Pistoonbewegingspatronen

4.3 Pistoonbewegingspatronen

Uit de bovenstaande analyse van het snelheidsdiagram kunnen de volgende conclusies over pistoonbewegingspatronen worden getrokken.

(1) Het pistoonsnelheidsdiagram bestaat uit twee driehoeken: een rechthoekige driehoek voor het snelheidsdiagram van de arbeidsslag en een algemene (niet-rechthoekige) driehoek voor het snelheidsdiagram van de terugslag.

(2) Aangezien de arbeidsslag gelijk is aan de terugslag, moeten de oppervlakten van de twee driehoeken gelijk zijn.

(3) De snelheid tijdens de terugslagremfase en de krachtstootfase volgt een rechte lijn in het snelheidsdiagram. Dit komt doordat, nadat de zuigerklep tijdens de terugslag is geschakeld, de klep tijdens de terugslagremfase en de krachtstootfase op dezelfde positie blijft en de kracht op de zuiger constant is.

(4) Een belangrijk beginsel voor het ontwerp van hydraulische rotsbreekmachines: bij alle haalbare ontwerpen moet de maximale zuigersnelheid v _m (impactenergie W _H ) en de cyclusduur T (impactfrequentie f _H ) constant zijn, omdat deze zijn vastgelegd in de ontwerpvoorschriften en niet kunnen worden gewijzigd.

(5) Kinematische parameters: versnellingsafstand tijdens de terugslag S _j , versnellingstijd tijdens de terugslag T ₂^′en maximale terugslagsnelheid v _mo zijn allemaal zeer nuttig voor de besturing van de hydraulische rotsbreekmachine, omdat ze allemaal precies samenvallen met het klepschakelpunt tijdens de terugslag. Voor hydraulische rotsbreekmachines met slagterugkoppeling, S _j is de basis voor het bepalen van de positie van het terugkoppelgat en is zeer nuttig voor het ontwerp van hydraulische rotsbreekmachines. Wat betreft T ₂^′en v _mo , gebruiken geen enkele hydraulische rotsbreekmachineproducten momenteel deze twee parameters om de breekmachine te regelen, maar de methode is haalbaar en verdient onderzoek.

(6) Vergelijking van alle haalbare ontwerpen vanuit een kinematisch perspectief (d.w.z. punt P en punt F op verschillende posities), v _m en T zijn in alle ontwerpen identiek. Het enige verschil is de verhouding van T ₁tot T ₂in T (P ligt op Ik ), evenals de daaruit voortvloeiende verschillende maximale terugslag-snelheden v _mo .

Op basis van de bovenstaande analyse geldt, indien een ontwerp vanuit een kinematisch perspectief wordt bekeken, dat aangezien v _m en T beide worden bepaald door prestatieparameters, de ontwerper bijna geen vrijheid meer heeft. Een zogenaamd ontwerp komt simpelweg neer op een juiste verdeling van T ₁en T ₂binnen T terwijl het behouden van v _m en T - Ik heb het niet meer. Op deze manier, hydraulische rock breaker ontwerp wordt zeer eenvoudig: gewoon splitsen van de zuiger beweging cyclus T in twee minuten, en je krijgt een haalbaar ontwerp. De bepaling van deze verdeling is echter technisch ingewikkeld, ook wat betreft het ontwerpprobleem van optimalisatie. Zodra de verdeling is bepaald, is het hele ontwerp volledig bepaald. Dus de kracht-stroke tijd verhouding α is de enige parameter die een haalbaar ontwerp kan vertegenwoordigen en universeel toepasbaar is.

De vermogens-stroomtijdverhouding α wordt ook wel de kinematische kenmerkende coëfficiënt genoemd. Omdat de kinematische kenmerkende coëfficiënt α is dimensieloos en geeft de kinematische kenmerken weer, wordt gedefinieerd als een abstracte ontwerpvariabele; elk van zijn specifieke waarden vertegenwoordigt een ontwerp en zijn uitgedrukte kenmerken zijn volledig toepasbaar op hydraulische rotsenbrekers van alle maten en modellen.

Uit het bovenstaande onderzoek blijkt dat alle kinematische parameters functies zijn van α ; evenzo kunnen dynamische parameters, structurele parameters, enzovoort, allemaal worden uitgedrukt als functies van α zelf heeft, en wat is het bereik van zijn waarden? Uit fig. 4-1 en verg. (4.5) blijkt het volgende duidelijk: α zelf heeft, en wat is het bereik van zijn waarden? Uit fig. 4-1 en verg. (4.5) blijkt het volgende duidelijk:

1) Wanneer T ₁= 0, α = 0; dit wordt in fig. 4-1 weergegeven door punt P dat samenvalt met punt E . De oppervlakte van △ENK, d.w.z. de slag S = 0; een beweging met nulslag ( α = 0) bestaat in werkelijkheid niet — S = 0 heeft geen fysieke betekenis.

2) Wanneer v _mo = v _m , uit vergelijking (4.6), α = 0,5. In figuur 4-1 wordt dit weergegeven door punt P dat samenvalt met punt M ; punt K deelt de O –E lijn precies middendoor, d.w.z. T ₁= ½ T . In figuur 4-1 valt punt F samen met punt O , wat geeft T ₂^′= 0, d.w.z. de versnellingstijd van de terugslag is nul — dit is eveneens onmogelijk en heeft geen fysieke betekenis.

3) Wanneer de versnellingstijd van de terugslag gelijk is aan de remtijd van de terugslag, d.w.z. T ₂^′ = T ₂^″, is het snelheidsdiagram van de terugslag duidelijk een gelijkbenige driehoek. De kinematische kenmerkcoëfficiënt voor dit speciale vormsnelheidsdiagram is α = 0,4142. Uit figuur 4-1 kan α = 0,4142 zonder moeite worden afgeleid. Dit resultaat heeft ook toepassingen bij het onderzoek naar stikstofexplosieve hydraulische rotsonderbrekers.

Hieruit blijkt duidelijk dat het bereik van α 0 tot 0,5 bedraagt; en aangezien α = 0 en α = 0,5 beide geen fysieke betekenis hebben, moet gelden: 0 < α < 0,5. De optimale abstracte ontwerpvariabele, verkregen op basis van verschillende optimalisatiedoelstellingen, moet eveneens voldoen aan 0 < α _u < 0,5.