ஹைட்ராலிக் ராக் டிரில்லின் முக்கிய அளவுருக்கள்: தாக்க ஆற்றல், வேகம் மற்றும் ஓட்டம் ஆகியவற்றின் முழுமையான பகுப்பாய்வு

ஒவ்வொரு ஹைட்ராலிக் ராக் டிரில் தனிப்பயன் அறிவிப்பு (spec sheet) மூன்று எண்களை முக்கியமாக வெளிப்படுத்துகிறது: ஜூலில் அளவிடப்படும் தாக்குதல் ஆற்றல், ஹெர்ட்ஸில் அளவிடப்படும் தாக்குதல் அதிர்வெண் மற்றும் நிமிடத்திற்கு லிட்டரில் தேவையான எண்ணெய் ஓட்டம். ஆனால் இந்த தனிப்பயன் அறிவிப்பு விளக்குவதில்லை என்பது, இந்த மூன்று எண்களும் ஒரே சக்தி சமன்பாட்டின் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதாகும்; அதாவது, அவற்றை தனித்தனியாக மதிப்பீடு செய்ய முடியாது. தாக்குதல் சக்தி = தாக்குதல் ஆற்றல் × அதிர்வெண்: P = E × f. இந்த சக்தி ஹைட்ராலிக் உள்ளீட்டால் வழங்கப்படுகிறது: P_in = ΔP × Q. தட்டுதல் சக்திக்கும் ஹைட்ராலிக் உள்ளீட்டு சக்திக்கும் இடையேயான விகிதம் ஆற்றல் திறன் ஆகும்—மேலும் இதுதான் உங்கள் கேரியரின் எரிபொருள் செலவின் எவ்வளவு பங்கு பயனுள்ள பாறை உடைப்பிற்கு (rock fracture) மாறுகிறது என்பதை உண்மையில் தீர்மானிக்கிறது.

அடிப்படை தன்மைகள் (spec-sheet) ஒன்றாக இருந்தாலும், அவற்றின் ஆற்றல் திறன் 8–10 சதவீத புள்ளிகளில் வேறுபட்டால், பயன்பாட்டில் அவை மிகவும் வேறுபட்ட முறையில் செயல்படும். 50% திறனுடன் கூடிய 180-ஜூல் டிரிப்டர், 55.5% திறனுடன் கூடிய 162-ஜூல் டிரிப்டருடன் ஒப்பிடும்போது ஒரே அளவு பயனுள்ள தாக்கு வேலையை வழங்கும்—ஆனால் முதலாவது டிரிப்டர் ஒவ்வொரு மீட்டர் துளையிடும்போதும் அதிக எரிபொருளை எரிக்கிறது மற்றும் அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. திறன் என்ற எண் பொதுவாக தன்மைகள் பட்டியலில் (spec sheets) வெளியிடப்படுவதில்லை. இக்கட்டுரை, இத்திறனை என்ன தீர்மானிக்கிறது என்பதையும், முக்கிய மூன்று அளவுருக்கள் இதனுடன் எவ்வாறு தொடர்புடையவை என்பதையும் விளக்குகிறது.

தாக்கு ஆற்றல்: ஷாங்க் முகப்பில் உள்ள இயக்க ஆற்றல்

தாக்க ஆற்றல் என்பது சங்கிலியுடன் தொடர்பு கொள்ளும் கணத்தில் பிஸ்டனின் இயக்க ஆற்றலைக் குறிக்கிறது: E = ½ × m × v². பிஸ்டனின் நிறை m வடிவமைப்பின் மூலம் நிர்ணயிக்கப்படுகிறது; தாக்கத்தின் போது பிஸ்டனின் வேகம் v-ஐ ஹைட்ராலிக் சுற்று அதன் திறன் ஸ்ட்ரோக் அழுத்தம் மற்றும் பிஸ்டன் போர் பரப்பளவு ஆகியவற்றின் மூலம் கட்டுப்படுத்துகிறது. அதிகரித்த தட்டு அழுத்தம் → வேகமான பிஸ்டன் → அதிகரித்த தாக்க ஆற்றல் — ஆனால், இது பிஸ்டனின் நிலைக்கு ஒத்திசைவாக மாற்று வால்வு இன்னும் மாற்ற முடியும் வரை மட்டுமே.

