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1、毕业设计(论文)开题报告题目：水泥混凝土超高压切割试验设备设计-高 压发生系统设计 课 题 类 别： 设计 论文学 生 姓 名： 辛震松学 号：200721050212班 级：机制2班专业（全称）：机械设计制造及其自动化指 导 教 师：李自光2010年 3 月1、 本课题设计（研究）的目的： 1、 利用在大学四年中学到的机械等有关方面知识在指导老师的指导下设计出一套完整的高压水切割装置。2、 掌握如何利用增压器将净化后的低压水经过增压装置后变成成高压水。3、 理解高压水切割水泥混凝土路面时不会出现局部损坏及如何快速整齐切割病害处而不损坏周边良好路面 切割原理。 4、学会查询参考文献设计出一些简
2、单的机械装置。 2、 设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）： 随着作用于交通基本设施上的荷载越来越大以水泥混凝土为主要材料做面层的水泥混凝土路面也得以高速的发展。水泥混凝土路面在我国开始使用时间较早,应用范围很广,高速公路、城市道路、机场跑道、车站码头、乡间道路等处均铺设水泥混凝土路面。我国是水泥生产大国,特别是近年来水泥市场产大于销,形成买方市场,在这种情况下,发展水泥混凝土路面有着良好的经济效益和社会效益。在基础设施建设中,沥青混凝土路面越来越多地使用在交通基础设施中。在人们的传统的观念里,很多人认为沥青路面比水泥路面更经济、更舒适,对水泥混凝土路面产生了怀疑甚至否定,但综合考虑路面的施
3、工养护以及环保因素后,水泥混凝土路面更具有优势和发展前景。 因为水泥路面的大范围建设，对它日后的如何养护好也显的至关重要了。由于路面的超载，养护不善等等因素，使路面产生病害后不能快速高效地维修损坏的路面，影响公路运输的畅通，对于保障国民经济的快速发展产生负面影响。因此研发出一种科学地处理水泥混凝土路面病害的养护方法和先进的设备已成为当前水泥混凝土路面维修领域的当务之急。而本课题就是利用高压水切割水泥混凝土路面时不出现局部损坏及快速整齐切割病害处而不损坏周边良好路面。水切割已经成为一项成熟的切割技术，做到了高度专业、智能集成化、产业化。水切割、激光切割、等离子切割、线切割相互补充，成为新型的切割
4、技术不可分割组成部分。一套完整的水刀切割设备主要由超高压发生器、水刀切割头装置、水刀X-Y平面切割台、CNC控制器及CAD/CAM软件包几大部分组成。成立于1974年美国福禄国际股份有限公司至今为止已出货6000套水刀系統及800套以上加砂水刀系統至全世界超过45个国家的客户，以其过硬而实用的技术成为超高压水射流技术的世界领导者。美国KMT与Accstream公司的超高压发生器与水切割头装置以使用简便、智能化设计、和高可靠性而闻名，意大利 Belotti（贝罗蒂）、瑞士百超、瑞典沃尔特杰都是数控水切割平台优秀供应集成商。众多国内外水切割生产、制造商、集成商都从各自角度推动水切割技术不断向前发展
5、，总的发展趋势就是更快切割速度、更低成本、更深、更广切割领域，巨大的中国市场处于各商家发展战略中举足轻重的作用。高压水射流切割原理是：经净化后的水，进入水高压发生装置，将水压提高到一定压力后，经过控制阀送到喷嘴，形成能量高度集中的高速射流束（射流在喷嘴出口速度一般超过音速），即可对材料进行切割。而本课题就是高压水发生系统装置，此装置采用的是双作用液动增压器式高压发生装置。其原理为：由低压液压油在油泵作用下进入油缸，推动液压活塞运动（推到活塞杆右极限位置），与此同时，与之相连接的增压活塞杆使高压缸内的水增压。低压水由潜水泵从水箱中抽出，经过进水单向阀进入高压缸，在增压活塞杆作用下被压缩，能量急剧
6、增加，高压水经出水单向阀排出。在两个反向增压活塞杆的作用下，当一个处于吸入行程时，另一个处于排出行程，周期性往复运动形成连续波动的高压水射流。显然增压能力是在降低有效能量的基础上得到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并不能增大输出的能量。3、 设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：目前高压水流切割技术在应用还处于探索和提高阶段，存在许多制约其发展的瓶颈问题： 1、 面临的一个关键。低压水由单向阀进入高压缸中，被增压活塞杆快速挤压，压力迅速增高，高压缸受到很高的脉动压力。所以对高压缸的尺重要问题就是高压缸材料选择的难题，高压缸是高压水产生的装置和核心部分，其性能好坏是水切割站
