煤矿井下专用水切割机械装备的设计
目 录
1 绪论3
1.1 高压水射流概述 3
1.2 研究意义3
1.3 水射流切割特点4
1.4 本文主要工作4
2 水射流切割机器整体系统设计5
2.1 磨料水射流的形成方式和特点5
2.2 高压水产生方法及特点7
3 超高压系统9
3.1 超高压系统总体方案9
3.2 低压油系统计算和元件选择12
3.3 往复式增压器12
3.4 蓄能器12
4 喷嘴支架及喷嘴头的固定17
4.1 支架安放17
4.2 支架系统17
结论19
致谢20
参考文献21
1 绪论
1.1 高压水射流概述
煤炭作为我国的主要能源，其可持续、稳定、协调发展，无疑具有重要意义。煤矿机械技术水平是煤炭工业发展的关键环节。加强矿山机械科学技术研究，是提高煤炭生产、节约能源消耗、保证煤炭行业职工安全、高效的重要技术。
高压水射流对材料具有较强的冲刷和磨损作用，不改变材料的力学、物理和化学性质，他具有良好的切削、研磨、冲蚀、研磨功能，并在过程中不产生热应力，与传统的机械加工方法相比具备很强的优越性。它可用于许多行业，如：机械设备和金属部件的表面层的低处理和清洗，金属材料，非金属材料，并与切割的材料，如广泛的范围。在60年代初，高压水射流技术还处于探索阶段。在60年代初至70年代初，主要开发高压泵、增压器和高压管接头，同时推进水射流清洗技术。此时技术相对成熟，已经到了设备研制阶段。70年代初至80年代初，技术更加的成熟，已经开始了工业应用。水射流切割机、切割机、清洗机一个接一个进入工工业测试和应用推广。其应用领域也由采矿发展到其他领域。到了80年代初至90年代，水射流技术迅速发展，其中代表性的就是磨料射流、空化射流这些新型的射流，商品化程度也很高。
高压水射流的工具是水射流，用于破碎、切割、清洗等工作，并将水射流与一个非常小直径的喷嘴进行一定的压力。总水压力大于30MPa，而喷嘴直径仅2mm以下。这种形式的水射流具有很高的能量，具有很强的影响
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入工工业测试和应用推广。其应用领域也由采矿发展到其他领域。到了80年代初至90年代，水射流技术迅速发展，其中代表性的就是磨料射流、空化射流这些新型的射流，商品化程度也很高。
高压水射流的工具是水射流，用于破碎、切割、清洗等工作，并将水射流与一个非常小直径的喷嘴进行一定的压力。总水压力大于30MPa，而喷嘴直径仅2mm以下。这种形式的水射流具有很高的能量，具有很强的影响
1.2 研究意义
磨料水射流是一种高速、连续的水射流，在颗粒组成中，因为磨料水射流是通过冲蚀和研磨对材料进行加工，所以是不会改变材料的力学性能的。而且磨料水射流的发展也很迅速，应用到材料的切割、车削等加工当中。磨料射流的引入使液体射流的作用效果有了很大的进步，使得射流在低压力下便可进行除锈、清砂还有切割作业；或在相同的压力下，大大提高了工作速度和效率。磨料水射流切割机加工的材料是要研磨材料的加工、刮、冲和挤压，通过固液两相射流束来实现。磨料水射流切割机的工作原理是：将高压泵提高到几十到几百兆帕的压力。喷雾器和磨料（如石英砂、刚玉、石榴石、碳化硅等混合），高速磨料水射流。通过设计一个高速磨料水射流，并通过冲击、剪切和空化效应来切割工件，设计出高速磨料水射流。切断工件，在煤矿井下切割，这种效果尤为明显。
1.3 水射流切割特点
水射流加工是一种有着一些独一无二的功能的冷加工技术，优点有：
1) 切割的时候没有灰尘、没有火花产生；
2) 加工的时候没有热量，是冷切割的一种，没有热应力也不会产生变形；
3) 基本没有毛刺，加工脆性材料工件是不会有毛刺的，加工拨片延展性材料会有少部分的毛刺产生；
4) 切槽缝小，目前最小切缝已达0.075mm；
5) 点切割。切割可以开始或停止从任何一部分的原材料，而不需要钻孔或打开前槽；
