河北锐迅水射流技术开发有限公司 河北省保定市 071000
摘要：在煤矿生产过程中，由于井下属于高瓦斯的危险环境，而水射流具有“冷”的特点，因此，有关设计研究人员研究了一种便携式的前混合磨料水射流切割系统。便携式水射流切割机在设计过程中，主要选取驱动压力、切割靶距、磨料流量、切割速度等作为主要的工艺参数，并对液动控制系统进行了详细分析，希望对相关人士有所帮助。
关键词：便携式；水射流切割机；设计
前言
便携式水射流切割机采用的是高压水射流技术，对高瓦斯环境下的金属设备进行切割，其是一种较为安全的切割方式。并且在纯水中加入磨料，采用前混合方式切割，可以极大地提高切割效果。同时，由于水射流切割无需直接接触切割工件，反作用力较小，能够很好地保护施工人员，因此，便携式的煤矿井下用水射流切割机的设计具有十分重要的现实意义。
1设计流程分析
便携式水射流切割机的设计也是需要按照机械工程设计的流程来进行。一般情况下，其设计流程为：第一，产品规划。在设计的过程中，首先需要确定设计的对象，并对其展开相关的调研和预测，论证新产品开发的必要性以及可行性；明确设计目标完成设计任务书。第二，总体方案设计。主要是根据设计任务书，进行功能目标分解寻求功能原理解法；拟定总体方案，进行执行系统、传动系统等设计形成多种可行性方案。对各可行方案进行运动规律、机构型式、造型以及色彩等方面的设计。对各可行方案进行评价，选择最优方案。第三，结构设计。拟定传动系统、执行系统的具体方案。设计零部件的结构，确定零部件之间的相对位置及联接方式；确定零件的材料、尺寸公差等技术要求。绘制总装图、部装图及零件图，编制设计说明书。第四，施工工艺设计。制定零件的加工工艺流程以及检验标准，必要时还需进行专用工具、夹具以及模具的设计。制定装配、调试、性能测试的技术文件。以下选取其中的两个重要环节进行设计分析。
2便携式水射流切割机的设计
2.1切割系统介绍
如图1所示，本文所设计的便携式切割机主要由水箱、隔爆型电机、高压水泵、磨料混合装置、高压喷枪等组成。工作原理和操作流程如下：首先将高压水泵中的清水增加压力至35MPa，并通过高压水分配管路将高压水分成2路，一路是平衡水路，一路是引射水路。磨料混合装置中的磨料在高压水作用下流态化，并向下流动至位于磨料混合装置下方的混合腔；引射水路使磨料与高压水混合均匀后，由混合腔另一侧输出，并与平衡水路的高压水汇合，形成高压磨料浆液送往喷枪；喷嘴小孔将高压磨料浆液喷出，从而形成能量密度极强的高速磨料水射流，最终完成切割作业。
2.3高压水射流发生装置及其液动控制系统
图2为高压水射流发生装置的液动控制系统。双作用增压缸26是产生高压水射流的核心部件，该部件的内部空腔被活塞分割为水腔和油腔，和水腔相连接的系统介质为相对洁净的水并构成高压水系统，和油腔相连接的系统介质为液压油并构成液压传动和控制系统。其工作原理是：启动内燃机液压泵4进行工作，液控换向阀9从左位接入，液压油经过单向阀10进入到双作用增压缸26左油腔，并推动活塞向右运动，增压缸右油腔的油液经调速阀12回油箱，活塞向右运动速度由调速阀12调定。与此同时，启动内燃机水泵22工作，当活塞向右运动时，增压缸左水腔负压吸水并由水泵提供，增压缸右水腔产生高压水经单向阀19压出进入水切割系统。当活塞向右运动并压到顶杆柱塞阀15时，顶杆柱塞阀中的高黏度液压油会经过油管16使液控换向阀8右位接入，液压泵提供的液控油经减压阀5减压后接入液控换向阀9右位并推动其换位使其右位接入，这时液压泵提供的压力油经单向阀13进入增压缸右油腔并推动活塞向左运动，增压缸左油腔的油液经调速阀11回油箱，活塞向左运动速度由调速阀11调定。增压缸的右水腔负压吸水，左水腔产生高压水，并经过单向阀18压出，最后进入到水切割系统中。当活塞向左运动压到顶杆柱塞阀14时，顶杆柱塞阀中的高黏度液压油经油管17使液控换向阀8左位接入，液控油经减压阀5减压后接入液控换向阀9左位，并推动其左位接入，如此循环之下，就会继续供给水切割系统。
图2 高压水射流发生装置的液动控制系统
结束语
总之，便携式水射流切割机在切割金属材料时，属于冷切割方法，在高瓦斯环境下使得工作人员的安全有保障，因此其对于提高煤炭安全生产具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]陆峰峰，郭楚文，赵韡，董自信，夏爽.煤矿井下便携式水射流切割机的设计及实验研究[J].煤矿机械，2012，33（07）：62-63.
[2]周大鹏，段雄，江山.前混合原理用于井下便携式水射流切割机设计中的特点分析[J].煤矿机械，2013，34（06）：62-64.
[3]何峰，杨大春.便携式矿井用水切割机的研究及其控制系统设计[J].机床与液压，2016，44（22）：121-122+159.
论文作者:曹吉月,裴翼得
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：高压论文; 切割机论文; 磨料论文; 水射流论文; 液压油论文; 活塞论文; 单向阀论文; 《基层建设》2018年第2期论文;