7、的成败寸，材料要求比较高。考虑增压活塞杆的滑动顺畅，高压缸内径比增压活塞杆直径大，高压缸将承受很高压力，受力复杂，所以一般的薄壁缸体无法满足需要，从而选用厚壁缸体。2、高压发生装置中的液压油的密封也是个重要问题。如果装置中密封措施没做好可能将导致高压水达不到预定的正常工作压力200MPa，最高至250MPa。对于增压器中的水又不能封死，要不就达不到持续供应高压水的效果，故而此装置中我们将采取动态密封。由于动态密封结构的密封性能随着压力的增高而随动增强，是一种反馈密封。它的密封间隙不是恒定的，在压力小的时候间隙大一些（但是依然满足密封要求），随着压力的增大，特定设计的结构使密封圈径向压力增大，从
8、而使密封间隙减小，达到可靠的密封效果。同时，因为高压缸中水压非常的高，所以只从用组合密封件仍然无法完全阻止高压水的深透，此时可以相当于组合密封件的“失效”，因此在组合密封件靠近高压水的一侧，留有空腔加注密封膏，实现动态密封。加注密封膏采用液压缸提供巨大压力，自动加注。动态密封结构是由一对外密封套，内密封套和挡圈组合而成。在组合密封件外端，加注密封膏，实现动态密封。 3、在高压水发生装置中液压油的清洁和冷却问题，由于在增压器中需进入低压油后经压缩之后形成高压油，油液的温度也就会升的很快。我们采取措施是在增压器的进口精滤油器出口处粗滤油器达到油液的清洁作用，而出口处油液先经流回油箱在段时间在回进口
9、处重复使用及起到冷却作用，并定时的更换新的液压油。 4、 设计（研究）进度计划：毕业设计（论文）工作进度计划表序号毕业设计（论文）工作任务工作进度日程安排周次12345678910111213141516171819201查阅资料，翻译英文文献2毕业实习3总体方案设计、计算4绘制总图5绘制系统图6绘制零件图7整理说明书8准备答辩9答辩10五、参考文献：主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）1. 筑路机械设计手册 何挺继等主编 人民交通出版社 2. 机械设计手册(共四册) 化工出版社3. 水泥混凝土路面试验手册4. 电气工程设计手册5. 工程机械构造图册 同济大学刘希平主编 机械工业出版社
10、6. 液压工程手册7. 英汉技术字典8. 徐丽梅，贾明峰，愈涛.磨料水射流切割参数模型的研究.机械工程师，2002,6,29309. 杨清文，卢松升.前混合磨料射流水下切割混凝土的试验研究.矿山机械，2001,6,242510. 刘美仙.浅谈液压系统中的密封装置.福建轻纺.2004，185（10），293211. 胡忆沩.动态密封技术.北京：国防工业出版社.1998，32312. 颜荣庆，李自光，贺尚红.现代工程机械液压与液力传动.北京：人民交通出版社.2001，767813. Z.Guo,M.Ramulu,M.G.Jenkins.Analysis of the Waterjet contac
11、t/impact on target material.Optics and Lasers in Engineering,2000,33:12113914. Ashforth Frost S,Jambunathan K.Numerical prediction of semi-confined jet impingement and comparison with experimental data.Int.J.Numerical Methods in fluids,1996,23,295306指导教师意见签名： 月 日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月 日 推进学校内涵建设深化年各项工作和“三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊
