Modele de mișcare ale pistonului

4.3 Modele de mișcare ale pistonului

Din analiza de mai sus a diagramei vitezei, se pot trage următoarele concluzii privind modelele de mișcare ale pistonului.

(1) Diagrama vitezei pistonului este formată din două triunghiuri: un triunghi dreptunghic pentru diagrama vitezei cursei de lucru și un triunghi oarecare (nepreunghic) pentru diagrama vitezei cursei de întoarcere.

(2) Deoarece cursa de lucru este egală cu cursa de întoarcere, ariile celor două triunghiuri trebuie să fie egale.

(3) Viteza în timpul fazei de frânare a cursei de revenire și în timpul fazei de cursă de lucru urmează o singură linie dreaptă în diagrama vitezelor. Acest lucru se datorează faptului că, după comutarea valvei pistonului în timpul cursei de revenire, în timpul fazei de frânare a cursei de revenire și al fazei de cursă de lucru, valva rămâne în aceeași poziție, iar forța exercitată asupra pistonului este aceeași.

(4) Un principiu esențial al proiectării ciocanelor hidraulice pentru spart stânci: în toate variantele de proiectare posibile, viteza maximă a pistonului v _băr (energia de impact W _H ) și durata ciclului T (frecvența impactului f _H ) trebuie să fie constante, deoarece sunt specificate în sarcina de proiectare și nu pot fi modificate.

(5) Parametri cinematici: distanța de accelerare a cursei de revenire S _j , timpul de accelerare al cursei de revenire T ₂^′și viteza maximă a cursei de revenire v _mo sunt cu toții extrem de utili pentru comanda ciocanelor hidraulice pentru spart stânci, deoarece se află toți exact în punctul de comutare al valvei pe cursa de revenire. Pentru ciocanele hidraulice pentru spart stânci cu reacție bazată pe cursă, S _j este baza pentru determinarea poziției găurii de reacțiune și este foarte utilă în proiectarea spărgătoarelor hidraulice de stânci. În ceea ce privește T ₂^′și v _mo , în prezent niciun produs spărgător hidraulic de stânci nu folosește acești doi parametri pentru comanda spărgătorului, dar metoda este fezabilă și merită cercetată.

(6) Compararea tuturor proiectelor posibile din perspectiva cinematică (adică punctul P și punctul F în poziții diferite), v _băr și T sunt identici în toate proiectele. Singura diferență este raportul dintre T ₁la T ₂în T (P se află pe Eu sunt. ), precum și vitezele maxime diferite ale cursei de revenire care rezultă v _mo .

Pe baza analizei de mai sus, dacă un proiect este privit din perspectiva cinematică, deoarece v _băr și T sunt ambele determinate de parametrii de performanță, proiectantul are foarte puțină libertate rămasă. Un așa-numit proiect este pur și simplu o chestiune de distribuire corectă T ₁și T ₂în interiorul T menținând în același timp v _băr și T fix — nimic mai mult. În acest fel, proiectarea ciocanului hidraulic de spart stânci devine foarte simplă: este suficient să împărțiți ciclul de mișcare al pistonului T în două părți și obțineți un proiect realizabil. Totuși, determinarea acestei raporturi de împărțire implică o profunzime tehnică considerabilă, inclusiv problema de optimizare a proiectării. Odată ce raportul de împărțire este stabilit, întreaga proiectare este complet determinată. Astfel, raportul de timp al cursei de lucru α este singurul parametru care poate reprezenta un proiect realizabil și are aplicabilitate universală.

Raportul de timp al cursei de lucru α este, de asemenea, denumit frecvent coeficientul caracteristic cinematic. Deoarece coeficientul caracteristic cinematic α este adimensional și exprimă caracteristicile cinematice, el este definit ca o variabilă abstractă de proiectare; fiecare valoare specifică a sa reprezintă un anumit proiect, iar caracteristicile pe care le exprimă sunt pe deplin aplicabile ciocanelor hidraulice de spart stânci de orice dimensiune și model.

Cercetarea de mai sus arată că toți parametrii cinematici sunt funcții de α ; de asemenea, parametrii dinamici, parametrii structurali etc. pot fi toți exprimați ca funcții de α ce alte proprietăți are α însuși și care este domeniul său de valori? Din Fig. 4-1 și Ec. (4.5) se observă clar următoarele:

1) Când T ₁ = 0, α = 0; acest lucru este ilustrat în Fig. 4-1 prin suprapunerea punctului P cu punctul E . Aria triunghiului △ENK, adică cursa S = 0; o mișcare cu cursă nulă ( α = 0) nu există în realitate — S = 0 nu are niciun sens fizic.

2) Când v _mo = v _băr , din Ec. (4.6), α = 0,5. În Fig. 4-1, acest lucru este ilustrat de punctul P cu punctul Băr ; punctul K împarte exact în două segmentul O –E de dreaptă, adică T ₁= ½ T . În Fig. 4-1, punctul F coincide cu punctul O , rezultând T ₂^′= 0, adică timpul de accelerare al cursei de revenire este zero — acest lucru este, de asemenea, imposibil și nu are sens fizic.

3) Când timpul de accelerare al cursei de revenire este egal cu timpul de frânare al cursei de revenire, adică T ₂^′ = T ₂^″, diagrama de viteză a cursei de revenire este, evident, un triunghi isoscel. Coeficientul caracteristic cinematic pentru această diagramă de viteză de formă specială este α = 0,4142. Din Fig. 4-1 se poate deduce fără dificultate că α = 0,4142. Acest rezultat are, de asemenea, aplicații în studiul spargerilor hidraulice de rocă cu explozivi pe bază de azot.

Din aceasta rezultă clar că domeniul de variație al lui α este de la 0 la 0,5; iar deoarece α = 0 și α = 0,5 nu au niciun sens fizic, trebuie să avem 0 < α < 0,5. Variabila abstractă de proiectare optimă obținută din diferite obiective de optimizare trebuie, de asemenea, să satisfacă inegalitatea 0 < α _u < 0,5.