摘 要
前混合磨料射流是新型的水射流。在较低的压力下，它既可切割极坚硬的材料，又可以进行清洗，除锈。前混合磨料试验装置主要由电动机，减速器，柱塞泵，磨料罐，喷枪等五部分组成。近年来，磨料射流技术得到了迅速发展．目前已被广泛地用于机车车辆、矿山机械、冶金设备以及型材和机械零件的除锈工艺。与常用的喷丸除锈、化学及电化学除锈技术相比，具有除锈质量好、费用低和不污染环境等优点。该技术的基本原理是,将一定粒度的磨料加入高压水系统中,与高压水充分混合后经喷嘴喷出,形成具有高速度的磨料粒子流(即磨料射流)。与纯水射流相比,磨料射流将纯水连续射流对物料的静压作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用,作用效果大为改观。本次设计着重对装置的各组成部分进行了计算，校核，对其中的设计过程进行了详细的阐述，运用了AutoCAD绘画出了前混合磨料试验装置的总装配图和零件图。
关键词：前混合磨料试验装置，水射流，磨料射流
ABSTRACT
Pre-mixed abrasive water jet is a new type of water jet. At a lower pressure, it can cut very hard materials, but also to carry out the washing, rust. DIA test device by the motor, reducer, piston pump, abrasive cans, spray gun, such as five parts. In recent years, the abrasive water jet technology has been developing rapidly. Has now been widely used in rolling stock, mining machinery, metallurgical equipment, as well as profiles and mechanical parts of the rust process. Shot and common rust, chemical and electrochemical techniques rust with Rust-quality, low cost and non-pollution of the environment and so on. The basic principles of this technology is that the abrasive particle size will certainly join the high-pressure water system, with the full mixture of high-pressure water emitted by the nozzle, to form a high-speed stream of abrasive particles (or abrasive jet). Compared with the pure water jet, abrasive water jet to jet for the role of the material change of static pressure stream of abrasive particles on the material and the erosion of the high-frequency percussive role, the role of the effect of a vastly different situation. The design focuses on the various components of the device is calculated, check for which the design process in detail, using the AutoCAD drawing a pre-mixed abrasive total test device assembly drawing and parts diagram.
Keywords: Pre-mixed abrasive water jet，water jet，abrasive jet
前混合磨料试验装置的特点
该技术的基本原理是,将一定粒度的磨料加入高压水系统中,与高压水充分混合后经喷嘴喷出,形成具有高速度的磨料粒子流(即磨料射流)。
该机在应用上具有以下特点:
(1)对物料进行冷加工,不存在热变形、热硬化等热影响问题,排除了对周围环境发生火苗、引爆的可能性,因此,特别适用于化工厂、炼油厂、矿井下等易燃、易爆场合。
(2)对物料进行无震动作业,尤其适用于对脆性材料的加工。
(3)该机能产生高质量的磨料射流,因而作业效果、效率均佳。用作除锈机, 能使表面呈现出均匀的金属光泽,并可使表面致密;用于清砂,不但清理彻底,而且可对铸件表面起光饰作用,尤其对难以清理的凹部或中空的腔式铸件, 更能显示出特有的优越性。
(4)本机所使用的磨料为粒度较均匀的天然河砂或经加工的石英砂等,材料来源广泛、价格低廉。
(5)作业不产生粉尘,从根本上消除了对环境的污染和对工人健康的危害。
(6)该机喷枪或喷嘴工作机构与机体仅用一根软管连接,喷嘴运动自如,具有很大的灵活性,可按用户要求,设计配作辅助工作机构,使喷嘴能按要求的轨迹和速度行走。
前混合磨料试验装置总体方案的确定
2.1设计任务分析
2.1.1设计要求
前混合磨料射流就是在高压水管路中通过一定的技术手段加人适量的、具有一定粒度的磨料粒子，利用高压水的载带，使磨料粒子与水介质在高压管道内充分地进行掺混，然后通过喷嘴的加速，将混合浆体喷出形成具有极高速度的磨料粒子流—磨料射流。
主要技术指标：
工作台面尺寸：1m×0.8m； 压力：35Mpa ；流量：4.8m3/h；磨料开关手动可调，。
主要要求：
1、大胆创新，确定合理的总体方案、工作可靠、易于拆装、使用维护方便；
