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水刀高壓結(jié)構(gòu)件工作特點(diǎn)及要求
實(shí)際高壓結(jié)構(gòu)件幾何模型復(fù)雜，工作環(huán)境差，有多種工況。為了能高效的建立有限元模型，在不影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性的前提下，需對(duì)高壓結(jié)構(gòu)件幾何模型及工況進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。圖2-1為關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件實(shí)物圖，圖2-2為高壓系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。
表2.1為關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件CAD模型及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，列出了七個(gè)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件的CAD模型，名稱(chēng)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。表2.2為關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件使用要求及常見(jiàn)破壞形式和影響，分別列出七個(gè)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件的使用要求，常見(jiàn)破壞形式及產(chǎn)生的影響。
如圖2-1所示為左缸蓋、高壓缸、堵塞、端蓋、高壓鋼管及蓄能器的實(shí)物圖，高壓結(jié)構(gòu)組件為左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。下面簡(jiǎn)述各個(gè)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件工作特點(diǎn)及要求:
(1)從圖中可以看到，左缸蓋底面通過(guò)螺栓固定在支撐臺(tái)上，左缸蓋左端面被四個(gè)對(duì)稱(chēng)的螺母固定，底部通過(guò)螺釘固定在工作臺(tái)上。左缸蓋受到高壓缸施加的螺紋處的合力的作用，為了平衡螺紋處的合力的作用，通過(guò)拉桿螺母限制螺紋側(cè)端面。由于高壓缸內(nèi)推桿周期性來(lái)回移動(dòng)擠壓低壓水，導(dǎo)致左缸蓋、高壓缸、堵塞和端蓋等受到周期性力的作用。因此要求左缸蓋、高壓缸及端蓋等高壓結(jié)構(gòu)件，不僅要能承受靜態(tài)力的作用，
且在周期力的作用下能長(zhǎng)期正常工作不被破壞。
(2)高壓缸右端通過(guò)螺紋與左缸蓋內(nèi)螺紋配合，左端通過(guò)外螺紋與端蓋內(nèi)螺紋配合，高壓缸內(nèi)部受到高壓水壓作用。由于高壓水的壓力較高，因此對(duì)高壓缸靜強(qiáng)度有較高要求。
(3)堵塞夾在高壓缸和端蓋之間，可參考下圖2-3中堵塞位置。堵塞右端面與高壓缸左端面貼合，左端面與端蓋內(nèi)孔端面貼合。推桿左移擠壓低壓水時(shí)，堵塞低壓進(jìn)水口單向閥閉合，高壓水從出水口經(jīng)高壓鋼管流向其他高壓結(jié)構(gòu)件。推桿右移，單向閥開(kāi)啟，低壓水進(jìn)入高壓缸。因此，堵塞在推桿左移擠壓低壓水產(chǎn)生高壓水時(shí)，堵塞會(huì)受到高壓水的壓力和端蓋施加的力的作用。因此對(duì)堵塞的右端面及高壓出水口處強(qiáng)度有較高要求。
(4)端蓋右端面內(nèi)螺紋與高壓缸外螺紋配合，內(nèi)孔另一個(gè)端面與堵塞貼合。當(dāng)推桿左移產(chǎn)生高壓水時(shí)，端蓋受到堵塞及高壓缸施加的力的作用。由于端蓋的受力及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致端蓋受到較大的剪力作用。因此，對(duì)端蓋也有一定的靜強(qiáng)度要求。
