Il-Bażi Teorika għall-Kalkoli tad-Disinn

2.3 Il-Bażi Teorika għall-Kalkoli tad-Disinn

2.3.1 Analisi tal-Moviment tal-Pistun

Id-disinn tal-brikker idrauliku tar-rokk ifisser il-kalkolu tal-parametri strutturali li se jissodisfaw ir-rekwiżiti ta’ prestatzjoni stabbiliti fis-speċifikazzjoni tad-disinn. Taħt dawn il-parametri strutturali, il-brikker idrauliku tar-rokk jista’ jilħaq l-enerġija tal-impatto u l-frekwenza tal-impatto meħtieġa.

Trid tkun ħajja ħafna enfatizzata li l-brikker idrauliku tar-rokk jipproduċi l-enerġija tal-impatto u l-frekwenza tal-impatto permezz tal-moviment ta’ ħejja u 'l isfel tal-pistun f’ittra fissa. S fid-dahar tal-korpus tas-silindru. F'dan il-moviment fiss, il-pistun jimxi b’ċiklu kontinwu: aċċelerazzjoni tar-ritorn → deċelerazzjoni tar-ritorn (bremjar) → l-ispost tal-ritorn jinżel għall-biża' → aċċelerazzjoni tal-moviment ta’ qawwa → jilqa’ fil-punt tal-impaqt bil-veloċità massima v _m → jilqa’ fit-tajjeb tal-ħaġra (jipproduċi enerġija tal-impaqt) → jistenna, ibda l-ċiklu li jmiss. Dan il-moviment fiss S jissejjaħ il-moviment tal-pistun; huwa bażi importanti għall-għażla tad-dimensjonijiet tal-korpus tas-silindru.

Il-pistun jimxi lejn ħdejn u 'l bogħod fid-dahar tal-korpus tas-silindru. Bid-dibbied mill-punt tal-impaqt, jgħmel aċċelerazzjoni tar-ritorn biex laħaq il-veloċità massima tar-ritorn v _mo , imbagħad ibda jideċelerah minħabba t-tibdil fir-riżżli; l-ispost jinżel malajr minn v _mo għall-bieb — il-pistun jistenna f’bieda ta’ fuq. Il-moviment li l-pistun iffrankja huwa msemmi bħala l-moviment tar-ritorn. F’dan il-punt, għalkemm il-valv jibqa’ fl-istat oriġinali tiegħu, il-pistun ibda jikseb ħaġa ‘l bogħod fuq il-moviment tal-qawwa sal-punt ta’ impatt. Meta l-pistun jilqa’ fit-tajjeb tal-ħaġa, il-veloċità tiegħu ġiet lil hawn il-biżża — msemmija bħala l-veloċità massima ta’ impatt tal-pistun v _m . Il-moviment li l-pistun iffrankja minn bieda ta’ fuq sal-laqgħa mal-tajjeb tal-ħaġa huwa msemmi bħala l-moviment tal-qawwa. Ġeneralment, il-moviment tar-ritorn u l-moviment tal-qawwa irridu jkunu ugwali.

Biex isir studju iktar profond it-teorija tad-disinn tal-bidla tal-blat idraulika, huwa utli li jifhem il-veloċità tal-pistun, il-preżzjonijiet differenti tal-kamra, u d-distribuzzjoni u t-tibdil tan-nitl fil-ħal ta’ operazzjoni. Ir-raġunijiet għall-bidliet u d-direzzjoni tat-tibdil fil-parametri ta’ operazzjoni tal-bidla tal-blat idraulika fis-seħħ ta’ operazzjoni huma murija fis-Sliqa 2-4.

p ₀hi l-preżzjoni tal-ħażna tal-azot pre-ħarġa; S hi n-nitl li jingħata lis-sistema tal-bidla tal-blat idraulika bil-pump; S ₁huwa l-fluss ta' ħażna (+) u l-fluss ta' ħorox (−); S ₂huwa l-fluss ta' ħażna (+) u l-fluss ta' ħorox (−) tal-kamra tal-biżża quddiem, b'saħħu li S = S ₁ + S ₂. S ₃huwa l-fluss ta' ħażna (+) u l-fluss ta' ħorox (−) tal-kamra tal-biżża 'l isfel; p huwa l-prezzjoni tas-sistema.

