Temel teknik parametreler

2.1 Temel Teknik Parametreler

2.1.1 Hidrolik Kaya Kırıcısının Parametreleri

(1) Performans parametreleri

G ve darbe frekansı f bir hidrolik kaya kırıcısını tanımlayan performans parametreleridir. G kırıcının çalışma kapasitesini tanımlar; f çalışma hızını tanımlar.

Bir hidrolik kaya kırıcısının çıkış gücü şu şekilde ifade edilebilir:

N = G × f                                           (2.1)

Çünkü performansı tanımlayan iki parametre — darbe enerjisi ve darbe frekansı — birbirleriyle bağlantılıdır; bu nedenle bir hidrolik kaya kırıcısı tasarlanırken oranı G karşı f dikkatlice dengelenmelidir. Minimum kurulum kapasitesi koşulu altında maksimum çalışma verimliliği sağlanmalıdır. Hidrolik kaya kırıcı için büyük darbe enerjisi G gerekliyken darbe frekansı f yüksek darbe kuvveti ve iyi kırma etkisi ihtiyacını karşılayabilmek için uygun şekilde azaltılmalıdır. Hidrolik kaya matkabı da bir hidrolik darbe mekanizması olmakla birlikte, küçük darbe enerjisi G ve mümkün olduğunca yüksek bir darbe frekansı f gerektirir; bu da yüksek hızda delme ihtiyacını karşılar.

(2) Çalışma parametreleri

Maksimum piston darbe hızı v _m , çalışma debisi Q , çalışma basıncı p , ve optimal itme kuvveti F _T bir hidrolik kaya kırıcısının çalışma parametreleridir.

● Maksimum piston darbe hızı v _m : bu, pistonun çekiç ucuna çarptığı andaki anlık temas hızıdır. Pistonun buna karşılık gelen kinetik enerjisi, hidrolik çekicin darbe enerjisi olarak tanımlanır G . Pistonun kinetik enerjisi hedefe tamamen aktarıldığında, hidrolik çekicin darbe enerjisi şöyledir:

G = ½ benim ²_m                                            (2.2)

nerede: m — piston kütlesi.

Denklem (2.2)’den görüleceği üzere, piston darbe hızı ne kadar yüksekse, darbe enerjisi de o kadar yüksektir.

Ancak v _m iki faktör tarafından sınırlandırılmıştır:

1) Piston ve çekiç ucunun malzeme özellikleri sınırlaması. Darbe son hızı v _m temas gerilmesiyle ilgilidir σ ; ne kadar yüksekse σ , piston ve çekiçin kullanım ömrüne o kadar fazla etki eder. İzin verilen temas gerilmesi altında σ , tipik seçim v _m = 9 ila 12 m/s’dir. Malzeme bilimindeki gelişmelerle birlikte, v _m değeri daha da artırılabilir.

2) Darbe mekanizmasının frekans sınırı. Piston yapısı ve stroku sınırlı olduğundan, sabit bir piston stroku için gerekli v _m değerine ulaşmak çok kısa bir sürede gerçekleşir. Açıkçası, v _m ne kadar büyükse, gerekli ivme süresi o kadar kısadır.

Düşük bir frekans, pistonun çevrim süresinin ve strok süresinin ikisinin de uzun olduğu anlamına gelirken, yüksek v _m bu durum zorunlu olarak daha kısa strok ve çevrim süresine — yani yüksek darbe frekansına — neden olur; bu da düşük frekanslı tasarım gereksinimlerini karşılayamaz.

● Çalışma akışı Q : hidrolik kaya kırıcısına, çalışması sırasında hidrolik pompa tarafından sağlanan akıştır; bu, bağımsız bir değişkendir. Hidrolik kaya kırıcısının davranış ve performans parametreleri tümüyle çalışma akışına bağlıdır ve çalışma akışının fonksiyonudur; çalışma akışı değiştiğinde bu parametreler de değişir.

● Çalışma basıncı p : hidrolik kaya kırıcısı çalışırken hidrolik sistemin gerektirdiği basınçtır — yani performans parametrelerini gerçekleştirmek için gerekli olan sistem basıncıdır. Çalışma basıncı p bağımlı bir değişkendir; giriş akışı Q ve yapısal parametreler değiştiğinde değişir. Çalışma sırasında diğer tüm parametreler sabit tutulduğunda basınç p aktif olarak değiştirilemez. Çalışma basıncı p ve giriş akışı Q hidrolik teknolojinin temel prensibini karşılamak: Sistem basıncı, dış yük tarafından belirlenir. Bu prensibe dayanarak, hidrolik kaya kırıcı tasarımı; sistem çalışma basıncının sağlanmasını sağlamak amacıyla yapısal parametrelerin ve çalışma debisinin kullanılmasını ifade eder. p sağlanır.

