超高压水射流破拆机器人喷枪结构设计

我国是水泥混凝土的产销大国,许多早期的混凝土建筑需要进行破碎和修复,而采用传统机械破碎方式不仅效率低下,易造成环境污染和材料浪费。采用移动机器人平台搭载超高压水射流喷枪,可以在多种环境下对混凝土建筑物进行破碎拆除而不损伤内部结构以及周边混凝土材料性能,优势明显。通过对国内外超高压水射流破拆机器人进行研究,设计了破拆机器人机械臂架机械臂架,优化了破拆机器人机械臂架结构关键参数。     

超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究

采用大流量超高压水射流可以对混凝土进行破碎和拆除,利用水射流对混凝土进行破拆时喷枪会产生较大的反作用力而无法用人工来扶持,为实现混凝土建筑物破拆的自动化以及高效化,采用液压驱动的履带式移动机器人喷枪搭载平台被设计出来。研究了超高压水射流破拆机器人的组成和工作原理,并根据机器人执行破拆动作时,各机构特性以及工作参数,设计了超高压水射流破拆机器人液压系统,并针对机器人机械臂架翻转以及往复运动机构的驱动部件进行了详细的设计,最后对液压系统的特性进行了分析和总结。     

超高压水射流破拆机器人机械臂架的仿真研究

超高压水射流破拆机器人应用含有沙粒的超高压水作为工作介质,对混凝土建筑进行破拆。破拆过程中其机械臂架需要承受较大的反作用力,其破拆过程是一个动力学的研究过程,通过应用Solidworks三维软件建立实体模型,应用ADAMS软件对机械臂架进行仿真研究,对仿真平台接口进行相关设置,模拟实际破拆动作,获得机械臂架的系统数据以及虚拟样机动作参数,并为进一步优化超高压水射流破拆机器人机械臂架的机械结构提供参数依据。     

基于ADAMS的超高压水射流破拆机器人机械臂仿真研究

超高压水射流破拆机器人已成为了混凝土水力破拆工具的主要载体。以超高压水射流破拆机器人样机为研究对象,利用Solid Works建立该样机三维模型;采用虚拟样机技术在ADAMS中对其机械臂进行不同工作环境下的模拟仿真分析,通过对该机械臂的ADAMS模型设置不同的部件材料参数和关节驱动函数,调整环境参数并模拟破拆过程,得到破拆机器人机械臂各运动部件的主要运动参数以及部分关键点的受力状况,提出了破拆机器人结构优化的理论依据,对提高破拆机器人的工作稳定性促进机器人的优化创新具有一定实际意义。     

坍塌现场高压水射流破拆机器人系统研究

自然灾害或安全事故造成的坍塌现场救援通常亟需混凝土破碎,传统切割工具易造成二次危害。高压水射流破拆机器人系统结合超高压水射流点割技术;自主设计履带式机器人越障涉险等机械结构;分析破拆机械臂运动机理与切割精度自适应调整策略;研究信息融合技术与基于GPS的设备定位追踪管理技术,以实现救生通道的快速开辟与障碍物的定点水切割,避免或减少人员伤亡。     

硬岩掘进机高压水耦合破岩影响因素实验研究

硬岩掘进机(TBM)在硬岩甚至超硬岩段掘进时,采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的新的研究方向。由于高压水射流破岩受诸多因素影响,作用规律复杂,其破岩机理一直未能被准确揭示。主要利用正交实验方法研究水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与沟槽宽度的影响,同时结合刀盘贯入度优化水射流压力、喷嘴直径、移动速度等关键参数,探索高压水射流与岩石耦合破岩规律,为进一步揭示破岩机理提供依据。     

超高压水射流破拆机器人臂架仿真分析

目前混凝土建筑物拆除工作中,通常采用机械式破碎技术,该技术不仅容易对周围建筑物造成破坏,而且污染环境,超高压水射流破拆技术可有效解决该问题,且可提高工作效率.通过虚拟样机技术建立超高压水射流破拆机器人机械臂架驱动机构三维模型,采用AMESim对臂架驱动系统进行仿真分析,以获得重要工作参数.由仿真结果可知,设定参数可实现...     

