本文關鍵詞：前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力特性及其調控技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磨料水射流加工技術是現(xiàn)代加工技術領域中,發(fā)展最為迅速且極具吸引力的特種加工技術之一。其中,后混合式磨料水射流技術因其實現(xiàn)相對容易,經(jīng)過近些年的發(fā)展,在實際工業(yè)應用中已趨于成熟。前混合式磨料水射流技術是一種固液兩相射流,射流束的發(fā)散程度較弱,且磨料顆粒在加速過程中可以獲得更多的能量,在相同的壓力和功率條件下,相對于后混合磨料水射流具有更強的切割加工能力。但由于技術實現(xiàn)的難度較大,發(fā)展速度相對緩慢。本文針對前混合磨料水射流技術的基礎理論和應用技術展開研究工作,以期在基礎理論問題研究的基礎上,進一步探索促使該技術在應用領域發(fā)展的相關技術問題。本文研究內容是江蘇省科學技術廳產(chǎn)學研前瞻性聯(lián)合研究項目“高速精密前混合磨料水射流切割系統(tǒng)研制”(編號:BY2013019-01)的一部分。本文通過理論分析的方法,結合實驗研究和系統(tǒng)仿真研究的手段,針對前混合磨料水射流系統(tǒng)的壓力參數(shù)展開相關研究工作。在本文中,構建起了針對系統(tǒng)壓力調節(jié)過程的數(shù)學模型,用以描述系統(tǒng)在啟停過程中壓力調節(jié)的基本特性,同時建立了預測系統(tǒng)啟動升壓過程耗時以及系統(tǒng)停止降壓過程耗時的預測模型,并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了相關數(shù)學模型的正確性。本文構建的前混合磨料水射流實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)的最大工作壓力為80MPa,并基于“理想”形式的PID控制算法實現(xiàn)了系統(tǒng)壓力的自動調節(jié)。本文系統(tǒng)研究了前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力自動調控系統(tǒng)的相關參數(shù)對系統(tǒng)運行性質的影響。基于此壓力自動調控系統(tǒng),可以實現(xiàn)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定控制和快速調節(jié),在啟動升壓過程中,可以極大的縮短升壓至穩(wěn)定工作壓力所需的時間,提高了前混合磨料水射流系統(tǒng)的工作效率。壓力自動調控系統(tǒng)在前混合磨料水射流系統(tǒng)中的成功應用有助于促進該技術的工業(yè)化應用。本文在前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力的理論研究和自動調控系統(tǒng)研究的基礎上,基于構建的自動調控系統(tǒng)實現(xiàn)了針對其系統(tǒng)壓力和高壓泵實時流量的在線監(jiān)控。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析可以得到前混合磨料水射流系統(tǒng)的運行狀態(tài),為該技術的工業(yè)化應用做了相關探索性研究。特別地,著重分析了磨料濃度及噴嘴磨損狀態(tài)對系統(tǒng)壓力和流量的影響,構建起了針對前混合磨料水射流中磨料濃度及噴嘴磨損狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。系統(tǒng)工作壓力是前混合磨料水射流系統(tǒng)最重要的參數(shù),本文著眼于其壓力調控的基本性質和應用技術,圍繞系統(tǒng)壓力特性的基本理論、系統(tǒng)壓力自動調控系統(tǒng)的建立、系統(tǒng)壓力和流量的監(jiān)測調控三個層次展開了系統(tǒng)的研究。不僅完整的描述了前混合磨料水射流系統(tǒng)中壓力調節(jié)變化過程的基本性質,并且建立了用于前混合磨料水射流系統(tǒng)的壓力自動調控系統(tǒng),實現(xiàn)了對系統(tǒng)工作過程和狀態(tài)的在線監(jiān)控,為該技術的工業(yè)化應用起到了積極的推進作用。
【關鍵詞】：磨料水射流 前混合磨料射流 系統(tǒng)工作壓力 壓力調節(jié) PID控制
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG664
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• Extended Abstract9-22
• 變量注釋表22-23
• 1 緒論23-35
• 1.1 磨料水射流技術概況23-27
• 1.2 磨料水射流加工技術的研究進展27-31
• 1.3 前混合磨料水射流技術的研究現(xiàn)狀31-32
• 1.4 研究目的及主要工作內容32-35
• 2 前混合磨料水射流系統(tǒng)的壓力特性35-52
• 2.1 前混合磨料水射流系統(tǒng)的構建35-36
• 2.2 前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力特性實驗36-38
• 2.3 前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力模型構建與解析38-49
• 2.4 前混合磨料水射流仿真系統(tǒng)搭建與實驗49-51
• 2.5 本章小結51-52
• 3 基于PID控制的前混合磨料水射流壓力調控系統(tǒng)52-70
• 3.1 基于PID調節(jié)的系統(tǒng)壓力控制模型52-56
• 3.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型56-64
• 3.3 前混合磨料水射流閉環(huán)控制實驗系統(tǒng)64-68
• 3.4 本章小結68-70
• 4 前混合磨料水射流壓力調控系統(tǒng)的實驗研究70-80
• 4.1 系統(tǒng)升壓過程調控實驗70-73
• 4.2 系統(tǒng)壓力的調節(jié)實驗73-75
• 4.3 磨料閥開關的監(jiān)控75-77
• 4.4 噴嘴阻塞狀態(tài)的調控77-78
• 4.5 系統(tǒng)泄漏狀況的調控78-79
• 4.6 本章小結79-80
• 5 前混合磨料水射流系統(tǒng)磨料濃度及噴嘴磨損的監(jiān)控實驗研究80-96
• 5.1 磨料的基本性質80-84
• 5.2 磨料濃度與系統(tǒng)壓力和流量的關系84-86
• 5.3 磨料濃度調節(jié)的基本方法86-87
• 5.4 磨料濃度的監(jiān)控實驗87-91
• 5.5 噴嘴磨損狀態(tài)與系統(tǒng)壓力和流量的關系91-92
• 5.6 噴嘴磨損的監(jiān)控實驗92-95
• 5.7 本章小結95-96
• 6 總結與展望96-101
• 6.1 總結96-98
• 6.2 展望98-101
• 參考文獻101-114
• 附錄114-140
• 作者簡歷140-142
• 學位論文數(shù)據(jù)集142

  本文關鍵詞：前混合磨料水射流系統(tǒng)壓力特性及其調控技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：474766