ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கர்களின் கினமேட்டிக்ஸ் ஆய்வு

4.1 இயக்கவியல் பண்புகள் மற்றும் பண்பு கெழு α

இந்தப் பிரிவு முக்கியமாக ஹைட்ராலிக் பாறை உடைப்பான் பிஸ்டனின் இயக்கத்தின் வடிவவியல் தன்மைகள் மற்றும் பண்புகளை ஆராய்கிறது, அதனால் பிஸ்டனின் இயக்கம் மேலும் தர்க்கரீதியாகவும், நாம் குறிப்பிட்டுள்ள இயக்க வடிவத்திற்கு ஏற்பவும் நிகழும், இதன் மூலம் சிறந்த இயக்க விளைவுகளை அடைய முடியும்.

ஹைட்ராலிக் பாறை உடைப்பான் பிஸ்டனின் இயக்கவியலை ஆராய இரண்டு நிபந்தனைகளை தெளிவாக நிர்ணயிக்க வேண்டும்:

(1) பிஸ்டன் சிசல் வாலைத் தாக்கும் போது அதன் வேகம் குறிப்பிடப்பட்ட அதிகபட்ச வேகத்தை அடைவதை உறுதிப்படுத்த வேண்டும் v _m . அதாவது, இயக்கவியலை ஆராயும்போது, v _m ஒரு மாறிலி; பிஸ்டன் எவ்வித இயக்க வடிவத்தைப் பின்பற்றினாலும், அது சிசல் வாலைத் தாக்கும் போது அதன் வேகம் குறிப்பிடப்பட்ட அதிகபட்ச வேகத்தை அடைய வேண்டும் v _m . இவ்வாறு மட்டுமே ஹைட்ராலிக் பாறை உடைப்பான் தேவையான தாக்க ஆற்றலை அடைய முடியும் W _உ .

(2) பிஸ்டன் இயக்க சுழற்சி T மேலும் ஒரு மாறிலியாகும், இதனால் ஹைட்ராலிக் பாறை உடைப்பானின் தாக்க அதிர்வெண்ணை உறுதிப்படுத்த முடியும். f _உ ஹைட்ராலிக் பாறை உடைப்பானின் தாக்க அதிர்வெண்.

படம் 4-1 நேரியல் செய்யப்பட்ட பிஸ்டன் இயக்க வேக வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது. புள்ளி M இன் ஆயத் தொலைவுகள் ( v _m , 0); புள்ளி E இன் ஆயத் தொலைவுகள் (0, T ); புள்ளி N இன் ஆயத் தொலைவுகள் (− v _m , T ). புள்ளிகளை இணைப்பது M மற்றும் E என்பது ஆய அச்சு முறையில் △MOE என்னும் முக்கோணத்தை உருவாக்குகிறது, அதன் இரு செங்குத்து பக்கங்கள் முறையே பிஸ்டன் இயக்கத்தின் அதிகபட்ச வேகம் மற்றும் பிஸ்டன் இயக்க சுழற்சி v –t ஆகும். ஏதேனும் ஒரு புள்ளியை T எடுத்துக்கொள்ள P (v _mo , T ₂^′கோட்டில் நான் , மற்றும் PO மற்றும் PN-ஐ இணைத்து, பின்னர் PN ஆனது t -அச்சை K இல் வெட்டுகிறது. K நேர அச்சில் உள்ள புள்ளி, பிஸ்டன் இயக்க சுழற்சியை T இரு பாகங்களாகப் பிரிக்கிறது: T ₁மற்றும் T ₂தெளிவாக T ₁ + T ₂ = T , இரு முக்கோணங்கள் △OPK மற்றும் △ENK-ஐ உருவாக்குகிறது.

இந்த இரு முக்கோணங்களின் பரப்பளவுகள் சமம் என்பதை எளிதாக நிரூபிக்கலாம், அதாவது △OPK = △ENK, இது v _mo T ₂⁄ 2 = v _m T ₁/ 2. தெளிவாக, இந்த v –t வரைபடத்தில், △OPK ஆல் சூழப்பட்ட பரப்பளவு பிஸ்டனின் திரும்பும் நகர்வையும், △ENK ஆல் சூழப்பட்ட பரப்பளவு பிஸ்டனின் சக்தி நகர்வையும் குறிக்கிறது. சக்தி நகர்வு திரும்பும் நகர்வுக்குச் சமம் — இது ஒரு கொடுக்கப்பட்ட உண்மை. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், வளைவு ஓ –P –K என்பது பிஸ்டனின் திரும்பும் நகர்வின் போது அதன் வேக மாறுபாட்டைக் குறிக்கிறது; வளைவு K –N –E என்பது பிஸ்டனின் சக்தி நகர்வின் போது அதன் வேக மாறுபாட்டைக் குறிக்கிறது.

