曾永龙;闻臻;高思左;许正洁
【摘 要】介绍了高压水切割的工作原理和系统结构组成,归纳了设备在生产运行中较常见的故障现象,探讨了设备常见故障原因和处理方法措施,并结合典型故障案例进行了分析,以提高该类设备的维护检修水平.
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2013(000)010
【总页数】4页(P113-116)
【关键词】高压水切割;水射流;故障诊断
【作 者】曾永龙;闻臻;高思左;许正洁
【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430080;武汉钢铁(集团)公司研究院中
试工厂,湖北武汉430080;武汉钢铁(集团)公司研究院中试工厂,湖北武汉430080;武汉钢铁(集团)公司研究院中试工厂,湖北武汉430080;武汉钢铁(集团)公司研究院中试工厂,湖北武汉430080
【正文语种】中 文
nand闪存【中图分类】TH17
高压水切割设备是将超高压水射流发生器与数控加工平台组合而成的一种切割机床。它将水流的压力提升到200 MPa以上，使水流具有极大的动能，当高压水从小喷嘴喷出，可以穿透化纤、木材、皮革、橡胶等。在高速水流中混合一定比例摩擦性物质如石榴砂等，则可以穿透几乎所有坚硬材料如陶瓷、石材、玻璃、金属、合金等［1－2］。水切割属于冷态切割，切割时无热变形，切缝处不会引起弧痕，切割面质量好。在数控加工平台的引导下，按设定的轨迹以适当的速度移动，实现任意图形的平面切割加工，灵活方便。 离心制丸机
某厂水切割设备主要用于完成钢铁品种研发的中间试样机械加工，日常需要持续满负荷运行，具有重大作用。由于该设备结构复杂，当出现故障时往往不能及时地做出正确的故障
判断。本文特归纳该设备在生产运行过程中经常出现的故障及其排除方法，以为该类设备故障诊断提供有益参考。
定做三洋注塑机射咀头1 水射流切割工作原理及系统组成结构
1.1 系统工作原理计算机取证工作站
图1是水射流切割系统工作原理。低压油系统是高压水切割机的主要动力源。由电动机带动油泵，油泵通过过滤器从油箱吸入液压油，通过单向阀、油路管进入电液换向阀，同时也与电磁溢流阀连通，控制调节系统压力。给水系统是切割水的来源。自来水通过过滤器净化，使其杂质直径小于10 μm，通过增压泵使其压力达到0.45 MPa以上，由压力软管导入并经过进水单向阀而进入往复式增压器两端的高压缸内。低压油推动增压器活塞左右往复运动，通过柱塞面积比将给水系统而来的水压缩形成高压水，经出水单向阀并在蓄能器稳压作用后进入切割头喷嘴。当高压水液体在经过特制的喷嘴，喷嘴孔径约0.3 mm，将会形成具有很高速度的水射流，这种高速射流的动能和部分压力能，在高压水射流后端通过混合管将砂粒进行加速、夹带、混合后经流出而形成砂粒与高压水的固液混合物，即射流砂粒。高速射流砂粒本身具有较高的刚性，射流作用于工件表面时，碰撞产生极高的冲击，
破坏工件表面原有结构和状态，产生的冲击压力如果超过材料的抗拉强度，即可切断材料［3－4］。
1.2 系统组成结构
水切割系统组成结构包括高压泵站、蓄能器、送砂系统、切割头、切割工作台及数控系统等，图2是水切割系统组成框图。