6) 效率始终，生产效率高；
7) 加工力小，侧向力小，水刀无磨损；
8) 切割材料无玄色性，切割任何材料，特别是软、脆、硬、紧凑、热、易燃、难加工材料切削的优点是明显的；
9) 经济型好，水消耗量少，且成本低，设备维修费用低。
1.4 本文主要的工作
煤矿井下水切割机器的设计包括整体系统设计、增压缸参数的设计、喷嘴安装方法的设计等。
磨料水射流切割机的总体结构见图1.1。
图1.1 机器总体结构图
在本次设计中，高压水发生装置是整个系统设计的核心部分。然而在煤矿井下，是不能产生火花等危险因素的，所以本次设计须采用特殊方法。
2 水射流切割机器整体系统设计
磨料水射流的形成与超高压水的形成导致不同类型的水切割机。本章的重点就是确定下面要设计的水切割机的方案，为了确定要设计的水切割机的类型，我们将讨论几种不同类型的水切割机，讨论他们的区别和各自的特性。
2.1 磨料水射流的形成方式和特点
磨料水射流是一种高能量的射流，它是由高速流动的磨料水混合形成的，它通过将一定的磨料颗粒混合进入高速水流中，将射流的流动特征改变了，而且它还改变了对物体的作用方法。水射流他把高压水的动能给了磨料，并且把水射流的静压作用变成了对物体进行冲蚀或者进行磨削。通过这种方式，工作效率得到了很大的提升。因为磨料水射流只是对材料进行冲蚀加工，所以是不会让材料的物理化学和力学性能有所改变的。因为这个缘故，磨料水射流可以用来对切削热敏感。压力敏感，脆性，塑料，复合材料和易燃易爆物品的清洗、破碎和切削加工。磨料水射流有几下几种形成方式。
2.1.1 前混合磨料水射流
前混合磨料水射流的磨料与水的混合是在喷嘴前面的，示意图如图2.1所示。
图2.1 前混合式磨料水射流
1高压水射流2磨料控制阀3磨料截止阀4磨料槽5混合室6喷嘴
高压磨料槽内设有高压水射流和高压回路，高压磨料水射流高压磨料水射流与磨料混合
1 绪论3
1.1 高压水射流概述 3
1.2 研究意义3
1.3 水射流切割特点4
1.4 本文主要工作4
2 水射流切割机器整体系统设计5
2.1 磨料水射流的形成方式和特点5
2.2 高压水产生方法及特点7
3 超高压系统9
3.1 超高压系统总体方案9
3.2 低压油系统计算和元件选择12
3.3 往复式增压器12
3.4 蓄能器12
4 喷嘴支架及喷嘴头的固定17
4.1 支架安放17
4.2 支架系统17
结论19
致谢20
参考文献21
1 绪论
1.1 高压水射流概述
煤炭作为我国的主要能源，其可持续、稳定、协调发展，无疑具有重要意义。煤矿机械技术水平是煤炭工业发展的关键环节。加强矿山机械科学技术研究，是提高煤炭生产、节约能源消耗、保证煤炭行业职工安全、高效的重要技术。
高压水射流对材料具有较强的冲刷和磨损作用，不改变材料的力学、物理和化学性质，他具有良好的切削、研磨、冲蚀、研磨功能，并在过程中不产生热应力，与传统的机械加工方法相比具备很强的优越性。它可用于许多行业，如：机械设备和金属部件的表面层的低处理和清洗，金属材料，非金属材料，并与切割的材料，如广泛的范围。在60年代初，高压水射流技术还处于探索阶段。在60年代初至70年代初，主要开发高压泵、增压器和高压管接头，同时推进水射流清洗技术。此时技术相对成熟，已经到了设备研制阶段。70年代初至80年代初，技术更加的成熟，已经开始了工业应用。水射流切割机、切割机、清洗机一个接一个进入工工业测试和应用推广。其应用领域也由采矿发展到其他领域。到了80年代初至90年代，水射流技术迅速发展，其中代表性的就是磨料射流、空化射流这些新型的射流，商品化程度也很高。
高压水射流的工具是水射流，用于破碎、切割、清洗等工作，并将水射流与一个非常小直径的喷嘴进行一定的压力。总水压力大于30MPa，而喷嘴直径仅2mm以下。这种形式的水射流具有很高的能量，具有很强的影响
