磨料水射流精确供砂装置的研究

摘要

磨料水射流以其独特的优点得以广泛的应用，但其本身的技术特性使得切割质量存在不足。其中磨料供给状态对水射流的切割质量影响较大。而目前国内外水切机的磨料供给方式普遍存在磨料供给不均匀、难于精确控制流量的缺点。本论文对磨料水射流切割机中的关键技术-磨料供给系统进行了详细研究，并提出了一种新型的精确供砂方法-数控螺旋供砂。 论文对数控螺旋供砂系统的机械结构、电气驱动和控制系统进行了详细设计，并对螺旋供砂系统进行了仿真研究。 论文采用立式螺旋从磨料罐中下送磨料的方式。并针对螺旋式供砂装置的性能要求和工作特点，设计了螺旋供砂系统的控制方案。采用直流伺服电机驱动螺旋轴转动，用PWM调速方式对电机转速进行控制。系统以工控机为上位机，PMAC卡为下位机结合称重传感器构成闭环控制系统。重点讲述了传感器的选择。该闭环控制保证了磨料供砂的精确性。 论文建立了螺旋磨料供给系统的理论模型，应用Matlab/Simulink对整个系统进行了仿真试验。通过对仿真结果的分析，为系统参数的优化和工作性能的评估提供了相应的理论依据。 本论文研究的数控螺旋供砂系统是一种经济型、实用化、高可靠性的磨料供给系统，具有较高的实用价值和推广应用前景。

目录

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英文文摘

论文说明：符号注释

声明

1绪论

1.1引言

1.2水射流的分类

1.3水射流切割的特点

1.4水射流技术的发展概况

1.5问题提出和主要研究内容

2磨料水射流切割技术

2.1磨料水射流切割机床的基本结构

2.2磨料水射流精密切割质量的影响因素

2.3磨料水射流切割系统磨料的供给方式

2.4真空抽吸式磨料供给系统的结构

2.5小结

3螺旋式磨料供给装置设计

3.1螺旋式供砂的工作原理

3.2螺旋供砂装置

3.3水平螺旋供砂装置的结构设计

3.4立式螺旋供砂装置设计

3.5两种供砂装置的比较

3.6小结

4磨料供给装置控制系统

4.1控制系统的选择

4.2驱动装置的选择

4.3控制系统总体方案

4.4上位机的选用

4.5下位机

4.6传感器的选择

4.7失重式质量流量计的工作原理

4.8小结

5基于PID控制的螺旋式磨料供给系统动态仿真

5.1仿真软件

5.2系统控制算法

5.3直流伺服电动机的原理及SIMULINK仿真模型

5.4磨料水射流理论供给量模型

5.5螺旋供砂的数学模型

5.6 PID控制系统仿真与结果分析

5.7小结

6结论和建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