வளைவு ஓ –P –K –N –E என்பது இயக்க சுழற்சியின் போது பிஸ்டனின் வேக மாறுபாட்டைக் குறிக்கிறது T . பிஸ்டன், சிசல் வாலுடன் மோதிய இடத்திலிருந்து திரும்பும் நகர்வைத் தொடங்குகிறது ஓ — அங்கு அது v = 0 இலிருந்து முடுக்கமடைந்து, புள்ளி P — வால்வு மாற்றம் (பிஸ்டனின் வேகம் அதிகபட்ச திரும்பும் நகர்வு வேகத்தை அடையும் போது) — வரை செல்கிறது; பின்னர் பிஸ்டன் மெதுவாக மெதுவாக முடுக்கத்தைக் குறைத்து, அதன் வேகத்தை v _mo மெதுவாக குறைத்து v = 0, உச்ச இறுதி நிலைக்கு (திரும்பு ஓட்டத்தின் முடிவு) வந்துள்ளது. பின்னர் பிஸ்டன் சக்தி-ஓட்ட முடுக்கத்தைத் தொடங்குகிறது; வேகம் v = v _m ஆக அதிகரிக்கும்போது, அது சிசல் வாலை நேரடியாகத் தாக்குகிறது, மேலும் வேகம் உடனே 0 ஆகக் குறைகிறது ( v = 0), மேலும் பிஸ்டன் தனது இயக்கத்தின் தொடக்கப் புள்ளிக்குத் திரும்புகிறது, ஒரு சுழற்சியை முழுமையாக்குகிறது.

இங்கு குறிப்பிட வேண்டியது என்னவென்றால், ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கர் பிஸ்டனின் அதிகபட்ச வேகம் மற்றும் சுழற்சி ஆகிய இரண்டும் நிலையானவை எனில், அதிகபட்ச திரும்பு ஓட்ட வேகம் v _mo கண்டிப்பாக M –E துணைக் கோட்டில், அதாவது P புள்ளியில் அமைய வேண்டும். கோட்டில் P எண்ணற்ற புள்ளிகள் M –E உள்ளன என்று நாம் கற்பனை செய்யலாம், அதாவது எண்ணற்ற அதிகபட்ச திரும்பு ஓட்ட வேகங்கள் v _mo அதாவது எண்ணற்ற பிஸ்டன் சுழற்சி இயக்க வளைவுகள் — பிஸ்டனுக்கு தேர்வு செய்ய எண்ணற்ற இயக்க அமைப்புகள் உள்ளன. நிச்சயமாக, நாம் சிறந்த இயக்க அமைப்பைத் தேர்வு செய்ய வேண்டும். இதுதான் பின்னைய அத்தியாயங்களில் ஆராயப்படவிருக்கும் சிறந்த வடிவமைப்பு வடிவமைப்பு பிரச்சினை.

பிஸ்டன் இயக்க வடிவத்தை ஆழமாக ஆராய்வதற்கு படம் 4-1ஐ பகுப்பாய்வு செய்ய வேண்டும். இதற்காக, △MOE ∞ △PFE என்பதிலிருந்து நாம் பின்வருவதைப் பெறுகிறோம்:

v _m / v _mo = T \/ ( T ₁ + T ₂^″) (4.1)

△PFK ∞ △ENK இலிருந்து:

v _m / v _mo = T ₁ / T ₂^″                                                                   (4.2)

எனவே:

T \/ ( T ₁ + T ₂^″) = T ₁ / T ₂^″                                                           (4.3)

மீண்டும் அமைக்கப்பட்ட பின்:

T ₁ / T = v _mo \/ ( v _m + v _mo ) (4.4)