2、工作机构、传动及控制方案合理可行；
3、设计计算正确，标准件及设备选型合理；
4、图纸绘制要符合国家标准，布图合理，图面整洁、美观；
5、设计说明书符合相关规定，叙述清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。
2.1.2任务分析
该题目要求我们设计前混合磨料试验装置，该装置工作流程：接通电源、水源，启动高压泵组后，低压水被高压泵增压后经过高压胶管，流至磨料罐底部的三通，由此分为两路，一路经高压胶管进入磨料罐，使事先装入罐中的磨料部分流态化成沙浆，并经有控砂阀进入混合室，同时另一路水流也流入混合室，使砂、水在混合室中充分混合，然后经高压管流向喷枪，从喷枪中射出高能量密集的磨料水射流，高速冲蚀物料，以达到切割清洗的目的。（其工作原理图如下）该装置与纯水射流相比,磨料射流将纯水连续射流对物料的静压作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用,作用效果大为改观。前混合磨料射流较之一般引射式磨料射流(常称为后混合磨料射流),因磨料与水混合 均匀,磨料获得的能量高,对物料的作用效果更为突出,故其工作压力可大大降低。该设计题目的完成需要解决的以下几个主要问题：
A.减速器的设计;
B.柱塞泵的选择与设计；
C.磨料罐的壁厚计算与校核；
D.喷枪的设计以及刚度校核。
目 录 16000字
第1章 绪论…………………………………………………….1
1.1 课题来源和研究的意义………………………………………………………1
1.2 磨料水射流的类型……………………………………………………………2
1.3 混合磨料水射流的发展状况…………………………………………………2
1.4 前混合磨料实验装置的特点…………………………………………………3
第2章 前混合磨料实验装置总体方案的设计………………. 5
2.1 设计任务分析………………………………………………………………….5
2.1.1 设计要求…………………………………………………………………5
2.1.2 任务分析…………………………………………………………………5
2.2 设计过程内容分析…………………………………………………………….6
第3章 前混合磨料试验装置总体结构的设计………………..7
3.1 电动机的选择与确定…………………………………….. .7
3.1.1 选择电动机的类型和结构………………………………………………7
3.1.2 确定电动机的功率………………………………………………………7
3.2 增压系统的设计………………………………………………………………..7
3.2.1 概述………………………………………………………………………7
3.2.2 工作原理及其组成………………………………………………………8
3.2.3 增压泵的选择……………………………………………………………8
3.3 减速器的选择与校核 9
3.3.1 传动比的设计……………………………………………………………9
3.3.2选定齿轮精度、材料及齿数……………………………………………9
3.3.3按齿根弯曲强度计算……………………………………………………12
3.3.4几何尺寸计算……………………………………………………………13
3.4 磨料罐的设计与校核…………………………………………………………….13
3.4.1 压力容器磨料罐设计的基本要求………………………………………13
3.4.1.1 选择合适的结构形式…………………………………………13
3.4.1.2 合理选择结构材料……………………………………………14
3.4.1.3 满足结构强度的要求…………………………………………14
3.4.2 磨料罐的设计……………………………………………………………15
3.4.2.1 磨料罐材料选择…………………………………………….16
3.4.2.2 机构设计…………………………………………………….16
3.4.2.2.1 筒体结构的形式选择………………………………….16
3.4.2.2.1.1 筒体厚度的计算………………………………..17
3.4.2.2.1.1 筒体的强度校核计算……………………………17
3.4.2.2.2 封头结构形式的选择………………………………….18
3.4.2.2.2.1 封头结构设计…………………………………..19
3.4.2.2.3 焊缝的选择…………………………………………….21
3.4.2.2.3.1 焊缝方法………………………………………..21
3.4.2.2.4 管接头的设计计算…………………………………….21
3.4.2.2.5 阀门的选择…………………………………………….22
3.4.2.2.6 支架的设计…………………………………………….22
3.5 喷枪的设计与校核…………………………………………………………….23
3.5.1 概述……………………………………………………………………….23
3.5.2 选用喷嘴的要素………………………………………………………….23
3.5.3 磨料喷嘴的材料选择…………………………………………………….24
3.5.4 磨料喷嘴的主要参数的选择与设计…………………………………….24
3.5.4.1 喷嘴内径的确定………………………………………………..24
3.5.4.2 喷嘴收缩教的确定……………………………………………..25
3.5.4.3 喷嘴出口长度的确定…………………………………………..25
3.5.4.4喷嘴表面粗糙度的确定…………………………………………26
3.5.4.5 快速接管和接头的设计………………………………………..26
3.5.4.5.1 快速接管……………………………………………….27
3.5.4.5.2 喷嘴接头……………………………………………….27
结论 28
参考文献 29
致谢 30
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