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超高壓系統(tǒng)的電控設(shè)計(jì)

作者: 時間:2011-03-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:研究的增壓原理,建立了數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上通過仿真分析了影響壓力波動的主要因素。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主電路及控制電路。通過仿真分析研究了該系統(tǒng)的特性與各主要參數(shù)之間的關(guān)系,對系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有一定意義。
關(guān)鍵詞:水射流;增壓器;仿真

所謂超高壓水射流是指將普通的水加壓至300~400 MPa,利用小孔噴射原理,將超高壓的水轉(zhuǎn)換為800~1 000 m/s的“水箭”,使水在瞬間成為無堅(jiān)不摧的利刃,應(yīng)用于切割。
水切割屬于冷態(tài)切割,直接利用加磨料水射流的動能對各種材料進(jìn)行切削而達(dá)到切割目的,切割過程中無化學(xué)變化、無熱變形、切縫窄、精度高、切面光潔、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn),可對傳統(tǒng)及其它加工方法無法或難于加工的材料進(jìn)行加工。正因如此,超高壓水射流技術(shù)極具使用價值,正廣泛地被應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車、電子、無紡纖維、食品、造紙、制鞋成衣以及礦山、鋼鐵、建筑裝潢等各行各業(yè),具有廣闊應(yīng)用前景。

1 增壓原理
超高壓系統(tǒng)是水射流切割機(jī)的關(guān)鍵部件,可產(chǎn)生高達(dá)幾百M(fèi)Pa的水射流噴射壓力進(jìn)行切割,不形成超高壓水射流就無法實(shí)現(xiàn)基本的切割功能。
本文形成高壓水的方法是目前國外較多的往復(fù)式增壓器方式,超高壓系統(tǒng)由油路和水路組成,其原理如圖1所示。水的增壓是根據(jù)液壓原理獲得的,當(dāng)液壓油作用在活塞上時,活塞桿也作用在水腔里的水,假設(shè)無摩擦損耗,當(dāng)水壓等于油壓乘以活塞有效面積除以活塞桿面積時,兩者壓力取得平衡。將活塞有效面積和活塞桿面積之比稱為“增壓比”,由于其比值固定,所以通過控制油壓就控制水壓。在增壓比一定情況下,通過高壓溢流閥調(diào)節(jié)油的油壓,并最終實(shí)現(xiàn)對水壓的調(diào)節(jié)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191297.htm

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2 超高壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
根據(jù)節(jié)流口的流量方程可得換向閥的流量方程為
b.jpg
式中,Qf為流經(jīng)電磁閥流量;Cd為換向閥閥口流量系數(shù);ω為換向閥閥口面積梯度,ω=πDv;Dv為電磁閥閥芯凸肩直徑;v.jpg為閥芯位移;ρ為液壓油密度;Ps為泵出口壓力;P1為電磁閥出口壓力。液體壓縮性方程為
c.jpg
式中,P0為液體壓力;β0為液體體積彈性模量;V0為排水行程中液體體積。
考慮液壓油的壓縮性,流入低壓缸進(jìn)油腔的流量連續(xù)性方程為
d.jpg
式中,Qg為低壓缸進(jìn)油口流量;A1為活塞面積,e.jpg;D1為活塞直徑;A2為活塞桿面積,f.jpg;D2為活塞桿直徑;vpision為活塞運(yùn)動速度;V1為低壓缸進(jìn)油腔容積,V=(A1-A2vVpision;t為活塞運(yùn)動時間;β1為液壓油的體積彈性模量;P1為低壓缸的進(jìn)口壓力。
液壓油經(jīng)換向閥進(jìn)入低壓缸,由流量連續(xù)性方程有
g.jpg
式中,m1為低壓缸運(yùn)動部分(活塞和活塞桿)質(zhì)量;B1為阻尼系數(shù);P為高壓缸的水壓。
高壓缸流量連續(xù)性方程為
h.jpg
式中,Vcv為活塞桿腔體積,Vcv=(s-x)A2;s為活塞沖程長度;x為活塞位移,x=vpisiont;β2為水的體積彈性模;P為高壓缸水壓;Q2為高壓缸排出水的流量。


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關(guān)鍵詞: 超高壓 系統(tǒng) 電控

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