Fig. 2-4 turi l-biżża fit-tbaħħir tat-talba tar-ritorn. Il-fluss tal-pump S idħol fis-sistema; part wieħda ( S ₂) idħol fil-kamra tal-biżża quddiem u jissuq it-talba tar-ritorn tagħmel, filwaqt li l-kamra 'l isfel toħroġ il-ħajja għall-tank ( S ₃); il-part oħra ( S ₁) idħol fl-akkumulatur u jikkompress in-nitroġenu, għalkemm il-prezzjoni tas-sistema p tibda mis-seħħa tal-akkumulatur tal-bidu p ₀u tislim b’mod kontinwu kif S ₁jgħmel il-fluss. Il-moviment tal-brikker idrauliku tal-blat, ibbażat fuq l-istat ta’ funzjonament tal-pistun, jista’ ġeneralment jiġi ddistribu f’tliet stadji, bħala deskrit hawn taħt:

(1) Aċċelerazzjoni tar-ritorn tat-ta’ pistun

Il-pistun ibda r-ritorn mis-sit ta’ impatt. Kif il-pump jinjett mal-kontinu l-fluss, il-prezzur tas-sistema p ↑ → veloċità tal-pistun v ↑ → S ₂↑ → S ₁↓ → S ₃↑, u l-ogħla kontinwament tintbagħat lis-silu. Minħabba li l-veloċità tal-pistun v ↑ → S ₂↑ → S ₁↓, sal-biżżeft li S ₁= 0. Il-karatteristika ta’ din il-perjodu hija v ↑ u p ↑. Meta S ₁= 0, jidher punt ta’ biebda: il-pressjoni p ma tizdada x’aktar, imma l-veloċità tal-pistun tkompl ittajja (għalkemm il-forza li tiddriw il-pistun fl-ittra ritornu għaddejja). Wara dan il-punt ta’ biebda, minħabba li v ↑, il-fluss tal-pump S ma jista’ x’aktar jissodisfa l-biżieża ta’ fluss għall-moviment tal-pistun, jiżda S ₂ > S . Biex is-sodisfa l-biżieża ta’ fluss tal-kamra anterjuri tal-pistun, l-akkumulatur issa trid ittajja l-ojl biex ikompl is-suppliment tal-falt tal-pump. Abbażi tal-prinċipju tal-bilanċ tal-fluss, S ₂ = S + S ₁; f’dan il-punt S ₁huwa l-fluss li jissilu mill-akkumulatur u jidħol fil-kamra anterjuri tal-pistun, sal-pożizzjoni li v ↑ għal v = v _mo , is-silġu jibdel, u l-pistun idħol fil-fażi ta’ deċelerazzjoni tar-ritorn.

(2) Deċelerazzjoni tar-ritorn tal-pistun

Mat-ta’ ritorn, għalkemm il-bord anterjuri tal-pistun ġie ħlas mill-bużżem tar-riżultat, is-silġu jibdel u jirreverzi d-direzzjoni tal-forza fuq il-pistun; il-forza li tiddriwwa tintuż fuq il-pistun fid-direzzjoni opposta, u l-pistun ibda jideċelerja sal- v = 0. It-ta’ ritorn issa ġiet malajr; il-pistun laħaq il-punt ta’ għoli massimu u għamel it-ta’ sħiħ S , istaħil għall-bidu tat-ta’ ta’ qawwa.

