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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)的場合。

另一種是目前被國內(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)

水射流的動力源系統(tǒng)構(gòu)成

整個水切割機(jī)的動力源系統(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),它是整個動力源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它的主要工作過程為,油泵從油箱抽取液壓油,通過過濾器進(jìn)行過濾,再經(jīng)過單向閥、油路管后進(jìn)入換向閥中,其供油方向由換向閥自動控制。

供水系統(tǒng)的供給過程與油壓系統(tǒng)的供給過程大致相同,水泵從水箱中抽取水,在通過過濾器進(jìn)行過濾處理并加入防銹添加劑等,然后再從單向閥、水路管線經(jīng)過進(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水切割系統(tǒng)中扮演轉(zhuǎn)換器的角色,通過增壓器可以把低壓水轉(zhuǎn)換為高壓水用于對加工對象的切割。目前的磨料水射流壓力在一的場合中經(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)品價格較高。

增壓器的增壓過程低壓油通過導(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),推動活塞體進(jìn)行運(yùn)動,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)動到接近油缸端頭時觸動觸發(fā)器,與該觸發(fā)器相連的行程開關(guān)傳感器被激發(fā),發(fā)出信號控制換向潤換向供油,使活塞向相反的方向運(yùn)動。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)動增壓器的活塞組往復(fù)運(yùn)動。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,柱塞式增壓器增壓比與系統(tǒng)的壓力波動也有著直接的關(guān)系,系統(tǒng)壓力波動值與增壓比呈正比例關(guān)系。增壓比比值較小時,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間較長,水射流壓力變化相對穩(wěn)定,系統(tǒng)壓力波動值較低。試驗(yàn)表明,增壓比值在一時既能滿足一般工業(yè)切割的要求。

穩(wěn)壓器利用油壓作為動力源,柱塞式增壓器的往復(fù)運(yùn)動不快捷。因此,在使用柱塞式增壓器時不能避免在腔內(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,那么噴嘴出來的射流壓力將會是脈動的,這對管路系統(tǒng)會產(chǎn)生周期性振蕩。同時,水在壓力下的壓縮率能夠達(dá),從而導(dǎo)致柱塞桿在走過整個行程后才會高壓水輸出。

頻繁的壓力波動和水流量的變化,勢必造成水射流缺乏穩(wěn)定性。為了在系統(tǒng)的使用過程中獲得穩(wěn)定的高壓水射流,最簡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,達(dá)到恒壓目的。

蓄能器是一個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。通常通過穩(wěn)壓器可將水射流脈動量控制在5%之內(nèi)。

蓄能器實(shí)際上是一個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體積和重量的增加,其二是壓力的增長有一定的滯后作用。通常取容器的容積在一之間即可滿足其切割系統(tǒng)要求。