Pohybové vzory piestu

4.3 Pohybové vzory piestu

Z vyššie uvedenej analýzy rýchlostného diagramu možno vyvodiť nasledujúce závery týkajúce sa pohybových vzorov piestu.

(1) Rýchlostný diagram piestu pozostáva z dvoch trojuholníkov: pravouhlého trojuholníka pre rýchlostný diagram zdvihu výkonu a všeobecného (nepravouhlého) trojuholníka pre rýchlostný diagram zdvihu návratu.

(2) Keďže zdvih výkonu sa rovná zdvihu návratu, plochy oboch trojuholníkov musia byť rovnaké.

(3) Rýchlosť počas brzdného úseku návratového zdvihu a počas pracovného zdvihu sa v diagrame rýchlosti pohybuje po jednej priamke. Dôvodom je, že po prepnutí piestového ventilu pri návratovom zdvihu sa ventil počas brzdného úseku návratového zdvihu aj počas pracovného zdvihu nachádza stále v rovnakej polohe a sila pôsobiaca na piest je rovnaká.

(4) Kľúčový princíp návrhu hydraulických kladiv: vo všetkých realizovateľných návrhoch musí byť maximálna rýchlosť piesta v _m (nárazová energia W _H ) a čas jedného cyklu T (frekvencia nárazov f _H ) konštantná, pretože sú dané návrhovou úlohou a nemôžu sa meniť.

(5) Kinematické parametre: vzdialenosť zrýchlenia pri návratovom zdvihu S _j , čas zrýchlenia pri návratovom zdvihu T ₂^′a maximálna rýchlosť pri návratovom zdvihu v _mo sú všetky veľmi užitočné pre riadenie hydraulického kladiva, pretože všetky sa nachádzajú presne v bode prepínania ventilu pri návratovom zdvihu. Pre hydraulické kladivá so spätnou väzbou zo zdvihu, S _j je základom pre určenie polohy otvoru na spätnú väzbu a je veľmi užitočná pri návrhu hydraulických kameňolomných kladív. T ₂^′a v _mo , žiadne súčasné produkty hydraulických kameňolomných kladív tieto dva parametre na riadenie kladiva nepoužívajú, avšak metóda je vykonateľná a stojí za výskum.

(6) Porovnanie všetkých realizovateľných návrhov z pohľadu kinematiky (tj. bod P a bod F v rôznych polohách), v _m a T sú vo všetkých návrhoch rovnaké. Jediný rozdiel je pomer T ₁do T ₂v T (P sa nachádza na ME ), ako aj výsledné odlišné maximálne rýchlosti návratového zdvihu v _mo .

Na základe vyššie uvedenej analýzy, ak sa návrh posudzuje z pohľadu kinematiky, keďže v _m a T sú oba určené prevádzkovými parametrami, zostáva návrhárvi veľmi málo priestoru na slobodný výber. Takzvaný návrh je vlastne len otázkou správneho rozmiestnenia T ₁a T ₂v rámci T pri zachovaní v _m a T pevného — nič viac. Tým sa konštrukcia hydraulického kameňolomu stáva veľmi jednoduchou: stačí rozdeliť cyklus pohybu piesta T na dve časti a získate realizovateľný návrh. Určenie tohto pomeru rozdelenia však vyžaduje značnú technickú hĺbku, vrátane problému optimalizačného návrhu. Keď je tento pomer rozdelenia určený, celý návrh je plne určený. Preto pomer trvania pracovného zdvihu α je jediný parameter, ktorý môže reprezentovať realizovateľný návrh a má univerzálnu použiteľnosť.

Pomer trvania pracovného zdvihu α sa tiež bežne nazýva kinematický charakteristický koeficient. Keďže kinematický charakteristický koeficient α je bezrozmerný a vyjadruje kinematické charakteristiky, definuje sa ako abstraktná návrhová premenná; každá jeho konkrétna hodnota predstavuje jeden návrh a charakteristiky, ktoré vyjadruje, sú plne použiteľné pre hydraulické kameňolomy všetkých veľkostí a modelov.

Výskum uvedený vyššie ukazuje, že všetky kinematické parametre sú funkciou α podobne sa môžu dynamické parametre, štrukturálne parametre atď. vyjadriť ako funkcie α - Čo? Takže čo iné vlastnosti robia α v tomto prípade je to len jedna z možností. Z obrázku 4-1 a rovnice. (4.5) sa jasne vidí:

1) Kedy T ₁= 0, α = 0; to je znázornené na obrázku 4-1 podľa bodu P zhodujúci sa s bodom E - Čo? Oblasť △ENK, t. j. ťah S = 0; pohyb s nulovým ťahom ( α = 0) v skutočnosti neexistuje S = 0 nemá fyzikálny význam.

2) Keď v _mo = v _m , z rovnice (4.6), α = 0,5. Na obr. 4-1 je to znázornené bodom P zhodujúci sa s bodom M ; bod K presne rozdeľuje úsečku O –E na polovicu, t. j. T ₁= ½ T . Na obr. 4-1 sa bod F zhoduje s bodom O , čo dáva T ₂^′= 0, t. j. čas zrýchlenia pri návratnom zdvihu je nulový – to je tiež nemožné a nemá fyzikálny význam.

3) Keď sa čas zrýchlenia pri návratnom zdvihu rovná času spomalenia pri návratnom zdvihu, t. j. T ₂^′ = T ₂^″, je rýchlostný diagram návratného zdvihu zrejme rovnoramenný trojuholník. Koeficient kinematickej charakteristiky pre tento špeciálny tvar rýchlostného diagramu je α = 0,4142. Z obr. 4-1 sa α = 0,4142 dá bez problémov odvodiť. Tento výsledok má tiež uplatnenie pri štúdiu hydraulických kameňolomných strojov s dusíkovým výbušným náplňou.

Z toho je zrejmé, že rozsah hodnôt α je od 0 do 0,5; a keďže α = 0 a α = 0,5 nemajú fyzikálny význam, musí platiť 0 < α < 0,5. Optimum abstraktnej návrhovej premennej získané z rôznych optimalizačných cieľov musí tiež spĺňať podmienku 0 < α _u < 0,5.