5. Методика расчета режимов работы водоструйного инструмента и выбора высоконапорного оборудования для водоструйной очистки поверхностей

Вначале производится выбор типа струеформирующей насадки и ее диаметра из стандартного ряда (табл. 5.1).

Таблица 5.1

№ п/п	Общий вид струеформирующей насадки	Диаметр отверстия струеформирующей насадки d0, мм	Длина цилиндрического участка проточной части насадки lц, мм	Длина проточной части насадки lп, мм
1		0,10	1,0	6,0
2		0,15
3		0,20
4		0,25	1,2	7,0
5		0,30
6		0,35
7		0,40	3,8	10,0
8		0,45
9		0,50
10		0,55
11		0,60	4,3
12		0,65
13		0,70		12,0
14		0,75
15		0,80	5,0
16		0,85
17		0,90
Примечание: для насадок с d0 = 0,1 – 0,35 мм коэффициент расхода принимается равным 0,81, для насадок с d0 = 0,4 – 0,9 мм - равным 0,75.

После этого производится расчет давления высоконапорной воды исходя из прочности материала покрытия и типа насадки по зависимости

, (5.1)

где _сж - предел прочности покрытия на одноосное сжатие, МПа; l_ц - длина цилиндрической части проточного канала струеформирующей насадки, мм; l_п - длина проточного канала струеформирующей насадки, мм.

Рассчитывается максимальное давление воды, с которым может работать оператор водоструйного пистолета, по формуле

, (5.2)

где М – масса оператора, кг.

Сопоставляются полученные значения P₀ и P_0max, при этом должно выполняться условие . В противном случае решаются совместно выражения (5.1) и (5.2) и определяется диаметр отверстия струеформирующей насадки. Полученное значение d₀ округляется до ближайшего меньшего значения из стандартного ряда.

Далее, вновь по зависимости (5.1) вычисляется давление воды P_0.

Если расчетное давление высоконапорной воды превышает максимально конструктивно возможное для данной конструкции преобразователя давления, то в дальнейших расчетах в качестве рабочего следует принимать максимально возможное конструктивное давление.

Затем производится расчет реализуемой гидравлической мощности N_г по зависимости

, (5.3)

где - коэффициент расхода струеформирующей насадки (определяется по технической характеристике насадки, и находиться в пределах 0,6 – 0,95).

Сопоставляется реализуемое на водоструйном инструменте значение гидравлической мощности N_г и гидравлическая мощность привода N₀.

При N_г > N₀ уменьшается N_г до заданной величины N₀ или выбирается источник по типоразмерному и параметрическому ряду (Приложение 2).

Определяется расход воды Q₀ (м³/с) по зависимости

. (5.4)

Для выбранного типа насадки и принятых гидравлических параметров определяется длина активного участка струи l_а.у по зависимости

. (5.5)

Далее, задаваясь минимальной величиной расстояния l₀, из зависимости (5.6) производится определение количества проходов n, за которые производится очистка поверхности

, (5.6)

где h_max – толщина снимаемого слоя покрытия при выбранных режимных и гидравлических параметрах, мм.

При этом всегда необходимо стремиться к количеству проходов равному n = 1.

Толщина снимаемого слоя покрытия за один проход рассчитывается по зависимости

, (5.7)

где V₀ - скорость истечения воды через струеформирующую насадку, м/с; V_п - скорость перемещения водоструйного инструмента, м/с.

Скорость истечения струи воды из струеформирующей насадки находится из выражения

, (5.8)

где  - плотность воды (1000 кг/м³).

Для обеспечения качества очистки поверхности необходимо, чтобы ширина очистки B была постоянной. Для этого, определяется максимальная ширина обработки B, которая получится при обработке на глубину h_max по зависимости

, (5.9)

где V₀ - скорость истечения воды через струеформирующую насадку, мм/с; V_п - скорость перемещения водоструйного инструмента, мм/с; l₀ - расстояние между срезом струеформирующей насадки и очищаемой поверхностью, мм.

Общее количество проходов за которое будет очищена вся поверхность полностью находится по зависимости

, (5.10)

где S – площадь очищаемой поверхности, м²; l_p – длина очищаемой поверхности за один проход инструмента, м.

Общее время очистки поверхности рассчитывается по выражению

. (5.11)