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目前為水切割系統(tǒng)提供高壓的方法主要兩種一種是直接采用往復(fù)式三柱塞泵將水加壓到高壓或者超高壓值的方法。它省去了油壓系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,維護(hù)方便等特點(diǎn),但是這種方法加壓的效率較低,僅能用于壓力低于以下的水射流切割既純水切割中,不適用于超高壓磨料水切割技術(shù)的場(chǎng)合。

另一種是目前被國(guó)內(nèi)外水切割系統(tǒng)中廣泛使用的柱塞泵與增壓器集合的方式,其系統(tǒng)構(gòu)成主要包括油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、增壓恒壓系統(tǒng)等組成。其關(guān)鍵裝置是將水壓增至工作壓力的增壓器,其增加壓力的大小可通過(guò)調(diào)整油壓系統(tǒng)作用在大活塞上的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)

水射流的動(dòng)力源系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)水切割機(jī)的動(dòng)力源系統(tǒng)是由油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、增壓恒壓系統(tǒng)等幾部分組成的,油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)為低壓系統(tǒng),增壓恒壓系統(tǒng)是動(dòng)力源的核心。

油壓系統(tǒng)與供水系統(tǒng)

油壓系統(tǒng),也叫低壓油系統(tǒng),它是整個(gè)動(dòng)力源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它的主要工作過(guò)程為,油泵從油箱抽取液壓油,通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾,再經(jīng)過(guò)單向閥、油路管后進(jìn)入換向閥中,其供油方向由換向閥自動(dòng)控制。

供水系統(tǒng)的供給過(guò)程與油壓系統(tǒng)的供給過(guò)程大致相同,水泵從水箱中抽取水,在通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾處理并加入防銹添加劑等,然后再?gòu)膯蜗蜷y、水路管線經(jīng)過(guò)進(jìn)水孔進(jìn)入高壓腔。

增壓恒壓系統(tǒng)

增壓器增壓器在整個(gè)水切割系統(tǒng)中扮演轉(zhuǎn)換器的角色,通過(guò)增壓器可以把低壓水轉(zhuǎn)換為高壓水用于對(duì)加工對(duì)象的切割。目前的磨料水射流壓力在一的場(chǎng)合中經(jīng)常使用這種裝置增壓器的缺點(diǎn)是裝置構(gòu)成比較復(fù)雜,水流量小,產(chǎn)品價(jià)格較高。

增壓器的增壓過(guò)程低壓油通過(guò)導(dǎo)油孔進(jìn)入往復(fù)式增壓器低壓油缸中低壓腔的一側(cè),推動(dòng)活塞體進(jìn)行運(yùn)動(dòng),進(jìn)而使一端高壓腔的壓力升高,從而使此端高壓腔內(nèi)的水形成高壓水后,進(jìn)入穩(wěn)壓器內(nèi)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到接近油缸端頭時(shí)觸動(dòng)觸發(fā)器,與該觸發(fā)器相連的行程開(kāi)關(guān)傳感器被激發(fā),發(fā)出信號(hào)控制換向潤(rùn)換向供油,使活塞向相反的方向運(yùn)動(dòng)。如此反復(fù),此換向閥使增壓器低壓油缸的左右兩端油孔周期性排油與供油,從而驅(qū)動(dòng)增壓器的活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其具體結(jié)構(gòu)如圖所示

增壓器的的增壓比增壓器的的增壓比即為大小活塞面積之比,其壓力增加值

符合公式

典型的增壓比從到。當(dāng)選定柱塞泵后,增壓比既為一定值,但是通過(guò)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)作用在大活塞上的輸入油壓,可以調(diào)節(jié)增壓器小活塞端的輸出水壓。同時(shí),柱塞式增壓器增壓比與系統(tǒng)的壓力波動(dòng)也有著直接的關(guān)系,系統(tǒng)壓力波動(dòng)值與增壓比呈正比例關(guān)系。增壓比比值較小時(shí),增壓器高壓腔與低壓腔的壓力差小,低壓沖擊平穩(wěn),并且柱塞式增壓器單向行程時(shí)間較長(zhǎng),水射流壓力變化相對(duì)穩(wěn)定,系統(tǒng)壓力波動(dòng)值較低。試驗(yàn)表明,增壓比值在一時(shí)既能滿足一般工業(yè)切割的要求。

穩(wěn)壓器利用油壓作為動(dòng)力源,柱塞式增壓器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)不快捷。因此,在使用柱塞式增壓器時(shí)不能避免在腔內(nèi)頂端處發(fā)生壓力瞬間下降的現(xiàn)象,如果將此高壓水直接送至噴嘴,那么噴嘴出來(lái)的射流壓力將會(huì)是脈動(dòng)的,這對(duì)管路系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生周期性振蕩。同時(shí),水在壓力下的壓縮率能夠達(dá),從而導(dǎo)致柱塞桿在走過(guò)整個(gè)行程后才會(huì)高壓水輸出。

頻繁的壓力波動(dòng)和水流量的變化,勢(shì)必造成水射流缺乏穩(wěn)定性。為了在系統(tǒng)的使用過(guò)程中獲得穩(wěn)定的高壓水射流,最簡(jiǎn)單的方法就是在增壓器與噴嘴回路之間設(shè)置一蓄能器,消除水壓脈動(dòng),達(dá)到恒壓目的。

蓄能器是一個(gè)安裝在噴嘴和增壓器之間的緩沖、減震裝置,能補(bǔ)償柱塞式增壓器的壓力降,是穩(wěn)定系統(tǒng)工作壓力的關(guān)鍵部件。通常通過(guò)穩(wěn)壓器可將水射流脈動(dòng)量控制在5%之內(nèi)。

蓄能器實(shí)際上是一個(gè)有一定容積的高壓容器,從理論上講,其體積越大,穩(wěn)壓效果越好,但從實(shí)用的角度考慮,不可能將蓄能器做的太大,其原因之一是它將帶來(lái)體積和重量的增加,其二是壓力的增長(zhǎng)有一定的滯后作用。通常取容器的容積在一之間即可滿足其切割系統(tǒng)要求。