煤矿井下磨料水射流切割机切割性能试验研究

利用自行设计的煤矿井下磨料水射流切割系统对钢板进行切割实验,研究各切割参数（切割速度、驱动压力、切割靶距和磨料流量）对切割性能的影响规律,为今后开发研制煤矿井下用磨料水射流切割机提供一定的技术依据。试验结果表明：（1）系统驱动压力与切割深度呈线性变化关系;（2）综合考虑切割深度和切割效率,切割速度存在一个最佳范围;（3）切割靶距存在着一个最佳值;（4）磨料流量也存在一个最佳值。     

煤矿井下磨料水射流切割机的设计研究

本文在煤矿井下高瓦斯等危险环境中,基于水射流冷切割的特性,设计了一种前混合磨料水射流切割机系统,分析了使用该切割系统的安全性;提出了切割系统的设计原理和设计要求,对主要设计参数进行了分析计算。切割系统安装调试的正常运行表明:切割机的设计原理和计算准确可靠,对煤矿井下金属切割具有重要的现实意义。     

前混合磨料水射流连续加料系统设计与实验研究

针对现有前混合磨料射流系统不能实现磨料连续供给的问题,提出利用射流泵原理抽吸和混合磨料实现连续加料的新思路,即利用有压水从射流泵喷嘴以一定速度喷出而引起的负压场卷吸磨料进入射流泵内的混合腔,并与水混合后经喉管和扩散管进入高压胶管,最后经切割喷嘴加速后喷出,形成连续磨料水射流。为使系统性能最优,分析了连续加料系统的结构组成及工作原理,并设计了系统的结构与尺寸;运用数值模拟方法对影响连续加料与射流性能的主要因素——切割喷嘴与射流泵喷嘴面积比进行优化设计,分析了其对系统性能的影响规律,确定了其最优取值范围;通过室内压力测试、连续加砂及切割试验对系统性能进行了验证,结果表明,在合适的面积比结构下,该连续加砂系统在磨料入口能形成负压及足够的压力梯度,将磨料吸入并加速,且在切割喷嘴端仍然保留足够的静压转化为动能,实现前混合磨料水射流的连续高效作业。     

环保型可降解油墨色料的研究

通过对金属离子、显色母体进行筛选，并对显色母体进行化学修饰，可以制得多种色泽、并在温和条件下褪色的环保型可降解油墨色料。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.     

水射流切削钴结壳性能研究

建立了水射流系统的动力学模型,通过仿真研究获取了水射流系统参数与水射流切削性能的作用规律．仿真结果表明：水射流的有效作业距离为水射流的等速区长度;水射流的工作压力越高,水射流的出口速度越大;喷嘴的轴向射流速度变化与围压无关．开展了水射流切削钴结壳模拟料性能实验研究．实验结果表明：水射流切削钴结壳模拟料时存在一个门槛压力...     

新型磨料水射流钻头岩石钻进过程关键水力学参数研究

喷嘴直径、泵压、磨料浓度是磨料水射流辅助岩石钻进技术的关键水力学参数,这3个因素直接影响磨料射流的冲孔速度,从而影响磨料水射流钻头的破岩效率.通过理论分析建立了冲孔速度与关键水力学参数的关系式,并进行了磨料射流冲蚀灰岩试验.理论分析和试验结果表明:喷嘴直径对冲孔速度影响最大,其次是泵压和磨料浓度的影响.对试验数据进行回归分析,得到了方便现场应用的冲孔速度计算公式.本文的研究成果为新型磨料水射流钻头岩石钻进速度的选择提供了依据.     

磨料水射流切削皮质骨断面形貌特征研究

为探索磨料水射流切削过程中对皮质骨材料的切削机理,提高切削断面质量,分别以石榴石、氯化钠为磨料对皮质骨进行切削,对比不同切削方向下断面粗糙度变化规律以及微观划痕特征. 实验结果表明,断面粗糙度数值均呈现先减小后增大的特点,依据表面粗糙度数值将断面分为初始区、光滑区、粗糙区3部分. 当使用磨料为氯化钠,切削方向垂直于骨单元时,断面粗糙度平均值分别是切削方向平行和横向于骨单元时断面粗糙度平均值的1.74倍和1.70倍.当使用磨料为石榴石,切削方向垂直于骨单元时,断面粗糙度平均值分别是切削方向平行和横向于骨单元时断面粗糙度平均值的1.41倍和1.55倍. 切削过程中断面形成大量微米级划痕,对比氯化钠、石榴石2种磨料对断面划痕特征的影响,与石榴石相比,当使用磨料为氯化钠时,皮质骨切削断面划痕尺寸偏大,长度、宽度值跨度相近,划痕深度值跨度较大.     

高压水射流技术清洗刀具的研究

刀具是机械制造中用于切削加工的工具,表面热处理后易形成一层覆盖物影响其使用性能.主要研究了高压水射流技术清洗刀具,通过SEM、XRD测试得出刀具表面覆盖物为NaNO₃、Na₃H（CO₃）₂·2H₂O、Fe₂O₃、Fe₃O₄,形貌呈棒状、颗粒状等.为了清除这些覆盖物,采用DBG-1850Fg3型清洗机进行试验,发现在高压水压强为60 MPa、喷头直径为1.4 mm、清洗时间为60 s的条件下,表面的覆盖物可被清除.高压水射流清洗技术具有高效、环保等特点,是刀具表面清洗的发展方向.     