தட்டு அழுத்தம் மாற்று வால்வின் வடிவமைக்கப்பட்ட நேர எல்லையை மீறும்போது, வால்வு தனது மாற்றத்தை முடிக்குமுன்னரே பிஸ்டன் ஷாங்கிற்கு வந்துவிடும். இதனால் இரண்டு விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன: முன் அறை இன்னும் முழுமையாக திரும்பும் சுற்றுவழியுடன் இணைக்கப்படவில்லை, எனவே பிஸ்டன் தொடர்பில் மெதுவாக வேகத்தைக் குறைக்கிறது; மேலும், முன் அறையில் மீதமுள்ள பகுதி அழுத்தம், பிஸ்டன் பின்னோக்கி தள்ளப்பட்ட பின்னர் இரண்டாம் நிலை தாக்கத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த இரண்டு விளைவுகளும், அதிகரித்த உள்ளீட்டு அழுத்தத்திற்கு எதிராக, மொத்த தாக்க ஆற்றலைக் குறைக்கின்றன. YZ45 சட்டை-வால்வு டிரிப்டர்கள் குறித்த ஆய்வில், 12.8–13.6 MPa அழுத்த வரம்பில் ஆற்றல் திறன் உச்சத்தை அடைந்தது, அங்கு திறன் 58.6% ஐ மிஞ்சியது. அந்த அழுத்த வரம்பை மீறிய பின்னர், திறன் குறைந்தது—அதிக உள்ளீட்டு திறன், ஆனால் ஒவ்வொரு அலகு உள்ளீட்டிற்கும் குறைந்த தட்டு வெளியீடு.

வயல்டு தாக்க ஆற்றல் பொதுவாக ஆய்வக சிறப்பு மதிப்பை விட 10–15% குறைவாக இருக்கும். ஆய்வகச் சோதனையில் ஒரு விறைப்பான, உறுதியான அண்வில் பயன்படுத்தப்படுகிறது; வயல்டு செயல்பாட்டில் துளையிடும் கம்பி அமைப்பின் நெகிழ்வு, துளையிடும் தலை-பாறை தொடர்பின் முழுமையின்மை மற்றும் சரியாக அளவிடப்பட்ட சோதனை அமைப்பிலிருந்து மாறுபட்ட உண்மையான இயற்பியல் நிலைமைகள் ஆகியவை ஈடுபடுகின்றன. பட்டியலில் 200 ஜூல் என குறிப்பிடப்பட்ட ஒரு டிரிப்டர், உற்பத்தி நிலைமைகளில் சாங்கில் (shank) ஏறக்குறைய 170–180 ஜூல் ஆற்றலை வழங்கும்.

தாக்க அதிர்வெண்: இங்கு ஆற்றல் மற்றும் வேகம் ஆகியவை ஒன்றை ஒன்று பாதிக்கின்றன

ஒரு குறிப்பிட்ட இயல்முறை உள்ளீட்டு திறனுக்கு, அதிர்வெண் (ஹெர்ட்ஸ்) மற்றும் தாக்கு ஆற்றல் ஆகியவை சுதந்திரமானவை அல்ல. மாறாத சப்ளை அழுத்தம் மற்றும் ஓட்டத்தில், அதிக அதிர்வெண் என்பது வினாடிக்கு அதிக எண்ணிக்கையிலான தாக்கங்களைக் குறிக்கிறது, ஆனால் ஒவ்வொரு தாக்கத்திற்கும் குறைந்த ஆற்றல் சேமிப்பு (குறைந்த பிஸ்டன் நகர்வு) ஏற்படுகிறது. குறைந்த அதிர்வெண் என்பது நீளமான பிஸ்டன் நகர்வையும், ஒவ்வொரு தாக்கத்திற்கும் அதிக ஆற்றலையும், வினாடிக்கு குறைந்த எண்ணிக்கையிலான தாக்கங்களையும் குறிக்கிறது. இரட்டை-சீராக்க டிரிப்டர்கள் குறித்த ஆய்வுகள், சீராக்க ஓட்டத்தையும் உள்ளீட்டு விசையையும் மாற்றுவதன் மூலம் தாக்கு அதிர்வெண்ணை 30 ஹெர்ட்ஸுக்குக் கீழிலிருந்து 45 ஹெர்ட்ஸுக்கு மேலாக மாற்ற முடியும் என்று காட்டியது—இதில், ஒவ்வொரு தாக்கத்திற்கும் உள்ள ஆற்றல் மற்றும் தாக்கு வீதம் ஆகியவற்றிற்கு இடையே சமநிலை ஏற்படும் E×f கலவையில் அதிகபட்ச துளையிடும் திறன் ஏற்பட்டது; இரு அதிர்வெண் எல்லைகளிலும் அது ஏற்படவில்லை.

