Апстрактна теорија променљивог дизајна за хидрауличне сломице

Истраживачка идеја која се налази иза апстрактне теорије променљивог пројектовања: без обзира на то како се радни параметри хидрауличког ломача камења мењају током рада, два параметра која задовољавају захтеве пројектовања утицај енергије В _Х и учесталост удара ф _Х не сме да се мења; као и за остале параметре, они нису посебно важни за дизајнера, а посебно не и за корисника. Међутим, дизајнер треба обратити посебну пажњу на удар клизма С , јер се свако понашање клипа јавља преко фиксног потеза С , и удар пистона С је ограничена структуром не може бити произволна. Превише велики удар механичке структуре није дозвољен; превише мали удар не може задовољити захтеве за енергију удара и учесталост удара. Другим речима, то је ограничење на рад хидрауличног ломача стене, и мора бити оптимална вредност.

Како да се третира проблем пројектовања израчунавања хидрауличног ломача који је у стварности нелинеарни систем користећи линеарне методе је главни садржај овог поглавља.

3.1 Принцип еквивалентне силе

Теоретска основа за конверзију нелинеарног система у линеарни систем

Када хидраулични слојач корака ради, радни параметри као што је системски притисак п , брзина густона v , убрзање а , и оптерећење пистона све се мења нелинеарно и функције су времена. Израчунавање таквог система је прилично тешко и сложено. Али циљ пројектовања у овој књизи је релативно једноставан: да пронађе структуралне параметре и радне параметре хидрауличког сломача који може да достави потребну енергију удара В _Х i frekvencijom ф _Х - Да ли је то истина? Формула за енергију удара је:

В _Х = ( м / 2) v ²_м                                                                     (3.1)

где: м маса густог, константа;

       v _м тренутна брзина када сукић удари у реп дзвона, тј. максимална брзина удара; ово је брзина која мора бити загарантована у пројекту.

Постоје два услова за обезбеђивање потребне енергије удара: уписник мора имати одређену масу и одређену брзину. За хидрауличне рушевице, маса клиска м не може се мењати током кретања. Дакле, обезбеђивање енергетске удара је постигнуто значи обезбеђивање да је максимална брзина удара v _м је постигнута.

Мора се истаћи да се покрет пистона јавља током одређеног потеза. Другим речима, сврха пројектног израчунавања за хидраулички кршивач стене је да се осигура да се, током датог потеза, уписник фиксне масе прецизно убрза до одређене максималне брзине удара v _м у одређеној циклу Т , ударање у реп дзвона и излазак одређене енергије удара В _Х - Да ли је то истина? Убрзо промене а , v , и п током кретања нису важни за циљ пројектног израчунавања и могу се игнорисати. Обезбеђивање времена циклуса Т такође обезбеђује одређену фреквенцију удара ф _Х .

Време циклуса Т и учесталост удара ф _Х задовољити ф _Х = 60 / Т , где Т је време радног циклуса клипа (за једноставност израчунавања, игнорише се кратка пауза на тачки удара).

Ако би се могла пронаћи једноставна метода израчунавања пројекта за постизање горе наведеног циља, то би било корисно за инжењерски дизајн. Као што је познато, хидраулички притисак уља покреће клип да ради; на основу закона о очувању енергије и игнорисање других губитака енергије, сав овај рад се претвара у кинетичку енергију клипа и излази споља, дајући следећи однос:

(м / 2) v ²_м = ∫ ₀^С Ф (С ), ), С                                                            (3.2)

Физичко значење једначине. (3.2): десна страна је рад који ради променљива сила Ф (С ) преко удара С ; лева страна је кинетичка енергија коју добије клип док се креће преко потеза С .

Да би се постигло линеарно израчунавање, човек може замислити константну силу Ф _г ради исти посао као и променљива сила Ф (С ) за исти потез С - Да ли је то истина? Дакле, константна сила Ф _г може заменити променљиву снагу Ф (С ) у линеарном израчуну са истим ефектом, дајући:

(м / 2) v ²_м = ∫ ₀^С Ф (С ), ), С = Ф _г × С                                               (3.3)

Замена једначине. (3.1) у једначину. (3.3) даје:

Ф _г = В _Х / С                                                                           (3.4)

У еквиваленту. (3.4), константна сила Ф _г назива се еквивалентна сила; она ради тачно исто као и променљива сила Ф (С ).

