基于SIMULINK的水射流动态特性仿真

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1、!""#年$月机床与液压(789!""#第%&卷第$期’()*+,-.//01*234(50+)6:;<9%&,;9$!基于6+’50+,@的水射流动态特性仿真雷玉勇!宋清俊!杨桂林!贾强!邱刚!马超"西华大学机械工程与自动化学院特种加工研究所!四川成都‘=""%A#摘要!由于超高压发生器的瞬时压力脉动导致水射流的出口速度不稳定!进而严重影响水射流机床的加工质量"本文以某型水射流切割机床为研究对象!建立其水射流增压系统的数学模型!应用’(.0(W中的动态仿真工具软件包6+’5]0+,@!对超高压增压系统的压力脉动和高速水射流的出口速度进行仿真研究"通过仿真研究!为改善水射

2、流系统的动态性能提供了依据"关键词!水射流#机床#增压系统#仿真#6+’50+,@中图分类号!.*=%#9D".*%!!".>‘ABB文献标识码!(BB文章编号!=""=C%DD=#!""#$$C=!&C$U5B"%*&J*B5)$,*-.-20;.$B*&3"%2-%B$.&"-2D$,"%V",6$#"4-.JAK[YAU:0-+2VT;GH!6/,EfFGHPVG!2(,EEVF

3、IVJG‘=""%A!)IFGJ%89#,%$&,&.INQN<;XFST;^JSN8PNSFRVGRSJZ

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5、超高压发生器可以输出水射流技术利用换能器000喷嘴!将水介质的压比直驱式柱塞泵更高的压力$取决于增压比%"实际力能转换成高速水射流束的动能"通过在水射流中添上两种超高压发生器的瞬时输出压力都是脉动的!因加固体磨料$(Z8JRFQN%!便形成具有高穿透能力的磨此所形成的水射流出口速度是不稳定的"在高速精密料水射流$(Z8JRFQNLJSN8hNS!(Lh%"由于磨料水射切割工艺中!水射流出口速度的细微变化都会在工件流具有切割加工高硬度)高脆性)高韧性等难加工材切割断面留下痕迹!甚至产生沟槽)纹路)锥度等"料以及复合材料的能力!因此已经逐步成为一种先进针对这个问题!本文以某型

6、水射流切割机床为对象!机械加工工具"在航空航天)机械制造)汽车)国防)通过建立其水射流系统的数学模型!应用’(.0(W军工和核工业等工业领域得到愈来愈广泛的应用"中的动态仿真工具软件包6+’50+,@对超高压发生器磨料水射流实质上是液固两相介质流"已有的研的压力和水射流出口速度进行仿真研究"究表明!磨料水射流切割材料$尤其是金属材料%时!具有很高动能的固体磨料粒子起主导作用!而高#"水射流切割机床水射流系统的数学模型速水射流起辅助作用"具体来讲!高速水射流主要起某水射流切割机床主要构成如图=所示!它主要加速磨料粒子和冷却工件的作用"因此!水射流的速由变量柱塞泵)溢流阀)电

7、磁换向阀)往复式增压度对磨料水射流的切割性能具有决定作用"一般来缸)超高压蓄能器)磨料供给系统和喷嘴组件等组讲!水射流速度越高!它对固体磨料粒子的加速性越成"根据该水射流切割机床参数!液压泵最大出口压好!磨料粒子获得的动能越大!磨料射流的切割能力力为%=9&’>J!增压器的增压比为="d=!则增压器越强#反之!切割能力越弱"从制造工艺角度看!磨可以把普通水增压至%""’>J以上!配置"9!‘YY直料水射流切割能力越强!对同一种材料其切割工件厚径的宝石喷嘴!水射流出口速度可达D""Y?R左右"度越大!效率越高#另一方面!切割断面