அதிக அதிர்வெண் வடிவமைப்பு (50–80 ஹெர்ட்ஸ், வழக்கமான தாக்கு ஆற்றல் 30–80 ஜூல்) மென்மையான முதல் நடுத்தர வகை பாறைகளை திறம்பட துளையிடுகிறது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு தாக்கும் செயலும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ஆழத்திற்கு ஊடுருவுகிறது மற்றும் அதிர்வெண் முன்னேற்ற வேகத்தை இயக்குகிறது. தரநிலை அதிர்வெண் வடிவமைப்பு (30–45 ஹெர்ட்ஸ், 80–300 ஜூல்) கடினமான பாறைகளை திறம்பட துளையிடுகிறது, ஏனெனில் ஒவ்வொரு தாக்கும் செயலும் பாறையின் வெடிப்பு தொடங்கும் வரம்பை மீற வேண்டும், அத்தகைய உற்பத்தித்தன்மைக்கு அடிப்படையாக அமைகிறது—கடினமான பாறை வகைகளின் UCS 150 MPa-ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ஒவ்வொரு தாக்கும் செயலின் ஆற்றலை அதிகரிக்காமல் அதிர்வெண்ணை மட்டும் அதிகரிப்பது, அனைத்து தாக்கும் செயல்களையும் வரம்பிற்கு கீழே கொண்டு வருகிறது, இது முன்னேற்றமின்றி வெப்பத்தையும் தேய்மானத்தையும் உருவாக்குகிறது.

எண்ணெய் ஓட்டம்: சுற்றுச்செயல் உச்ச எல்லை

எண்ணெய் ஓட்டம் Q என்பது இயற்றும் சுற்றுச்சாலில் கிடைக்கக்கூடிய தட்டுதல் சக்தியின் மேல் வரம்பை நிர்ணயிக்கிறது: P_available = ΔP × Q. 140 L/நிமிடம் அழுத்தத்தில் 180 பார் தேவைப்படும் ஒரு டிரிப்டர், கேரியரிலிருந்து 110 L/நிமிடம் பெறும்போது, P_available = 180 × (110/1000) = 19.8 kW என்ற சக்தியில் இயங்குகிறது, அதன் வடிவமைக்கப்பட்ட 180 × (140/1000) = 25.2 kW இன் பதிலாக — அதன் தரப்பட்ட தட்டுதல் சக்தியின் 78.6%. இந்தக் குறைபாடு தட்டுதல் அழுத்த கேஜில் தெரியாது (அது சுற்றுச்சாலின் அழுத்தத்தை மட்டுமே காட்டுகிறது, வழங்கப்பட்ட சக்தியை அல்ல), ஆபரேட்டருக்கும் தெரியாது (மென்மையான பாறை வடிவமைப்பில் ஊடுருவல் 'சாதாரணமாக' உணரப்படுகிறது), மேலும் எதிர்பார்க்கப்படும் வீதங்களுக்கு எதிராக ஒரு ஷிப்டுக்கு மீட்டர் அளவீடுகளை கண்காணிக்கும்போது மட்டுமே தெரியும்.