超声辅助微细磨料水射流加工系统的关键零部件研究

为提高磨料水射流的加工性能,研制了超声辅助微细磨料水射流加工系统,对加工系统的关键零部件进行了设计与分析。利用数值计算及ANSYS仿真软件设计了超声喷嘴装置,保证超声波能量与射流能量充分耦合,减少了能量损失。采用Fluent模块优化了磨料浆体供给装置,促进磨料与射流均匀混合,改善了磨料水射流的加工效果。     

影响变速箱再制造的关键因素分析

再制造作为一种新兴的产业有利于节约资源能源、降低产品制造成本和减少环境污染,文章对影响变速箱再制造的关键因素加以分析,说明再制造的加工过程,消除人们对再制造产品的误解.     

磨料射流切割井下套管的模拟实验研究

在围压实验架上模拟井下条件进行了围压、射流压力、横移速度、喷距和磨料浓度等参数对磨料射流切割影响规律的实验。结果表明,在0．5－1MPa围压下,切割效率最高;高射流压力、低横移速度、小喷距时切割效率较高;磨料浓度在30％－35％时切割效率最佳。建立了围压条件下的切割模型,从而为磨料射流用于井下套管切割的工业应用奠定了理论基础。     

前混合磨料的非淹没射流的水动力学研究

根据前混合磨料射流形成特点，提出了用单流体模型研究其水动力学结构。动用动量通量守恒定律，推导了轴心动压随靶距变化的关系式，并用试验作了验证。     

前混合式磨料水射流磨料颗粒运动的理论分析

应用液固两相流理论,分析前混合式磨料水射流磨料颗粒在高压水管路内输送过程中的轴向运动和横向运动,得出磨料颗粒在进入高压水管处和喷嘴处均产生轴向加速运动的结,并建立了轴向加速运动方程,求解表明,磨料颗粒在加速过程中需要一定的时间和空间,其速度以负指数形式趋近于高压管中水的速度,且在短时间内磨料颗粒的速度就能近似达到水的速度,磨料与水的混合液达到速度平衡状态,提出了重量、紊流运动时小漩涡垂直向到水的速度,料与水的混合液达到速度平衡状态,提出了重量,紊流运动时小漩涡垂直向上的份力,马格驽斯升力,颗粒尾迹间的作用力等是使磨料颗粒产生横向运动的力。     

脉冲磨料射流主要参数对切割性能的影响

通过实验，研究了淹没和非淹没状态下磨料浓度、振荡腔腔长、靶距等参数与脉冲磨料射流的切割和冲蚀性能的关系，对比分析了脉冲磨料射流与前混合磨料射流在相同实验条件下对花岗石、石灰岩等的切割、冲蚀性能。实验结果表明，脉冲磨料射流的最大切割深度和体积冲蚀速度在淹没状态下分别是前混合磨料射流的1.67倍和１.72倍,而在非淹没状态下为１.39倍和１.47倍。这对提高磨料水射流的切割效率、降低比能耗，扩大磨料水射流的应用范围奠定了基础。     

新型后混合磨料水射流喷嘴流场均匀性分析

针对目前后混合磨料喷嘴流场不均匀性问题,利用FLUENT仿真软件,对一种新型后混合磨料水射流喷嘴内部流场进行三维数值模拟. 通过比较喷嘴内部有无圆锥挡板的内部流场,分析圆锥挡板对流场均匀性的影响. 分析不同参数圆锥挡板喷嘴的喷射效果,得出新型后混合磨料水射流喷嘴不同参数结构对内部流场均匀性的影响规律,来提高后混合磨料水射流喷嘴中水和磨料混合均匀性. 分析结果表明：在保证出口仍具有较高速度的情况下,增大缩口直径,可以降低混合腔空气压力,改善液体在腔内聚集现象. 在此基础上,向混合腔中加入二次B样条曲线形状的圆锥挡板,当磨料入口采用斜入式与喷嘴轴线成45°时,出口体积分数最接近15%,体积分数波动最小,磨料与水混合均匀性大大提高. 通过正交试验分析多参数对磨料均匀性的影响,得到最优的结构参数.     

磨料水射流旋转切割岩石深度计算模型

针对地下洞库结构防护设计,需对洞库围岩实施人工致裂,从而在围岩中构建人工裂隙群以达到抗爆消波的目的,提出利用环形磨料水射流切割围岩施工方法。根据磨料颗粒去除非岩石材料体积模型,推导了磨料粒子对岩石的体积去除量与磨料速度关系模型;基于磨料射流切口形状假设了环形磨料射流切割深度估算模型,并与已有数据进行对比验证了模型的有效性;定义磨料射流在外流场的流量衰减系数,提出了磨料射流岩石极限切割深度计算方法,通过算例分析了特定工况下磨料水射流切割砂岩及花岗岩的理想极限深度,得到磨料水射流对岩石的切割半径满足围岩人工割缝半径目标。研究表明:磨料水射流对花岗岩的制缝深度约为切割砂岩的55.7%;使用磨料水射流进行围岩割缝在工程应用中具备施工可行性。