(3) It-ta’ ta’ qawwa tal-pistun

Meta l-veloċità tal-pistun tonqos għal v = 0, il-forza fuq il-pistun tirreverzi, għalkemm il-veloċità tal-pistun v tirreverzi wkoll, bidla minn '+' għal '−'. Il-pistun imbagħad ibda jiaċċelera fit-ta’ ta’ qawwa taħt il-forza rreverzata. Bil-bidu tal-aċċelerazzjoni tat-ta’ ta’ qawwa, il-veloċità tal-pistun tibda minn v = 0, fil-punt fejn il-konsum ta’ ojl tal-pistun S ₃= 0; it-tutta l-ġbir tal-pump S tisil fil-akkumulatur, S ₁ = S , S ₂= 0. Bħala r-rapport ta’ ħaża tal-biżka v ↑ → S ₃↑ → S ₁↓ → S ₂(−)↑. Għandu jinnota li minħabba li l-erja tal-kamra tal-quddiem A ₂hija iżda mill-erja tal-kamra ta’ wara A ₁, bbażat fuq il-prinċipju tal-bilanċ tal-fluss, trid ikun hemm S ₃ = S ₂ + S − S ₁, ma' v ↑ u S ₁↓, sal-biżżeft li S ₁= 0. Dan ifisser v ↑; f’dan il-punt it-tutta l-ġbir tal-pump S tintuża b’sħiħha għall-kamra ta’ wara tal-pistun, jiżda S ₃ = S , S ₁= 0, imma l-veloċità tal-pistun v għadu ma wassalx għall-veloċità massima v _m . Il-pistun jibda ħdejn il-veloċità b’mod kontinwu; il-fluss tal-pump S ma jista’ x’aktar isbaħ it-talba, għalkemm l-akkumulatur ibda jispeċifika l-fluss, jiżda. S ₃ = S + S ₁(−), sal-lum il-pistun jilqa’ fit-tajjeb tal-ħaġra bil-veloċità massima v _m . Fil-moment tal-impaqt, il-veloċità tal-pistun tibda b’surpresa v = 0, u l-pistun jipproduċi l-enerġija tal-impaqt W barra, li tikkompli ċiklu ta’ ħidma wieħed.

Kif il-fluss ta’ ħażina/ħarġa tal-akkumulatur S ₁jitbaddel, il-prezzjoni tas-sistema p tibda wkoll b’tali mod. Meta l-akkumulatur jiġi ħazin, S ₁= '+', pressjoni tas-sistema p ↑; meta l-akkumulatur jidħol il-baħar, S ₁= '−', pressjoni tas-sistema p ↓. B’oħra kliema, il-proċess ta’ ħidma tal-brikker idrauliku għall-blat huwa dejjem aċkumpanjat b’bidliet fil-pressjoni tas-sistema. Meta l-aktar oliju ġie ċħarġa fl-akkumulatur, il-pressjoni tas-sistema hija l-ogħla. Meta l-pistun wera l-punt ta’ impatt, l-akkumulatur ħareġ l-aktar oliju — din hija l-mument ta’ inqas pressjoni tas-sistema. Għalhekk, mis-seħħ tat-taħdita tal-brikker idrauliku għall-blat sal-ħidma stabbli, il-pressjoni ta’ ħidma tas-sistema tagħmel p sempre ċiklu ħdejn il-pressjoni massima p _massimu u l-pressjoni minimu p _min , u huwa assolutament impossibbli li tkun kostanti u mingħajr bidla. Il-Fig. 2-5 turi l-bidla ta’ kollu l-parametri tas-sistema meta l-brikker idrauliku għall-blat ikun qed jaħdem.

Fig. 2-5 Il-bidla fil-parametri tas-sistema matul l-operazzjoni ta’ breaker idrauliku għall-baħar [Ligenda: imfarrat = ħażna tal-akkumulatur; b’linji ċrossi = ħażna tal-akkumulatur li tiffranka; abjad = konsum ta’ ojl għall-pistun]

Il-proċess ta’ ħidma deskritt hawn fuq juri li l-bidla fil-parametri ta’ ħidma hija ħafna komplikata — hija sistema mhux lineari. Dan joħloq diffikultajiet sinifikanti għall-analisi u r-riċerka teorika approfondita. F’realta’, din hija waħda mis-soltu raġunijiet ewlenin għalkemm ir-riċerka teorika dwar il-breaker idrauliku għall-baħar ħadet wara l-iżvilupp tal-prodott.

