Corak Pergerakan Piston

4.3 Corak Pergerakan Piston

Berdasarkan analisis di atas terhadap gambarajah halaju, kesimpulan berikut mengenai corak pergerakan piston dapat dibuat.

(1) Gambarajah halaju piston terdiri daripada dua segi tiga: sebuah segi tiga bersudut tegak untuk gambarajah halaju lejang kuasa, dan sebuah segi tiga umum (bukan bersudut tegak) untuk gambarajah halaju lejang balik.

(2) Oleh kerana lejang kuasa sama dengan lejang balik, maka luas kedua-dua segi tiga tersebut mesti sama.

(3) Halaju semasa fasa penyahpecutan balik dan fasa daya mengikut satu garis lurus tunggal dalam gambarajah halaju. Ini berlaku kerana selepas injap omboh beralih pada stroke balik, semasa fasa penyahpecutan balik dan fasa daya, injap kekal pada kedudukan yang sama dan daya yang bertindak pada omboh adalah sama.

(4) Prinsip utama dalam rekabentuk pemecah batu hidraulik: dalam semua rekabentuk yang boleh dilaksanakan, halaju maksimum omboh v _m (tenaga hentaman W _H ) dan masa kitaran T (frekuensi hentaman f _H ) mesti merupakan pemalar, kerana nilai-nilai ini ditetapkan oleh tugas rekabentuk dan tidak boleh diubah.

(5) Parameter kinematik: jarak pecutan balik S _j , masa pecutan balik T ₂^′, dan halaju maksimum balik v _mo semuanya sangat berguna untuk mengawal pemecah batu hidraulik, kerana kesemua parameter ini berada tepat pada titik pengalihan injap semasa stroke balik. Bagi pemecah batu hidraulik berdasarkan suap balik pergerakan, S _j ialah asas untuk menentukan kedudukan lubang umpan balik dan sangat berguna dalam rekabentuk pemecah batu hidraulik. Adapun T ₂^′dan v _mo , tiada produk pemecah batu hidraulik semasa menggunakan dua parameter ini untuk mengawal pemecah tersebut, tetapi kaedah ini adalah boleh dilaksanakan dan patut dikaji.

(6) Membandingkan semua rekabentuk yang boleh dilaksanakan dari sudut kinematik (iaitu titik P dan titik F pada kedudukan berbeza), v _m dan T adalah sama dalam semua rekabentuk. Perbezaan tunggal ialah nisbah T ₁kepada T ₂dI T (P berada pada Saya ), serta kelajuan maksimum langkah balik yang berbeza akibatnya v _mo .

Berdasarkan analisis di atas, jika suatu rekabentuk dilihat dari sudut kinematik, memandangkan v _m dan T keduanya ditentukan oleh parameter prestasi, pereka hanya mempunyai sedikit kebebasan yang tinggal. Suatu 'rekabentuk' yang dikatakan itu hanyalah soal pengagihan yang betul T ₁dan T ₂dalam T semasa menjaga v _m dan T tidak ada lagi. Dengan cara ini, reka bentuk pemecah batu hidraulik menjadi sangat mudah: hanya membahagikan kitaran pergerakan piston T dalam dua, dan anda mendapat reka bentuk yang boleh dilaksanakan. Tetapi penentuan nisbah pembahagian ini melibatkan kedalaman teknikal yang cukup, termasuk masalah reka bentuk pengoptimuman. Setelah nisbah pembahagian ditentukan, keseluruhan reka bentuk ditentukan sepenuhnya. Jadi nisbah masa kuasa-stroke α adalah satu parameter yang boleh mewakili reka bentuk yang boleh dilaksanakan dan mempunyai penerapan sejagat.

Nisbah masa daya-stroke α juga biasa dipanggil pekali ciri kinematik. Kerana pekali ciri kinematik α adalah tidak berdimensi dan menyatakan ciri-ciri kinematik, ia ditakrifkan sebagai pembolehubah reka bentuk abstrak; setiap nilai spesifiknya mewakili reka bentuk, dan ciri-ciri yang dinyatakan sepenuhnya boleh digunakan untuk pemecah batu hidraulik dari semua saiz dan model.

Penyelidikan di atas menunjukkan bahawa semua parameter kinematik adalah fungsi α ; begitu juga, parameter dinamik, parameter struktur, dan sebagainya, semuanya boleh diungkapkan sebagai fungsi daripada α apakah sifat-sifat lain yang dimiliki oleh α sendiri, dan apakah julat nilai-nilainya? Daripada Rajah 4-1 dan Pers. (4.5), perkara berikut jelas kelihatan:

1) Apabila T ₁= 0, α = 0; ini ditunjukkan dalam Rajah 4-1 oleh titik P bertindih dengan titik E . Luas △ENK, iaitu lebar langkah S = 0; gerakan lebar langkah sifar ( α = 0) tidak wujud dalam realiti — S = 0 tidak mempunyai makna fizikal.

2) Apabila v _mo = v _m , daripada Pers. (4.6), α = 0.5. Dalam Rajah 4-1, ini ditunjukkan oleh titik P bertindih dengan titik M ; titik K tepat membahagi dua garis O –E , iaitu. T ₁= ½ T dalam Rajah 4-1, titik F bertindih dengan titik O , menghasilkan T ₂^′ = 0, iaitu masa pecutan kilat balik adalah sifar — ini juga tidak mungkin dan tiada makna fizikal.

3) Apabila masa pecutan stroke balik sama dengan masa brek stroke balik, iaitu, T ₂^′ = T ₂^″, rajah halaju stroke balik jelas merupakan segi tiga sama kaki. Pekali ciri kinematik untuk rajah halaju bentuk khas ini ialah α = 0.4142. Daripada Rajah 4-1, α = 0.4142 boleh diperoleh tanpa kesukaran. Keputusan ini juga mempunyai aplikasi dalam kajian pemecah batu hidraulik letupan nitrogen.

Daripada ini jelas bahawa julat α ialah 0 hingga 0.5; dan memandangkan α = 0 dan α = 0.5 kedua-duanya tidak mempunyai makna fizikal, maka mesti berlaku 0 < α < 0.5. Pemboleh ubah reka bentuk abstrak optimum yang diperoleh daripada pelbagai objektif pengoptimuman juga mesti memenuhi 0 < α _u < 0.5.