சமன்பாடு (4.1) இலிருந்து தெளிவாகத் தெரிகிறது: கொடுக்கப்பட்ட நிலையான பிஸ்டன் இயக்க சுழற்சி T மற்றும் அதிகபட்ச வேகம் v _m , எனினும், கூறப்படும் வெவ்வேறு இயக்க வடிவங்கள் வெவ்வேறு வேக மாறுபாட்டு வளைவுகளைக் கொண்டுள்ளன; இவற்றின் வேறுபாட்டு பண்பு, அதிகபட்ச திரும்பு இயக்க வேகத்தின் வெவ்வேறு மதிப்புகளாகவும் v _mo மற்றும் சக்தி இயக்க நேரமாகவும் வெளிப்படுகிறது. T ₁எனவே, இந்த இரண்டு அளவுகளும் ஒரு குறிப்பிட்ட ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கரின் இயக்கப் பண்புகளை வரையறுக்கும் தன்மையைக் கொண்டுள்ளன.

ஆனால் எங்கள் இலக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கருக்கு மட்டுமே வரையறுக்கப்படக்கூடியது அல்ல; நாம் மேலும் முன்னேறி, அனைத்து ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கர்களுக்கும் பொருந்தக்கூடிய ஒரு மேலும் சார்பற்ற (அதாவது, பொதுவான) பண்பு குறியீட்டைக் கண்டறிய வேண்டும். இந்த சார்பற்ற பண்பு குறியீடு அனைத்து ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கர்கள் (ஹைட்ராலிக் தாக்க இயந்திரங்கள்) மீதும் பொருந்தும், மேலும் அவற்றின் இயக்கப் பண்புகளையும், செயல்திறனையும் வெளிப்படுத்தும்.

சமன்பாடு (4.1)-இல், விடுவோம்:

α = T ₁ / T                                                                                    

பின்னர் சக்தி-ஸ்ட்ரோக் நேரம்:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

சமன்பாடு (4.4)-இல் பிரதியிடுவோம்:

α = v _mo \/ ( v _m + v _mo ) (4.6)

படம் 4-1 மற்றும் சமன்பாடுகள் (4.5) மற்றும் (4.6) ஆகியவற்றை ஒன்றிணைத்துப் பார்க்கும்போது, எளிதில் புரியும் வகையில்: α இது ஒரு விகிதம் மற்றும் ஒரு மாறியாகும் — அளவில்லாதது. குறிப்பிட்ட செயல்திறன் தேவைகளைக் கொண்ட ஒரு ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கருக்கு, T மாறிலியாகும், இது அதிர்வெண்ணால் தீர்மானிக்கப்படும். f _உ . எனவே α அவசியமாக மாறுகிறது, மாற்றத்துடன் T ₁, அதிகாரம் T ₁புள்ளியின் நிலையுடன் மாறுகிறது P அருகிலுள்ள புள்ளி P புள்ளிக்கு அருகில் உள்ளது M அதிகமாக இருக்கிறது T ₁அதிகமாக இருக்கிறது α புள்ளிக்கு அருகில் உள்ளது P புள்ளிக்கு அருகில் உள்ளது E சிறியதாக இருக்கிறது T ₁சிறியதாக இருக்கிறது α சிறியதாக இருக்கிறது v _mo ஒரு மாறிலி, அதே நேரத்தில் v _m தாக்க ஆற்றலைப் பொறுத்து நிர்ணயிக்கப்படும் ஒரு மாறிலி. எனவே α ஆனது v _mo , அதிகாரம் v _mo புள்ளியின் இடத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும் P அருகிலுள்ள புள்ளி P புள்ளிக்கு அருகில் உள்ளது M அதிகமாக இருக்கிறது v _mo அதிகமாக இருக்கிறது α ஆகும், மறுபுறம் அதே நிலை நிலவும்.

எனவே, பின்வரும் புரிதல் அடையப்படுகிறது: குறிப்பிட்ட v _m மற்றும் T உறுதிப்படுத்தப்பட்டால், v _mo ஆனது பிஸ்டனின் இயக்கப் பண்புகளைக் குறிப்பிட்ட வகையில் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் α என்பது அனைத்து ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கர் பிஸ்டன்களின் இயக்கப் பண்புகளை சார்பில்லா முறையில் குறிக்கிறது. இந்த காரணத்தினால், நாம் α ஐ ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கரின் இயக்கவியல் பண்பு கெழு என வரையறுக்கிறோம். ஒரு ஹைட்ராலிக் ராக் பிரேக்கருக்கான குறிப்பிட்ட திறன் மேம்பாட்டு தேவைகளுக்கு, α ஒரு தொடர்புடைய சிறந்த மதிப்பைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் α _u .