2.3.2 Istati attuali tar-riċerka teorika

Ir-riċerkaturi fid-dinja kollha ġeneralment adottaw żewġ approċċi teċniċi differenti għall-riċerka teorika dwar il-biżzerri tal-impaqt idrauliċi (breaker idrauliku għall-baħar): riċerka bbażata fuq it-teorija tas-sistemi lineari u riċerka bbażata fuq it-teorija tas-sistemi mhux lineari.

1) Il-biżness tal-biżness bbażat fuq it-teorija tas-sistemi lineari jassumu li l-forza fuq il-pistun hija kostanti, li l-veloċità tal-pistun tizdied linearment bir-rata uniformi, u li ċerti fatturi li jinfluwenzaw huma miżbura; b’hekk jiġu bbnejjin mudelli matematiċi lineari għall-biżness teoriku. Din il-metodu ta’ biżness hija ċarament sempliċi u tista’ tsolvi ċerti problemi prattiċi, imma mhix ħafna preċiża u għandha ħsara sinifikanti.

2) Il-biżness bbażat fuq it-teorija tas-sistemi mhux lineari tużah equazzjonijiet differenzjali mhux lineari ta’ ordni għolja biex iddeskrivu l-mudelli ta’ moviment tat-taħżiż tal-blat iżda b’ħajt, u tirrappreżenta b’mod iktar preċiż il-kinematika u d-dinamika tal-pistun tat-taħżiż tal-blat iżda b’ħajt. Dan il-biżness mhux lineari huwa iktar preċiż minn dak lineari, imma għadu jiddependi minn ċerti azzjonijiet. Għalkemm jista’ jirrivelaw b’mod iktar preċiż ċerti fenomeni fiżiċi tat-taħżiż iżda b’ħajt, huwa diffiċli li jisir soluzzjoni għalih, mhux faċli li jifhem, u jista’ jipproduċi biss soluzzjonijiet numeriċi permezz ta’ kalkulazzjoni bil-kompjuter, li jagħmelu konvenjenti għall-użu.

Barra minn dawn it-tnejn approċċi, l-awturi, wara ħames ta’ riċerka dedikata, proposeru l Teorija tal-Iddisinn b’Varjabbli Astratti għall-Impatturi tal-Baħar Ħidroliku (mekkaniżmi tal-impaqt ħidroliku). Billi tintuża t-teorija tal-iddisinn b’varjabbli astratti, jistgħu jsiru soluzzjonijiet analitiċi għall-impaqturi tal-baħar ħidroliku, li jistgħu jwrew il-mudelli interni tal-moviment tal-impaqturi tal-baħar ħidroliku b’mod ħafif u jipprovdu bażi teorika għall-innovazzjoni teknika minn parte tal-biżżimisti.

L-approċċ tar-riċerka tat-teorija tad-disinn b’varjabbli astratti għall-brikker tal-blat idrawliki: it-tqarr li l-parametri ta’ funzjonament tat-teknika tal-brikker tal-blat idrawliki huma mhux lineari, imma bl-użu tat-trasformazzjoni b’forza ekwivalenti biex isir il-liniarizzazzjoni tas-sistema mhux lineari, b’tali mod li tista’ tintużaw il-metodi tas-sistemi lineari biex jiġu ssibbus-soluzzjonijiet analitiċi. Iż-żda l-parametri ta’ funzjonament u l-parametri strutturali tat-teknika tal-brikker tal-blat idrawliki li jinkisbu b’dan il-metodu huma ħafna preċiżi u l-kalkolu huwa sempliċi. It-teorija tad-disinn b’varjabbli astratti għall-brikker tal-blat idrawliki se tittrattata speċifikament fin-negozzi sussegwenti.