高压泵站主要由低压供水系统、油压系统和往复式增压泵组成。低压供水系统将自来水通过过滤器净化，使其杂质直径小于10 μm，通过增压泵使其压力达到0.3 MPa以上，由压力软管导入并经过进水单向阀而进入往复式增压器两端。油压系统是高压水切割机的主要动力源。由电动机带动油泵，低压油通过电液换向阀进入往复式增压器低压油缸中大活塞的一侧，推动活塞体运动。往复式增压器工作原理如图3所示，当低压水或者液压油作用在活塞上时，连接在活塞的高压柱塞杆将高压缸内的水推出。根据能量守恒定律，假设无摩擦损耗，两者的做功相等。此时，油压乘以活塞横截面积等于水压乘以柱塞杆横截面积，即水压与油压的比值等于油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积的比值。油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积之比称为“增压比”，由于其比值固定，所以通过控制油压就可调节水
压，最大工作压力可达600 MPa。
蓄能器主要吸收往复式增压泵产生的压力脉动波动，保证整个系统压力正常。
切割头由导流管、水喷嘴、磨料口、混合腔、砂刀管等组成，其结构如图4所示。该切割头中的水喷嘴采用人造宝石，孔径0.3 mm，砂刀管采用碳化钨粉末冶金，孔径l～1.2 mm。本系统中采用的是综合性能较好的斜贯混合式切割头。高压水从导流管、水喷嘴射出后，高压水射流在混合腔中产生一定的真空度，磨料在其自重和真空度作用下被吸入混合腔中［5］，水磨料混合后从砂刀管射出后就可直接进行切割。
切割平台主要包括底座和进给机械传动结构。其进给系统由交流伺服电动机带动滚珠丝杠，实现横梁在X轴、Y轴和Z轴方向的运动。
2 水射流切割系统常见故障及排除方法
2.1 增压器常见故障
增压器故障一般表现如下:增压缸声音异常，活塞转换声音不规则，增压器温度升高，蓄压器、高压水管路处漏水及压力不能升高等。一般根据现象检查相应的位置如表1所示。
2.2 液压系统故障
防滑鞋液压油对压下控制系统有非常重要的影响，当系统运行油温过高，经常在70～80℃时，或者其他原因使油液乳化变质，油的粘度会发生变化，伺服阀在小电流工作时容易卡死，系统压力可能会降低。电磁阀开关状态与测压点压力关系不符合，可能故障是电气断线，或电磁阀卡死。比例溢流阀故障，主要有溢流阀在工作时没有处于溢流状态，或比例关系发生变化导致系统压力不可控，检查溢流阀实际状态。液压系统故障一般根据现象检查相应的位置如表2所示。
表1 增压器常见故障No.现象 原因 解决方法措施软水阀没有全打开，给水流量低把软水进水阀口全打开1 增压缸声音异常软水滤芯堵塞，供水压力低更换高压水滤芯部分紧固螺栓变松 紧固螺栓高压水单向阀动作不正常2 活塞转换声音不规则整修阀座转换零件陶瓷活塞杆的磨损和损伤更换陶瓷活塞杆高压缸内面损伤 更换高压缸体增压器密封损伤 更换密封3增压器温度升高高压水单向阀动作不正常整修阀座转换零件增压器漏水 单向阀阀芯与阀座的接触面状态不好研磨单向阀阀芯与阀座的接触面4蓄压器处漏水 增压器密封损伤 更换密封5 高压水管路处漏水高压水管接头变松 重新拧紧，若重新拧紧后仍漏水，修整
支座面高压水密封损伤 更换密封6 高压水压力不能升高压高压水单向阀动作不正常整修阀座或更换零件压力传感器故障 短接压力传感器，能否强制启动高压泵7 切割表面蓄能器是否正常8 切割面粗糙性能低下产生缺口 水压力波动大 调整水压力泵或检查水压力低 检查并提高水压力
表2 液压系统故障No. 现象 原因 解决方法措施未向油冷却器供水或水压低1 工作油温升高通正常流量冷却水液压油质劣化，油位低 清洗油箱，更换新液压油HM46冷却器效率较低 拆解清洗2 油压管路处漏水接头变松 重新拧紧密封损伤 更换密封3 高压水压力不能升高压电液换向阀不动作 检测电液换向阀电压及阀芯高压水发生器的活塞漏油 更换密封电磁溢流阀 维修或更换电磁比例溢流阀
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