Pag-aaral ng Kinematika ng mga Hydraulic Rock Breaker

4.1 Mga Katangian ng Kinematika at Koepisyente ng Katangian α

Ang seksyong ito ay pangunahing nag-aaral ng heometrikong kalikasan at mga katangian ng paggalaw ng piston ng hydraulic rock breaker, upang ang paggalaw ng piston ay maging mas makatuwiran at mangyari ayon sa nakatakda nating pattern ng paggalaw, na nagreresulta sa pinakamahusay na pagganap.

Upang pag-aralan ang kinematika ng piston ng hydraulic rock breaker, dalawang kondisyon ang kailangang malinaw na itakda:

(1) Ang bilis ng piston kapag ito ay sumasalpok sa dulo ng chisel ay dapat garantisadong umabot sa nakatakda nang maximum na bilis v _m . Sa ibang salita, kapag pinag-aaralan ang kinematika, v _m ay isang konstante; anuman ang pattern ng paggalaw ng piston, ang bilis nito kapag sumasalpok sa dulo ng chisel ay dapat na ang nakatakda nang maximum na bilis v _m . Tanging sa paraang ito lamang ang hydraulic rock breaker ay makakamit ang kinakailangang impact energy W _H .

(2) Ang siklo ng paggalaw ng piston T ay isang konstante rin, upang matiyak ang impact frequency f _H ng hydraulic rock breaker.

Ang Fig. 4-1 ay nagpapakita ng diagram ng linearisadong bilis ng paggalaw ng piston. Ang punto M ay may koordinado na ( v _m , 0); ang punto E ay may koordinado na (0, T ); ang punto N ay may koordinado na (− v _m , T ). Ang pag-uugnay ng mga punto M at E ay bumubuo ng tatsulok na △MOE sa loob ng v –t sistemang koordinado, kung saan ang dalawang gilid na may tamang anggulo ay kani-kaniyang kumakatawan sa pinakamataas na bilis ng paggalaw ng piston patungo sa punto ng impact at sa siklo ng paggalaw ng piston T . Sa pamamagitan ng pagkuha ng anumang punto P (v _mo , T ₂^′) sa linya ME , at pagdugtungin ang PO at PN, kung saan ang PN ay kumakatagpo sa t -aksis sa K . Ang punto K sa aksis ng oras ay hinahati ang siklo ng galaw ng piston T sa dalawang bahagi: T ₁at T ₂. Malinaw na T ₁ + T ₂ = T , na bumubuo ng dalawang tatsulok na △OPK at △ENK.

Madaling ipakita na ang mga area ng dalawang tatsulok na ito ay pantay, i.e. △OPK = △ENK, kaya v _mo T ₂/ 2 = v _m T ₁/ 2. Malinaw na, sa v –t diagram, ang lugar na nakapaloob sa △OPK ay ang pagbalik ng piston, at ang lugar na nakapaloob sa △ENK ay ang pwersang paggalaw ng piston. Ang pwersang paggalaw ay katumbas ng pagbalik — ito ay isang ipinagbibigay-alam na katotohanan. Sa ibang salita, ang kurba O –P –K ay kumakatawan sa pagbabago ng bilis ng piston sa panahon ng pagbalik nito; ang kurba K –N –E ay kumakatawan sa pagbabago ng bilis ng piston sa panahon ng pwersang paggalaw nito.

Kurba O –P –K –N –E ay kumakatawan sa pagbabago ng bilis ng piston sa buong siklo ng paggalaw T . Ang piston ay nagsisimula ng pagbalik mula sa punto ng impact O kung saan ito sumalubong sa dulo ng chisel, at dumadami ang bilis nito mula sa v = 0 hanggang sa punto P — pagpapalit ng valve (kapag ang bilis ng piston ay umabot sa pinakamataas na bilis ng pagbalik nito v _mo ) — simula nang bumagal ang piston, at unti-unting bumababa ang bilis nito sa v = 0, naaabot ang tuktok na sentro (dulo ng pagbalik na paggalaw). Ang piston ay nagsisimulang magpaikli ng lakas ng paggalaw; kapag ang bilis ay tumataas hanggang sa v = v _m , ito ay sumasalpok nang eksakto sa dulo ng chisel, at ang bilis ay agad na bumababa sa zero ( v = 0), at ang piston ay bumabalik sa simula ng kanyang paggalaw, kumpleto ang isang siklo.

