超高压水射流臂架清洗装置设计及实验研究

摘要

近年来我国基础设施建设大力发展，重型机械设备应用越来越广泛。然而越来越多的设备开始面临老化淘汰的问题，如何能大幅提高其寿命周期及利用价值，具有重要意义。由于工程机械臂架长期裸露在空气中，漆层表面经过雨水等腐蚀后被严重破坏，通常会覆盖有一层厚厚的锈层，在进行再制造生产之前需要对臂架表面漆层锈层清洗处理。本文的主要目标就是设计一个利用超高压水射流技术对臂架表面漆层及锈层清洗的装置，并开展清洗试验、测试工作性能以及观察清洗效果。
　　本文基于边界层与靶距之间的变化规律建立了靶距与清洗宽幅之间的数学模型，从而得出了临界靶距与最大清洗宽幅之间的线性关系。设计加工单喷嘴射流打击力测试平台，进行了不同靶距、不同压力条件下射流打击力变化规律实验，分析清洗宽幅与喷嘴移动速度之间的关系，利用多项式拟合的方法，对实验数据进行拟合处理，推导出了任意喷嘴数量情况下清洗盘相匹配的最佳移动速度公式。
　　根据清洗装置的设计要求，进行性能参数的确定及喷嘴大小的计算选型，设计了一种针对汽车起重机臂架的清洗装置。将电动缸式和液压缸式两种升降平台设计方案进行了对比，并对清洗器支架进行了强度校核分析。开展了超高压水射流清洗的试验测试，对比分析了不同喷嘴出口压力及清洗速度下的清洗效果。结果表明:出口压力为180MPa、喷嘴直径为0.45mm、射流靶距为23mm、清洗盘移动速率为0.6m/min时，清洗效果达到再制造生产标准，满足设计要求。利用超高压水射流臂架清洗装置对臂架表面漆层锈层清洗，效果显著优于喷砂清洗等方式，稳定性高且操作简单方便。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外超高压水射流的发展过程

1．2．1 水射流基本理论研究概况

1．2．2 水射流设备研究进展

1．3 本文主要内容

第2章 水射流清洗理论分析

2．1 射流微观破坏机理

2．2 影响射流效果因素分析

2．2．1 喷嘴直径的计算

2．2．2 靶距对清洗效果的影响分析

2．2．3 影响清洗宽幅的因素分析

2．3 清洗盘清洗作业效率分析

2．4 本章小结

第3章 超高压水射流清洗装置设计

3．1 待清洗目标的结构形式

3．2 清洗装置性能参数设计

3．3 清洗装置原理设计

3．3．1 清洗装置方案设计

3．3．2 清洗器支架的初步设计及强度校核

3．3．3 清洗器支架的改进及有限元分析

3．3．4 清洗装置搭建及工作原理

3．4 喷嘴主要结构参数的选择

3．5 本章小结

第4章 超高压水射流清洗试验

4．1 超高压水射流动力系统

4．1．1 超高压水射流系统工作流程

4．1．2 超高压水射流动力系统组成

4．2 清洗装置清洗试验

4．3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文及专利

致谢