dan penyimpanan tenaga, tenaga nitrogen tersimpan dilepaskan semasa lelaran kuasa dan ditukar kepada tenaga mekanikal piston.

Perlu ditekankan bahawa hanya prinsip tekanan-malar ruang hadapan yang boleh digunakan pada pemecah batu hidraulik jenis letupan nitrogen; baik prinsip tekanan-malar ruang belakang mahupun prinsip tekanan-berubah ruang hadapan dan belakang tidak boleh digunakan pada pemecah batu hidraulik jenis nitrogen. Sebabnya jelas apabila anda memahami ciri-ciri omboh yang d ₂ = d ₁.