● İtme kuvveti F _T hidrolik kaya kırıcısı çalışırken, güç vuruşundaki pistonun ivmesi makine gövdesinin geri tepmesine neden olur; bu da çekiç ucunun hedefle temasını kaybetmesine ve darbenin normal şekilde iletilmesini engeller. Bu geri tepmeyi aşmak için kırıcı gövdesinin eksenine paralel olarak bir kuvvet uygulanmalıdır — bu kuvvete itme kuvveti denir. İtme kuvveti, çekiç ucunun vurulacak nesneyle sağlam bir şekilde temas halinde kalmasını sağlamak için yeterince büyük olmalıdır. İtme kuvveti optimal düzeyde olmalıdır. Başka bir deyişle, bu durumda optimal itme kuvveti problemi söz konusudur; bu problem, taşıyıcı makinenin boyut sınıfıyla doğrudan ilişkilidir. Taşıyıcı makine çok küçükse sağlayabileceği itme kuvveti yetersiz kalır; çok büyükse de itme kuvveti gereksinimi karşılanmakla birlikte taşıyıcı makinenin yatırım maliyeti artar, ki bu da istenmeyen bir durumdur. Hidrolik kaya kırıcı tasarımı açısından, düşük itme kuvvetiyle yüksek darbe enerjisi elde etmek her zaman bir optimizasyon hedefi olmuştur. Bu, yüksek darbe enerjili bir hidrolik kaya kırıcısının daha küçük bir taşıyıcı makineyle eşleştirilmesini mümkün kılarak verimli bir çalışma kombinasyonu oluşturur ve işletme maliyetlerini azaltır.

(3) Yapısal parametreler

Üç piston çapı d ₁, d ₂, ve d ₃, çalışma kütlesi m , ve çalışma stroku S hidrolik kaya kırıcının yapısal parametreleridir. Yapısal parametreler, performans parametrelerini belirler. Bir hidrolik kaya kırıcının tasarımı, temelde istenen performans parametrelerinin sağlanmasını garanti edecek yapısal parametrelerin belirlenmesinden ibarettir. d ₁, d ₂, d ₃, m , ve S yapısal parametreler bir kez belirlendikten sonra, tüm performans parametreleri ve çalışma parametreleri girdi akışına bağlı olarak değişir ve girdi akışının fonksiyonudur.

2.1.2 Çalışma Yağ Basıncı ve Anma Basıncı

(Anma basıncı bu bölüm boyunca p _H olarak gösterilir)

Hidrolik kaya kırıcı çalışırken, hidrolik yağ basıncı pistona hareket kazandırır ve piston hareketinin biçimi bu yağ itme kuvvetindeki değişim biçimine göre belirlenir — bu, piston kinematiği ve dinamiğidir.

Piston kütlesini göz önünde bulundurarak m , ivme bir , ve pistonun atalet kuvveti F _K , Newton’un ikinci yasası şunu verir:

F _K = mA                                              (2.3)

Tahrik kuvveti F büyüklükçe eşittir F _K ancak yönü zıttır. Piston üzerinde etki eden tahrik kuvveti F odadaki yağ basıncı tarafından üretilir p ve şu şekilde ifade edilebilir:

p = F _K / Bir = mA / Bir = ( m / Bir ) · d v \/ d t             (2.4)

nerede: m — piston kütlesi, sabit;

 Bir — pistonun basınca maruz kalan alanı, sabit;

 v — piston hızı; anlık akış q sürücü piston hareketi şu denklemi sağlar:

AV = q                                               (2.5)

O zamandan beri v ve q denklem (2.5)'teki ifadeler zamanın fonksiyonudur; bu ifadelerin v ve q zamana göre türevi alınır:

Bir d v \/ d t = D q \/ d t                                  (2.6)

Denklem (2.6) Denklem (2.4)'e yerleştirildiğinde elde edilen sonuç:

p = ( m / Bir ²) · d q \/ d t                              (2.7)

Denklem (2.7)'de, m / Bir ²sabit bir değerdir; d q \/ d t sistemin akış hızındaki değişimi temsil eder.

Denklem (2.3) – (2.7)’ye göre, sistem basıncı yağ odasına giren giriş akışının değişmesine dayanarak belirlenir. Başka bir deyişle, hidrolik yağ akışındaki değişim piston ivmesini ve atalet kuvvetini oluşturur; bu da sırasıyla yağ odası basıncını meydana getirir. p .

Sistem Yağ Basıncı p piston kütlesine orantılıdır m ve akış hızındaki değişim d q /dt ile doğru orantılıdır ve pistonun basınç taşıyan alanının karesiyle ters orantılıdır Bir . Sistem yağ basıncını azaltmak için p pistonun basınç taşıyan alanını artırmak Bir en etkili yöntemdir; ancak bu aynı zamanda makine gövdesinin boyutlarını artırır, dolayısıyla tasarım aşamasında her iki faktör de dikkate alınmalıdır.

Sistem Yağ Basıncı p akışın bir fonksiyonudur ve bağımlı bir değişkendir; çalışma sırasında aktif olarak değiştirilemez, yalnızca giriş akışı değiştiğinde değişebilir. Hidrolik kaya kırıcısı çalışırken yağ odasına akan yağın miktarı zamana bağlı bir fonksiyondur; bu nedenle yağ basıncı p ayrıca zamana göre değişir ve sabit bir değere sahip değildir. Yazarların anma basıncı olarak adlandırdığı, ürün veri sayfasında verilen yağ basıncı p _H olarak gösterilir. Bu basınçta hidrolik kaya kırıcının performans parametreleri nominal değerlerine ulaşır. p _H sanal bir parametredir — gerçekte mevcut değildir — ancak hidrolik kaya kırıcının tasarımı ve kullanımı açısından son derece önemlidir. Tasarımda p _H performans parametrelerinin, çalışma parametrelerinin ve yapısal parametrelerin hesaplanması ile hidrolik sistem bileşenlerinin seçilmesi için temel alınır. Sahada ise operatörün sistemin normal çalışıp çalışmadığını değerlendirmesi açısından önemli bir referans haline gelir. Bu parametre p _H sonraki bölümlerde daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.