ИК. (3.4) је формула за израчунавање еквивалентне силе. Енергија удара В _Х = ( м /2)v ²_м је одређен пројектовањем и познат је параметар. Удар С може се добити из кинематичких израчунака и такође је позната; стога се може израчунати еквивалентна сила потребна за постизање потребне енергије удара. Прави избор пројектоване потезе С и фреквенција ф _Х , као и оптимизацију потеза С , ће бити постепено уведена у каснијим поглављима.

Ова еквивалентна сила је веома корисна у хидрауличким израчунама пројекта за рушење стене. На основу еквивалентне силе, може се пронаћи подручје притиска пистона, односно структурне димензије пистона, могу се одредити радни услови и ефикасан запремину акумулатора, а могу се извршити кинематички и динамички прорачуни за хидраулични кршилац

Површина под притиском суковима је:

А = Ф _г / п _г                                                                            (3.5)

У еквиваленту. (3.5), п _г је еквивалентни притисак уље система, који одговара концепту еквивалентне силе, и је виртуелна променљива. Међутим, с обзиром на то да покрет уља укључује отпор, стварни систем радног притиска уља мора бити већи од еквивалентног притиска уља, тако да је номинални притисак који се користи у дизајну:

п _Х = КП _г                                                                               (3.6)

У еквиваленту. (3.6), K = 1,12 до 1,15 је коефицијент отпора за рад хидрауличког система. Вредица п _Х у пракси се бира на основу свеопштих захтева система који се дизајнира, тако да се површина под притиском у пистону може израчунати и знати. Зато:

А = КФ _г / п _Х                                                                          (3.7)

Замена једначине. (3.4) даје:

А = КВ _Х / ( п _Х С ) (3.8)

Мора се истаћи да кинематички и динамички резултати израчунати из горе наведеног нису у потпуности реалистични, они се описују као линеарно варијабилни, односно покрет гусача се третира као равномерно убрзан и равномерно успорен. Међутим, време циклуса клипа Т , максимална брзина v _м , и покретни удар С су стварне; да би задовољиле захтеве дизајна, једноставне су, практичне и тачне.

У ствари, најкритичније питање је да ли је енергија удара В _Х , учесталост удара ф _Х , и проток К вожња хидрауличког ломача сте стварни. Јер сукоб притиска-носи област А је фиксиран и удар С је фиксиран, из тога следи да проток пумпе К је неопходно и стварна.

На овај начин, примена принципа еквивалентне силе може поједноставити нелинеарне хидрауличне рачунске пројекте за рушење стене у линеарне; и кинематичке и динамичке израчуне могу бити значајно поједностављене и третиране као равномерно убрзано и равномерно успорено кретање

Академијски увид еквивалентне силе је да игнорише сложени процес, схвати суштину проблема и линеарни проблем. Али потребни резултати су веома стварни и поуздани и корисни су за продубљење разумевања и истраживање пословних обрасца хидрауличког ломача.

3.2 Динамика покрета пистона

На основу принципа еквивалентне силе, брзина и силе клисача су као што је приказано на слици 3-1, који се састоје од три фазе: убрзање повратног такта, успоравање повратног такта (бризирање) и моћан удар.

(1) Динамичка једначина за стадијум убрзања у повратном потезу клизма

Нека повратни удар покретачке снаге Ф _2г , брзина v , и убрзање а дефинисана као [+]. Еквивалентна покретачка сила која убрзава клип на повратном потезу је:

Ф _2г = п _г А ^′₂ = мА ₂                                                                   (3.9)

где: а ₂= [+] убрзање пистона у повратном теку;

       А ^′₂ ефективна површина под притиском предње коморе густона;

       п _г еквивалентни притисак система.

(2) Динамичка једначина за стадијум успоравања повратног удара пистона

Еквивалентна покретачка сила која успорава клип на повратном потезу је:

Ф _{3 г} = п _г А ^′₁ = мА ₃                                                                 (3.10)

где: а ₃= [−] успорење (бризирање) клисача на повратном потезу.

(3) Динамичка једначина за стадијум ударног напона пистона

Еквивалентна покретачка сила која убрзава клип на потез снаге је:

Ф _1Г = п _г А ^′₁ = мА ₁                                                                 (3.11)

где: а ₁= [−] убрзање клизма на потезу снаге;

       А ^′₁ ефективна површина под притиском задње коморе густона.

Концепт ефективне области под притиском се разликује у зависности од три различита принципа рада хидрауличког ломача стене описаних горе; детаљно се разматра у поглављу о динамици.