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比能即清洗单位物体表面积所消耗的能量,或定义为清除单位体积垢物所需要的能量。比能是水射流工艺的综合技术指标,反映了水射流系统的功效与技术水平。
尽管喷嘴型式很多,但出于性能和加工的综合考虑,工程实际应用的大多是圆锥形喷嘴和圆柱形喷嘴,其几何参数主要有喷嘴的收缩角a,入口和出口的过渡形状及倒角的曲率半径r,和rz,出口直径d,圆柱段长度I与直径d的比值,还有喷嘴长度L及内壁表面粗糙度等
高压水射流应用于清洗操作时,工作压力等级按国际上普遍采用的等级划分,通常为一为低压一为中压一为中高压一为高压加以上为超高压。
高压水射流装置由三个部分组成,如图所示,压力源,包括柱塞式往复泵、气动或液动的增压器、离心式水泵等。压力源产生输出的高压水,经过控制阀和压力管路送到喷嘴。喷嘴及其传动机构,喷嘴把水的压能转变成为动能在对工件进行清洗时,必须使喷嘴与工件存在相对运动才能达到加工的要求。
喷嘴直径的大小对射流冲击能量有一定影响。当压力一定,喷嘴直径越大,水射流流量越大,其具有的切割能量较高,切割材料越容易。若功率足够,喷嘴直径增大,切深将增加喷嘴直径。过大时,若功率不足,切割压力势必下降,相应的磨粒速度也下降,使切深减少
美国Ingersoll-Rand高压喷水设备公司新推出的Streamline SL-IV型增压装置,是为该公司前出品的SL-Ⅱ型增压装置设立新工业应用性、可靠性、保持性和超越性标准的设计制造物。
图2.4为后混合式磨料水射流切割喷嘴的整体结构。高压水从纯水喷头中进入混合腔内,同时磨料从混合腔侧面进入,二者在混合腔内混合后,经由磨料喷嘴加速,最后形成高速磨料水切割物体。后混合式切割系统的磨粒加速集中在喷嘴内部,而磨料的加速过程的充分与稳定是极其重要的,此过程中喷嘴的收敛角的大小、出口直径及喷嘴长度是决定射流束集中且切割性能的主要因素。
通过制造五轴联动龙门机床和工件装夹工 作台组成多功能水射流加工平台;匹配 500 MPa、 3 L/min 的超高压水射流机组及超高压水刀头;开 发七轴五联动水射流加工平台数控系统,并与水 射流机组控制系统集成,形成一体化多功能水射 流加工数控系统;最终集成研制出的多功能水射 流加工装备。
基于煤矿井下切割锚索危险性高、切割工作需求量大并且效率低的现状,本文提出了使用低压水切割的新型技术来解决煤矿井下锚索切割的问题。低压水切割机采用了前混合磨料水射流技术,具有安全、便携、环保、高效等特点。研究结果表明,利用低压水切割机可以快速有效的将煤矿井下锚索钢绞线切割并将锚索整体拆除,同时可避免使用传统切割方式经常出现的事故。在煤矿井下,低压水切割机切割过程无明火、无静电,无有害气体产生。相对于传统的切割方式更加安全环保,优势突出,适合在煤矿行业进行更加广泛的推广与应用。
五轴超高压水切割机是项目的阶段性产品,是在三轴水切割机的基础上通过增加切割头的回转轴(C 轴)和偏摆轴(B 轴),调整切割头在切割过程中的姿态,解决切割厚板时切割面产生斜度的难题,提高了切割效率和切割精度,偏摆角达±45°。