旋转磨料射流喷嘴磨损机理与钻孔试验研究

摘要

本文对旋转磨料射流喷嘴磨损机理与钻孔试验进行了研究。通过理论分析，文章提出在旋转磨料射流喷嘴的磨损中起决定作用的是磨粒磨损和冲蚀磨损。其中磨粒磨损是喷嘴内壁磨损的主要形式，而冲蚀磨损则在喷嘴入口端面的磨损中起主要作用，并分别对两种磨损机制进行了探讨。运用有限元法分析喷嘴的应力状态。结果表明：喷嘴应力最大值出现在锥段结束直段开始处，锥段应力较小且呈递增趋势，直段平均应力大于锥段，另外，入口端面的应力也较大。对比了旋转磨料射流喷嘴和普通磨料射流喷嘴的应力情况，结果表明：前者的最大应力远大于后者，这可以很好地解释旋转磨料射流喷嘴比普通射流喷嘴磨损严重的现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1水射流技术概述

1.2磨料射流技术概述

1.3旋转射流的研究现状

1.4课题来源、主要内容及意义

1.4.1课题来源

1.4.2课题的主要内容

1.4.3课题的意义

2旋转磨料射流的理论分析

2.1旋转射流的理论基础

2.1.1旋转射流的形成

2.1.2旋度

2.1.2吸卷能力

2.2旋转磨料射流的速度分析

2.1.1切向速度

2.1.2径向速度

2.1.3轴向速度

2.3旋转磨料射流的运动方程

2.4旋转磨料射流中磨料颗粒的受力分析

3旋转磨料射流的喷嘴磨损机理研究

3.1旋转磨料射流的喷嘴磨损情况

3.2旋转磨料射流的喷嘴磨损机理

3.2.1喷嘴的工作模型

3.2.2喷嘴入口端面的磨损机理

3.2.3喷嘴内壁的磨损机理

3.2.4喷嘴的受力模型

3.3旋转磨料射流喷嘴的应力有限元分析

3.3.1建立有限元分析模型

3.3.2建立约束并施加载荷

3.3.3网格划分

3.3.4有限元应力分析结果

3.4旋转与普通磨料射流喷嘴磨损情况对比

3.4.1普通磨料射流喷嘴磨损机理

3.4.2普通磨料射流喷嘴的应力有限元分析

3.4.3旋转和普通磨料射流喷嘴应力分析对比

4旋转磨料射流喷嘴磨损的影响因素

4.1磨料的特性对喷嘴磨损的影响

4.1.1磨料颗粒形状的影响

4.1.2磨料颗粒粒径的影响

4.1.3磨料颗粒硬度的影响

4.1.4磨料颗粒浓度的影响

4.2喷嘴材料的硬度与加工质量对喷嘴磨损的影响

4.2.1喷嘴材料硬度的影响

4.2.2磨粒硬度和喷嘴材料硬度比对喷嘴磨损的影响

4.2.3喷嘴加工质量的影响

4.3喷嘴结构形状对喷嘴磨损的影响

4.3.1入口收缩角对喷嘴磨损的影响

4.3.2喷嘴孔径对喷嘴磨损的影响

4.4工作参数对喷嘴磨损的影响

4.4.1压力对喷嘴磨损的影响

4.4.2流量对喷嘴磨损的影响

5钻孔试验系统与装置

5.1系统设计

5.1.1喷头的设计

5.1.2加旋件的设计

5.1.3试块的制作

5.1.4磨料的选取

5.2实验装置

6旋转磨料射流钻孔试验

6.1试验简介

6.1.1试验过程分析

6.1.2旋转磨料射流钻孔机理

6.1.3加旋件中心孔对钻孔效果的影响

6.2纯水射流与磨料射流的钻孔效果对比

6.3旋转磨料射流钻孔情况研究

6.3.1工作压力对钻孔效果的影响

6.3.2喷射靶距对钻孔效果的影响

6.3.3喷嘴孔径对钻孔效果的影响

6.3.4加旋元件结构对钻孔效果的影响

结论

参考文献

后记或致谢

作者简介及读研期间主要科研成果