前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力特性及其調(diào)控技術(shù)研究.pdf

1、磨料水射流加工技術(shù)是現(xiàn)代加工技術(shù)領(lǐng)域中，發(fā)展最為迅速且極具吸引力的特種加工技術(shù)之一。其中，后混合式磨料水射流技術(shù)因其實(shí)現(xiàn)相對容易，經(jīng)過近些年的發(fā)展，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中已趨于成熟。前混合式磨料水射流技術(shù)是一種固液兩相射流，射流束的發(fā)散程度較弱，且磨料顆粒在加速過程中可以獲得更多的能量，在相同的壓力和功率條件下，相對于后混合磨料水射流具有更強(qiáng)的切割加工能力。但由于技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度較大，發(fā)展速度相對緩慢。本文針對前混合磨料水射流技術(shù)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)

2、用技術(shù)展開研究工作，以期在基礎(chǔ)理論問題研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索促使該技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的相關(guān)技術(shù)問題。本文研究內(nèi)容是江蘇省科學(xué)技術(shù)廳產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項目“高速精密前混合磨料水射流切割系統(tǒng)研制”（編號：BY2013019-01）的一部分。
　　本文通過理論分析的方法，結(jié)合實(shí)驗研究和系統(tǒng)仿真研究的手段，針對前混合磨料水射流系統(tǒng)的壓力參數(shù)展開相關(guān)研究工作。在本文中，構(gòu)建起了針對系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)過程的數(shù)學(xué)模型，用以描述系統(tǒng)在啟停過程中壓力

3、調(diào)節(jié)的基本特性，同時建立了預(yù)測系統(tǒng)啟動升壓過程耗時以及系統(tǒng)停止降壓過程耗時的預(yù)測模型，并通過實(shí)驗數(shù)據(jù)驗證了相關(guān)數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　本文構(gòu)建的前混合磨料水射流實(shí)驗系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的最大工作壓力為80MPa，并基于“理想”形式的PID控制算法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)壓力的自動調(diào)節(jié)。本文系統(tǒng)研究了前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力自動調(diào)控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)對系統(tǒng)運(yùn)行性質(zhì)的影響?；诖藟毫ψ詣诱{(diào)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定控制和快速調(diào)節(jié)，在啟動升壓過程中，可以極大

4、的縮短升壓至穩(wěn)定工作壓力所需的時間，提高了前混合磨料水射流系統(tǒng)的工作效率。壓力自動調(diào)控系統(tǒng)在前混合磨料水射流系統(tǒng)中的成功應(yīng)用有助于促進(jìn)該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。
　　本文在前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力的理論研究和自動調(diào)控系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，基于構(gòu)建的自動調(diào)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了針對其系統(tǒng)壓力和高壓泵實(shí)時流量的在線監(jiān)控。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可以得到前混合磨料水射流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用做了相關(guān)探索性研究。特別地，著重分析了磨料濃度及噴嘴磨損

5、狀態(tài)對系統(tǒng)壓力和流量的影響，構(gòu)建起了針對前混合磨料水射流中磨料濃度及噴嘴磨損狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。
　　系統(tǒng)工作壓力是前混合磨料水射流系統(tǒng)最重要的參數(shù)，本文著眼于其壓力調(diào)控的基本性質(zhì)和應(yīng)用技術(shù)，圍繞系統(tǒng)壓力特性的基本理論、系統(tǒng)壓力自動調(diào)控系統(tǒng)的建立、系統(tǒng)壓力和流量的監(jiān)測調(diào)控三個層次展開了系統(tǒng)的研究。不僅完整的描述了前混合磨料水射流系統(tǒng)中壓力調(diào)節(jié)變化過程的基本性質(zhì)，并且建立了用于前混合磨料水射流系統(tǒng)的壓力自動調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)工作