Stempelbevegelsesmønstre

4.3 Stempelbevegelsesmønstre

Fra den ovenstående analysen av hastighetsdiagrammet kan følgende konklusjoner om stempelbevegelsesmønstre trekkes.

(1) Hastighetsdiagrammet for stempelet består av to trekanter: en rettvinklet trekant for kraftstøt-hastighetsdiagrammet og en generell (ikke rettvinklet) trekant for tilbakestøt-hastighetsdiagrammet.

(2) Siden kraftstøtet er lik tilbakestøtet, må arealene til de to trekantene være like.

(3) Farten under tilbakestøt-bremsefasen og kraftstøt-fasen følger en rett linje i fartsdiagrammet. Dette skyldes at ventilen for stempelet, etter at den har slått om ved tilbakestøten, forblir i samme posisjon under både tilbakestøt-bremsefasen og kraftstøt-fasen, og kraften på stempelet er dermed den samme.

(4) Et viktig prinsipp for utforming av hydrauliske bergbrytere: I alle mulige utforminger må stempelets maksimale fart v _m (påvirkningsenergi W _H ) og sykeltid T (påvirkningsfrekvens f _H ) være konstante, fordi de er spesifisert i utformingsoppgaven og ikke kan endres.

(5) Kinematiske parametere: akselerasjonsavstand ved tilbakestøt S _j , akselerasjonstid ved tilbakestøt T ₂^′og maksimal hastighet ved tilbakestøt v _mo er alle svært nyttige for styring av den hydrauliske bergbryteren, fordi de alle ligger nøyaktig ved ventilsveivepunktet under tilbakestøten. For hydrauliske bergbrytere med støt-tilbakemelding, S _j er grunnlaget for å bestemme posisjonen til tilbakekoplingshullet og er svært nyttig for utforming av hydraulisk bergbryter. T ₂^′og v _mo , brukes det for tiden ingen hydrauliske bergbryterprodukter som styrer bryteren ved hjelp av disse to parameterne, men metoden er gjennomførbar og verd å undersøke.

(6) Å sammenligne alle mulige utforminger fra et kinematisk perspektiv (dvs. punkt P og punkt F i ulike posisjoner), v _m og T er like i alle utforminger. Den eneste forskjellen er forholdet mellom T ₁til T ₂i T (P ligger på JEG ), samt de resulterende ulike maksimale tilbakeslagshastighetene v _mo .

Basert på analysen ovenfor, hvis en utforming betraktas fra et kinematisk perspektiv, siden v _m og T begge er bestemt av ytelsesparametre, har konstruktøren svært liten frihet igjen. En såkalt utforming er rett og slett et spørsmål om å fordele riktig T ₁og T ₂innen T mens vedlikehold v _m og T fast — ingenting mer. På denne måten blir konstruksjonen av hydraulisk bergbryter svært enkel: del bare innpistons bevegelses-syklusen T i to, og du får en gjennomførbar konstruksjon. Men bestemmelsen av denne delingsforholdet innebär betydelig teknisk dybde, inkludert et optimaliseringskonstruksjonsproblem. Når delingsforholdet først er bestemt, er hele konstruksjonen fullstendig fastlagt. Derfor er kraftslagets tidsforhold α den eneste parameteren som kan representere en gjennomførbar konstruksjon og har universell anvendelighet.

Kraftslagets tidsforhold α kalles også ofte for den kinematiske karakteristiske koeffisienten. Fordi den kinematiske karakteristiske koeffisienten α er dimensjonsløs og uttrykker kinematiske egenskaper, defineres den som en abstrakt konstruksjonsvariabel; hver av dens spesifikke verdier representerer en konstruksjon, og de egenskaper den uttrykker er fullt anvendelige på hydrauliske bergbrytere av alle størrelser og modeller.

Forskningen ovenfor viser at alle kinematiske parametre er funksjoner av α like eins kan dynamikkparametrar, strukturparametrar, etc., alle uttrykkast som funksjonar av α eg veit ikkje. Kva anna gjer eigenskapar α kva er den store mengden med verdiar? Frå fig. 4-1 og Eq. (4.5) kan ein sjå det som følgjer:

1) Når T ₁= 0 α = 0; dette er vist i fig. 4-1 etter punkt P som falle saman med punktet E du kan ikkje. Området av △ENK, dvs. slag S = 0; ein nullstrekk-rørsle ( α = 0) ikkje finst i virkeligheten S = 0 har ingen fysisk betydning.

2) Når v _mo = v _m , fra likning (4.6), α = 0,5. I figur 4-1 vises dette ved punkt P som falle saman med punktet M ; punkt K deler nøyaktig linjen O –E i to like deler, dvs. T ₁= ½ T . I figur 4-1 faller punkt F sammen med punkt O , noe som gir T ₂^′= 0, dvs. at akselerasjonstiden for tilbakestøtet er null — dette er også umulig og har ingen fysisk betydning.

3) Når akselerasjonstiden for tilbakestøtet er lik bremsingstiden for tilbakestøtet, dvs. T ₂^′ = T ₂^″, er hastighetsdiagrammet for tilbakestøtet tydeligvis en likebeint trekant. Den kinematiske karakteristiske koeffisienten for dette spesielle hastighetsdiagrammet er α = 0,4142. Fra figur 4-1 kan α = 0,4142 lett avledes. Dette resultatet har også anvendelser ved studier av nitrogeneksplosive hydrauliske bergbrytere.

Av dette fremgår det tydelig at området for α er 0 til 0,5; og siden α = 0 og α = 0,5 begge mangler fysisk betydning, må det gjelde at 0 < α < 0,5. Den optimale abstrakte designvariabelen som oppnås fra ulike optimaliseringsmål må også oppfylle 0 < α _u < 0,5.