அக்குமுலேட்டர், பம்பின் விநியோக வீதத்திற்கும் டிரிப்டரின் உச்ச பெர்கஷன் சைக்கிளில் உள்ள கணப்பொழுதைய ஓட்டத் தேவைக்கும் இடையேயான முரணையை ஈடுசெய்கிறது. அக்குமுலேட்டரின் முன்-சார்ஜ் தன்மை தரநிலைக்கு ஏற்ப இருக்கும்போது—உயர் அழுத்த அக்குமுலேட்டருக்கு 80–90 பார்—வாயு குஷன் குறைந்த தேவை கட்டத்தில் எண்ணெயைச் சேமித்து, பவர் ஸ்ட்ரோக்கின் உச்ச தேவை நேரத்தில் அதனை வெளியிடுகிறது; இதனால் சர்க்யூட் அழுத்தம் சீராக வைக்கப்படுகிறது. குறைந்த அழுத்தத்தில் உள்ள அக்குமுலேட்டர் எண்ணெயை சீராக சேமிக்கவோ அல்லது வெளியிடவோ முடியாது; பெர்கஷன் சர்க்யூட்டில் நிலையான இயக்க அழுத்தத்திற்குப் பதிலாக அழுத்தத்தின் செர்ரே வடிவ அலைவு (saw-tooth waveform) ஏற்படுகிறது, மேலும் அதனால் அதிர்வெண் ஒழுங்குமுறையும், ஒவ்வொரு அடிக்கும் கிடைக்கும் ஆற்றலும் பாதிக்கப்படுகின்றன.

முக்கிய அளவுரு குறிப்பு அட்டவணை

ஏன் திறன் என்பது உங்கள் வாங்கும் முடிவில் உண்மையில் கவனிக்க வேண்டியது?

இரண்டு டிரிப்டர்களை ஒரு வாங்குதல் முடிவுக்காக ஒப்பிடும்போது, தாக்குதல் திறனுக்கும் உள்ளீட்டு மின்சக்திக்கும் இடையேயான விகிதம் தனியாக தாக்குதல் ஆற்றல் எண்ணை விட இயக்கச் செலவு பற்றி அதிக தகவலை வழங்குகிறது. 56% திறன் கொண்ட ஒரு டிரிப்டர், 14.1 kW தாக்குதல் வேலையை வழங்குவதற்கு 25.2 kW ஐ நுகர்கிறது. 47% திறன் கொண்ட ஒரு டிரிப்டர், 11.8 kW ஐ வழங்குவதற்கு 25.2 kW ஐ நுகர்கிறது—அதே எரிபொருள் நுகர்வு, ஆனால் பயனுள்ள தாக்குதல் வெளியீடு 19% குறைவு. ஒரு உற்பத்தி சுரங்கத்தில் ஆண்டுக்கு 2,000 தாக்குதல் மணிநேரங்களில், இந்த 19% வேறுபாடு துளையிடும் எஃகு செலவுகள், எரிபொருள் செலவுகள் மற்றும் நாளொன்றுக்கு மீட்டர் அடிப்படையிலான உற்பத்தி இலக்குகள் ஆகியவற்றில் கூடுதலாக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

சீல் நிலை என்பது திறன் இழப்பின் மிகவும் பொதுவான கண்காணிக்கப்படாத காரணியாகும். வடிவமைக்கப்பட்ட அழுத்த வேறுபாட்டில் 8% ஐ மீறிச் செல்லும் ஒரு பெர்கஷன் சீல், செயல்திறன் குறைந்த ΔP ஐ 8% குறைக்கிறது, இது E ஐ விகிதாசாரமாகக் குறைக்கிறது, மேலும் திறனையும் விகிதாசாரமாகக் குறைக்கிறது. கேஜ் 'சாதாரணம்' என்று காட்டுகிறது, ஏனெனில் அது சர்க்யூட் அழுத்தத்தை மட்டுமே அளவிடுகிறது, சீல் நிலையை அளவிடவில்லை. துகள் எண்ணிக்கைக்காக தொழில்நுட்ப எண்ணெய் மாதிரிகளை வழக்கமாக எடுத்து ஆய்வு செய்தல் மற்றும் திரும்பும் எண்ணெயின் வெப்பநிலையைக் கண்காணித்தல் ஆகியவை இந்த மோசமாக்கலை, அது ஊடுருவல் வீத போக்கில் தெரியும் முன்பே கண்டறிய உதவும். HOVOO என்பது PU மற்றும் HNBR ஆகிய பொருள்களில் அனைத்து முக்கிய டிரிப்டர் தளங்களுக்கும் பெர்கஷன் சீல் கிட்களை வழங்குகிறது. முழு மாதிரி குறிப்புகள் hovooseal.com இல் கிடைக்கின்றன.