1 项目概况

高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑或人工的控制下能任意雕琢、切割工件，而且受材料质地影响小。因为其成本低，易操作，良品率又高，水切割正成为工业切割技术方面的主流切割方式。

为了了解不同压力、不同喷嘴形式对于超高压水射流喷射时冲击力的影响，北京一洋应振测试技术有限公司针对不同的喷嘴形状、不同的压力进行了超高压水射流冲击力测试。

喷嘴形式分为：1）旋转喷嘴4*0.2mm  2）旋转喷嘴2*0.2+2*0.25mm  3）旋转喷嘴4*0.25mm  4）单喷嘴0.45mm 四种喷嘴形式

冲击力测量的动态应变测试仪

2 测试原理、测试内容和仪器参数

2.1 电阻应变测量的基本原理

电桥即惠斯顿电桥，如右图所示。设电桥各桥臂电阻分别为R1、R2、R3、R4，其中的任一个桥臂电阻都可以是应变片电阻。电桥的A 、C为输入端，接直流电源，输入电压为UAC ；而B、D为输出端，输出电压为UBD。下面分析当R1、R2、R3、R4变化时，输出电压UBD的大小。

最终通过电压和应变的线性比例关系，计算出应变量信号的大小。

2.2 轮辐式应变力传感器的基本原理

轮辐式应变力传感器由于其形状圆，类似于车轮，我们称它为辐式传感器。由于其稳定性强、精度高，故又称圆柱形力传感器。具有高度低、精度高、线性度好、抗偏斜载荷和侧向力等突出优点，可用于测量拉力和推力，特别适用于称重和测力。

传感器结构体本身是刚性的，保持了传感器的工作状态稳定，减少外界振动干扰的影响，同时减小弹性体在载荷作用下的弹性位移，使其具有较高的固有频率。

传感器整体结构简单合理，减少松动紧固和焊接变形的影响。对力位置的变化和干涉力的影响不敏感，弹性体应变敏感区的应力分布只随外力的大小而变化。弹性体的工作区域具有良好的工艺性能，包括加工、粘接和密封装置，外形结构低，安装方便，互换性好。

辐式称重传感器是一种在静态和动态测量中常用的称重传感器，其原理是弹性体(弹性元件，敏感梁)在外力作用下发生弹性变形，使电阻应变计(转换元件)与其表面发生变形。

电阻应变片变形后，电阻发生变化(增减)，电阻变化通过相应的测量电路转换为电信号，从而完成外力转换为电信号的过程。

2.3 测试内容

测试喷嘴分为四种：

1） 旋转喷嘴4*0.2mm  

2） 旋转喷嘴2*0.2+2*0.25mm  

3） 旋转喷嘴4*0.25mm  

4） 单喷嘴0.45mm 四种喷嘴形式

2.4 测量仪器和参数

测量使用了YSV8008 8通道动态应变仪，技术参数如下：

1）测量点数:8点/台；

2）采样频率：最高可达51200Hz；

3）用应变片电阻值:50～10000Ω任意设定；

4）应变片灵敏度系数:1.0～3.0自动修正；

5）供桥电压:2V(DC)；

6）测量应变范围:±100000με；

7）最高分辨率:0.1με；

8）系统精度: ± 0.3％Fs±2με；

9）温漂:不大于3με/2h；

10）平衡范围:±20000με(无需电容平衡)；

11）力传感器量程：5000N，全桥，350欧姆，精度0.3%，材质不锈钢，直径75mm，厚度18mm，自带安装受力盘，灵敏度2mV/V，导线长度10米

 YSV8008通道动态应变仪

动态应变仪技术指标遵循相关检定规范和要求：《JJG 623-2005 电阻应变仪检定规程》

3 测点布置

超高压水射流冲击的受力面（旋转喷嘴）

超高压水射流冲击的受力面（直喷嘴）

4 旋转喷嘴4*0.2mm超压水射流冲击力测试结果

200MPa压力下不同距离下的冲击力测试波形

250MPa压力下不同距离下的冲击力测试波形

5 测试结论

通过测试得到了不同喷嘴形式、不同压力、不同距离的作用下，超高压水射流的喷射压力。 

其中：

1）喷嘴形式分为：1）旋转喷嘴4*0.2mm  2）旋转喷嘴2*0.2+2*0.25mm  3）旋转喷嘴4*0.25mm  4）单喷嘴0.45mm 四种喷嘴形式。其中直喷嘴测量了2个工件，用于相互对比。 

2）压力分为：200MPa、250MPa等五种工况。

3）喷射口距离受力面的距离为远近三种。