超高压水射流破拆机器人持枪机构设计

针对超高压水射流破拆作业的安全及效率问题,设计了超高压水枪夹持摇摆机构。基于破拆机理,设计了曲柄摇杆式水枪摇摆机构,并建立了水枪摇摆机构的运动分析模型;在对破拆作业最优靶距及摆角研究的基础上,优化了曲柄摇杆式水枪摇摆机构;基于流体力学理论,建立了破拆反冲力与水压、流量及靶距之间的关系;采用有限元分析方法,对水枪夹持装置进行了应力分析。研究结果表明:曲柄摇杆机构可实现喷射的最佳靶距及摆角,能有效提高破拆打击力及效率。应用结果表明:该水枪夹持摇摆机构可显著提高破拆效率及安全性。     

便携式特种破拆的操作工艺对破拆性能的影响研究

便携式特种破拆技术即手工热剂破拆技术是由破拆枪和破拆弹两部分组成,其机理为熔化破拆和燃烧破拆,可在无电源、无气源和无任何设备的条件下实现破拆。本文主要研究了喷嘴与工件距离、破拆速度及破拆倾角对破拆性能的影响,通过试验,确定了三种操作工艺参数的最佳范围。     

金属探测器在水射流切割中的应用研究

针对在高压水射流切割过程中可视性差,喷头极易与切割件产生硬性接触,造成损坏之问题。文中将金属探测器应用在高压水射流设备上,通过对金属探测器进行理论研究,使用等效阻抗法对金属探测器原理进行分析,选择适当的金属探测器调整参数后进行实验,最后检验了金属探测器安装在高压水射流切割设备并进行金属物件实际切割的效果,能够做到超前预警,从而保护了喷嘴,提高了作业效率。     

摆振水射流破碎混凝土技术研究

破碎混凝土建筑以往通常采用机械破碎的方法,会生产较大的振动、噪声和粉尘污染。本文提出一种用摆振水射流破碎混凝土的方法,并进行了摆振水射流破碎混凝土的原理分析、摆振水射流系统结构设计、开展摆振水射流破碎混凝土的试验研究,研制出摆振水射流破碎混凝土设备,并计算其破碎的效率和比能。研究结果表明,摆振水射流冲击速度大,具有脉动性及间断加载的动载特性,可以显著增强对混凝土等脆性材料的破碎效果。并且应用本项技术研制开发的设备与国外同类设备的破碎效率水平相当,因此,该方法及设备具有很高的推广应用价值。     

高压水射流数值模拟及混凝土路面切割试验研究

探讨了高压水射流的切割机理,并对圆形喷嘴高压水射流垂直冲击水泥混凝土建立了流体动力学模型,进行了数值模拟。通过对模拟结果的分析,得到射流喷嘴最大出口压力和量纲一冲击高度对水泥混凝土在滞止点及其附近压力值的影响。根据结果选取主要参数,设计制造出高压水切割设备并且完成水泥混凝土试块的切割试验。试验达到预期效果,证明此高压水切割设备工作的有效性。     

水泥混凝土路面高压水切割理论及试验研究

探讨了高压水射流的切割机理,并且对圆形喷嘴高压水射流垂直冲击水泥混凝土建立了流体动力学模型,进行了数值模拟.通过对模拟结果的分析,得到射流喷嘴最大出口压力和量纲一冲击高度对水泥混凝土在滞止点及其附近压强值的影响.根据结果选取主要参数,设计制造出高压水切割设备并且完成水泥混凝土试块的切割试验.试验达到预期效果,证明此高压水切割设备工作的有效性.     