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
入工工业测试和应用推广。其应用领域也由采矿发展到其他领域。到了80年代初至90年代，水射流技术迅速发展，其中代表性的就是磨料射流、空化射流这些新型的射流，商品化程度也很高。
高压水射流的工具是水射流，用于破碎、切割、清洗等工作，并将水射流与一个非常小直径的喷嘴进行一定的压力。总水压力大于30MPa，而喷嘴直径仅2mm以下。这种形式的水射流具有很高的能量，具有很强的影响
1.2 研究意义
磨料水射流是一种高速、连续的水射流，在颗粒组成中，因为磨料水射流是通过冲蚀和研磨对材料进行加工，所以是不会改变材料的力学性能的。而且磨料水射流的发展也很迅速，应用到材料的切割、车削等加工当中。磨料射流的引入使液体射流的作用效果有了很大的进步，使得射流在低压力下便可进行除锈、清砂还有切割作业；或在相同的压力下，大大提高了工作速度和效率。磨料水射流切割机加工的材料是要研磨材料的加工、刮、冲和挤压，通过固液两相射流束来实现。磨料水射流切割机的工作原理是：将高压泵提高到几十到几百兆帕的压力。喷雾器和磨料（如石英砂、刚玉、石榴石、碳化硅等混合），高速磨料水射流。通过设计一个高速磨料水射流，并通过冲击、剪切和空化效应来切割工件，设计出高速磨料水射流。切断工件，在煤矿井下切割，这种效果尤为明显。
1.3 水射流切割特点
水射流加工是一种有着一些独一无二的功能的冷加工技术，优点有：
1) 切割的时候没有灰尘、没有火花产生；
2) 加工的时候没有热量，是冷切割的一种，没有热应力也不会产生变形；
3) 基本没有毛刺，加工脆性材料工件是不会有毛刺的，加工拨片延展性材料会有少部分的毛刺产生；
4) 切槽缝小，目前最小切缝已达0.075mm；
5) 点切割。切割可以开始或停止从任何一部分的原材料，而不需要钻孔或打开前槽；
6) 效率始终，生产效率高；
7) 加工力小，侧向力小，水刀无磨损；
8) 切割材料无玄色性，切割任何材料，特别是软、脆、硬、紧凑、热、易燃、难加工材料切削的优点是明显的；
9) 经济型好，水消耗量少，且成本低，设备维修费用低。
1.4 本文主要的工作
煤矿井下水切割机器的设计包括整体系统设计、增压缸参数的设计、喷嘴安装方法的设计等。
磨料水射流切割机的总体结构见图1.1。
图1.1 机器总体结构图
在本次设计中，高压水发生装置是整个系统设计的核心部分。然而在煤矿井下，是不能产生火花等危险因素的，所以本次设计须采用特殊方法。
2 水射流切割机器整体系统设计
磨料水射流的形成与超高压水的形成导致不同类型的水切割机。本章的重点就是确定下面要设计的水切割机的方案，为了确定要设计的水切割机的类型，我们将讨论几种不同类型的水切割机，讨论他们的区别和各自的特性。
2.1 磨料水射流的形成方式和特点
磨料水射流是一种高能量的射流，它是由高速流动的磨料水混合形成的，它通过将一定的磨料颗粒混合进入高速水流中，将射流的流动特征改变了，而且它还改变了对物体的作用方法。水射流他把高压水的动能给了磨料，并且把水射流的静压作用变成了对物体进行冲蚀或者进行磨削。通过这种方式，工作效率得到了很大的提升。因为磨料水射流只是对材料进行冲蚀加工，所以是不会让材料的物理化学和力学性能有所改变的。因为这个缘故，磨料水射流可以用来对切削热敏感。压力敏感，脆性，塑料，复合材料和易燃易爆物品的清洗、破碎和切削加工。磨料水射流有几下几种形成方式。
2.1.1 前混合磨料水射流
前混合磨料水射流的磨料与水的混合是在喷嘴前面的，示意图如图2.1所示。
图2.1 前混合式磨料水射流
1高压水射流2磨料控制阀3磨料截止阀4磨料槽5混合室6喷嘴
高压磨料槽内设有高压水射流和高压回路，高压磨料水射流高压磨料水射流与磨料混合
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