Dapat banggitin na kapag ang pinakamataas na bilis at siklo ng piston ng hydraulic rock breaker ay parehong nakafixed, ang pinakamataas na bilis ng pagbalik na paggalaw v _mo ay dapat umupo sa M –E pangalawang linya, i.e. sa punto P . Maaaring isipin na may walang hanggang bilang na mga punto P sa linya M –E , na nangangahulugan ng walang hanggang bilang na pinakamataas na bilis ng pagbalik na paggalaw v _mo , i.e. walang hanggang bilang na mga kurba ng siklo ng paggalaw ng piston — ang piston ay may walang hanggang bilang na mga pattern ng paggalaw na maaaring piliin. Kailangan natin, siyempre, pumili ng pinakamainam na pattern ng paggalaw. Ito ang problema sa optimisasyon na gagawin nating pag-aaralan sa mga susunod na kabanata.

Ang mas malalim na pagsusuri sa pattern ng paggalaw ng piston ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagsusuri sa Fig. 4-1. Upang gawin ito, mula sa △MOE ∞ △PFE, makukuha natin:

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

Mula sa △PFK ∞ △ENK:

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

Kaya:

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

Pagkatapos ay iayos muli:

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

Mula sa Eq. (4.1), malinaw na makikita: T at maximum na bilis v _m , ang mga tinatawag na iba’t ibang pattern ng paggalaw ay may magkakaibang kurba ng pagbabago ng bilis; ang natatanging katangian nito ay ipinapahayag sa pamamagitan ng magkakaibang mga halaga ng maximum na bilis ng pagbalik na stroke v _mo at oras ng power stroke T ₁. Kaya naman, ang dalawang parameter na ito ay nagdadala ng katangian na ilarawan ang partikular na mga katangian ng paggalaw ng isang hydraulic rock breaker.

Ngunit ang aming layunin ay hindi maaaring limitado sa isang tiyak na hydraulic rock breaker; kailangan nating tumungo pa sa higit na abstraktong indeks ng katangian na maaaring mailapat sa lahat ng hydraulic rock breaker. Ang abstraktong indeks ng katangian na ito ay nalalapat sa lahat ng hydraulic rock breaker (mga hydraulic impact mechanism) at nagpapahayag ng kanilang mga katangian ng galaw at pagganap sa operasyon.

Sa Eq. (4.1), ipagpalagay na:

α = T ₁ / T                                                                                    

Kaya ang oras ng power-stroke ay:

T ₁ = αT                                                                                (4.5)

Kapag pinalitan sa Eq. (4.4):

α = v _mo \/ ( v _m + v _mo ) (4.6)

Kapag pinagsama ang Fig. 4-1 at ang mga Eq. (4.5) at (4.6), madaling makita na α ay isang ratio at isang baryabul — walang dimensyon. Para sa isang hydraulic rock breaker na may nakatakda ng mga kinakailangan sa pagganap, T ay pare-pareho, na tinutukoy ng frequency f _H . Kaya α ay nagbabago nang kinakailangan kasama ang pagbabago ng T ₁, habang T ₁ay nagbabago kasama ang posisyon ng punto P . Mas malapit ang punto P sa punto M , mas malaki ang T ₁at mas malaki ang α . Kabaligtaran nito, mas malapit ang punto P sa punto E , mas maliit ang T ₁at mas maliit ang α . Ang parehong konklusyon ay maaaring makamit mula sa Eq. (4.3). Sa equation v _mo ay isang baryabol habang v _m ay isang konstante na tinutukoy ng enerhiya ng impact. Kaya α nakaaapekto sa v _mo , habang v _mo nakaaapekto sa posisyon ng punto P . Mas malapit ang punto P sa punto M , mas malaki ang v _mo at mas malaki ang α ay, at kabaligtaran nito.

Samakatuwid, ang sumusunod na pag-unawa ay nakamit: na may ibinigay na nakafixed na v _m at T , ang halaga ng v _mo maaaring tiyak na kumatawan sa mga katangian ng galaw ng piston, samantalang α bilang isang baryabol ay abstraktong kumakatawan sa mga katangian ng galaw ng lahat ng mga piston ng hydraulic rock breaker. Dahil dito, tinutukoy namin ang α bilang koepisyente ng kinematikong katangian ng hydraulic rock breaker. Para sa ilang mga kinakailangan sa optimisasyon ng isang hydraulic rock breaker, α dapat may kaukulang optimal na halaga α _u .