(5)高壓水流經(jīng)堵塞從高壓缸流出，再通過(guò)高壓鋼管流向其他零部件。高壓鋼管作為高壓水流向其他元器件的通路，對(duì)其本身就有強(qiáng)度和壽命的要求。
(6)蓄能器左右兩端固定在高壓發(fā)生器框架上，兩端與蓋板通過(guò)螺釘配合，蓄能器內(nèi)部受到高壓水的作用。因此對(duì)蓄能器靜強(qiáng)度有要求。
(7)水開(kāi)關(guān)閥體起到控制水流的作用，通過(guò)閥體內(nèi)螺紋與切割頭處其他零部件配合固定在機(jī)床上。閥芯關(guān)閉時(shí)，僅閥體進(jìn)水口處會(huì)受到高壓水的作用;閥芯打開(kāi)后，進(jìn)水口和出水口都會(huì)受到高壓水的壓力。水開(kāi)關(guān)閥體在啟閉時(shí)，水壓會(huì)發(fā)生較大的躍變，對(duì)閥體會(huì)產(chǎn)生沖擊。因此，對(duì)閥體的強(qiáng)度有很高的要求，要能夠承受瞬時(shí)的沖擊力。
如圖2-1所示為左缸蓋、高壓缸、堵塞、端蓋、高壓鋼管及蓄能器的實(shí)物圖，高壓結(jié)構(gòu)組件為左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。下面簡(jiǎn)述各個(gè)關(guān)鍵高壓結(jié)構(gòu)件工作特點(diǎn)及要求:
(1)從圖中可以看到，左缸蓋底面通過(guò)螺栓固定在支撐臺(tái)上，左缸蓋左端面被四個(gè)對(duì)稱(chēng)的螺母固定，底部通過(guò)螺釘固定在工作臺(tái)上。左缸蓋受到高壓缸施加的螺紋處的合力的作用，為了平衡螺紋處的合力的作用，通過(guò)拉桿螺母限制螺紋側(cè)端面。由于高壓缸內(nèi)推桿周期性來(lái)回移動(dòng)擠壓低壓水，導(dǎo)致左缸蓋、高壓缸、堵塞和端蓋等受到周期性力的作用。因此要求左缸蓋、高壓缸及端蓋等高壓結(jié)構(gòu)件，不僅要能承受靜態(tài)力的作用，
且在周期力的作用下能長(zhǎng)期正常工作不被破壞。
(3)堵塞夾在高壓缸和端蓋之間，可參考下圖2-3中堵塞位置。堵塞右端面與高壓缸左端面貼合，左端面與端蓋內(nèi)孔端面貼合。推桿左移擠壓低壓水時(shí)，堵塞低壓進(jìn)水口單向閥閉合，高壓水從出水口經(jīng)高壓鋼管流向其他高壓結(jié)構(gòu)件。推桿右移，單向閥開(kāi)啟，低壓水進(jìn)入高壓缸。因此，堵塞在推桿左移擠壓低壓水產(chǎn)生高壓水時(shí)，堵塞會(huì)受到高壓水的壓力和端蓋施加的力的作用。因此對(duì)堵塞的右端面及高壓出水口處強(qiáng)度有較高要求。
(4)端蓋右端面內(nèi)螺紋與高壓缸外螺紋配合，內(nèi)孔另一個(gè)端面與堵塞貼合。當(dāng)推桿左移產(chǎn)生高壓水時(shí)，端蓋受到堵塞及高壓缸施加的力的作用。由于端蓋的受力及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致端蓋受到較大的剪力作用。因此，對(duì)端蓋也有一定的靜強(qiáng)度要求。
(6)蓄能器左右兩端固定在高壓發(fā)生器框架上，兩端與蓋板通過(guò)螺釘配合，蓄能器內(nèi)部受到高壓水的作用。因此對(duì)蓄能器靜強(qiáng)度有要求。
(7)水開(kāi)關(guān)閥體起到控制水流的作用，通過(guò)閥體內(nèi)螺紋與切割頭處其他零部件配合固定在機(jī)床上。閥芯關(guān)閉時(shí)，僅閥體進(jìn)水口處會(huì)受到高壓水的作用;閥芯打開(kāi)后，進(jìn)水口和出水口都會(huì)受到高壓水的壓力。水開(kāi)關(guān)閥體在啟閉時(shí)，水壓會(huì)發(fā)生較大的躍變，對(duì)閥體會(huì)產(chǎn)生沖擊。因此，對(duì)閥體的強(qiáng)度有很高的要求，要能夠承受瞬時(shí)的沖擊力。
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