基于FLUENT的淹没环境高压水射流数值模拟

海底管道配重混凝土的去除工作是大多数水下管道维抢修的前提,高压水射流应用于海底管道配重混凝土的去除工作相比于机械方法优势明显。将高压水射流应用于海底需要探究淹没环境对射流效果的影响,通过FLUENT数值分析,分别研究了喷嘴直径、环境压力、射流压力对淹没射流动压的影响,得到了一些对工程有重要指导意义的结论,结论指出:淹没环境对高压水射流的效果削弱很大;环境压力对射流影响相对较小;喷嘴直径和射流压力对射流效果影响明显。最后通过淹没环境高压水射流破碎混凝土实验应用和验证了仿真所得结论。     

超高压液压增压器的效率分析

为了减少液压增压器在运行过程中的能量损失,改善超高压水射流设备的整体性能,以某型号超高压水射流设备为研究对象,建立了其增压器的运动学模型,应用Matlab软件对增压器内部运动微分方程进行数值分析,研究了增压器运行效率与各主要设计参数之间的关系。研究结果表明,增压器运行效率的影响因素主要有阻尼系数、增压器与单向阀之间高压管路的体积、换向阀换向时间、增压器的输出压力、水射流系统的回油压力等。对增压器运行效率的分析研究,为提高增压器运行效率和改善超高压水射流系统的性能提供了依据。     

水射流—机械刀具联合破岩的影响因素试验研究

为提高机械刀具破岩效率,在水射流—机械刀具联合破岩试验台上研究了水射流参数(射流入射角、喷嘴位置、靶距等)对联合破岩效果的影响。试验结果表明:喷嘴位置在刀具前方时,形成的煤岩碎片块度大,刀具的切削比能耗小,联合破岩效果优于喷嘴布置在刀具的两侧的破岩效果;刀具的切削比能耗与水射流入射角、靶距以及喷嘴和刀具距离的关系均呈抛物线变化,水射流入射角为120。、靶距为喷嘴直径5.5倍左右、喷嘴和刀具距离为切削深度的1.6倍左右时切削比能耗最低。     

高压水射流技术的应用现状与发展前景

高压水射流是一项一直以来备受行业广泛关注的应用技术,它借助于液体增压原理经特定喷嘴或增压设备将机械能转换为压力能并经由喷嘴小孔形成具有较高能量的射流来解决一系列工程性问题。文章论述了不同种类的高压水射流及其工作原理,对该技术在清洗除锈、水切割、破岩粉碎等领域的应用现状和工艺特点作以梳理,并展望了该项技术的研究趋势与发展前景,期望对进一步探索高压水射流的深层机理及扩展其应用范围提供可借鉴的研究思路。     

高压水射流机床的应用研究

在实际生产过程中,壳体类零件受外形尺寸、内腔结构和毛刺位置的影响,存在毛刺和铝屑清除难度大、清除效率低等问题。针对这些问题,应用高压水射流机床去除毛刺和铝屑。介绍了高压水射流技术的原理和发展,对高压水射流机床进行去除毛刺和铝屑试验,得到出口压力、打击距离和打击时间的最佳参数组合。经试验验证,应用高压水射流机床对零件机械加工后的毛刺和铝屑具有良好的去除效果,且效率较高。     

松软低透煤层高压水射流破煤增透技术研究

为了研究高压水射流对破煤机制以及对该技术的推广应用,文中以斜沟煤矿为工程背景,通过理论计算、数值模拟和现场试验手段研究高压水射流破煤原理。模拟结果表明:随着高压水射流和煤体相互作用时间的延长,高压水射流在煤体形成的坑底尺寸逐渐变大,随着后续水流的不断增加,能量不断升高,会继续对煤体进行损伤破坏。现场试验表明:钻孔累计抽采瓦斯纯量约为42 598.13 m~3。与之前未进行高压水射流冲孔造穴比,平均瓦斯抽采浓度提高3.2倍,平均抽采纯量提高7.3倍。     

一种基于高压水射流的混凝土表面处理设备研究

针对现有混凝土防撞护栏表面破除技术易造成结构损坏、使用传统设备适应性差、作业效率低等问题,研发了一种基于高压水射流的混凝土表面处理设备,并在实际工程中进行测试应用。现场试验结果表明,该设备可灵活调整距离和角度,能够较好地适应防撞护栏表面形状,100 MPa以上的水射流压力大面积冲刷护栏表面,快速破除混凝土,效率约为人工风镐凿除的7倍;同时保证破碎精准度和改善混凝土修复加固工程质量,施工安全系数显著提高。该设备关键零部件磨损小,有利于减少设备耗能,与传统破除机械相比使用寿命翻倍,具有较好的工程应用前景和推广价值。