深海水液压泵的结构设计与试验研究

论文摘要

以海水为工作介质可以使作业机械具有系统结构简单、使用维护方便和环保等优点。因此,海水液压传动技术是当前深海作业技术及装备的研究热点。本文研究了一种轴向柱塞海水液压泵与油浸式直流电机共用轴和轴承的一体化结构型式“电机-泵”。该泵所具有的小型化、便携式和轴承润滑条件好等特点使之特别能满足深海作业机械的需要。本文中在分析深海水液压泵工作环境和技术难点的基础上,对所研究的液压泵技术难点提出了解决方案,设计制造了样机,并对样机进行了试验研究。通过对三种现有滑靴结构的对比分析,本文提出一种带有倒锥结构的新型滑靴,并利用塑性力学理论建立了新型滑靴的力学模型,考察了其力学特性。分析结果表明新型滑靴不仅结构简单,摩擦磨损小,而且内外滑靴之间有更大的结合力而不至于受外力脱落。通过试验研究,发现新型滑靴性能良好,证明新型滑靴结构和加工工艺合理。通过对两种缸孔柱塞副结构的分析,建立了两种缸孔柱塞副结构的力学模型,并利用计算机进行了数值求解,对比分析了其斜盘支反力、缸孔侧压力、接触比压与pv值等的变化趋势。对比分析后发现孔柱塞副采用柱塞缸孔配合长度恒定结构可以减小斜盘支反力、缸孔侧压力、接触比压与pv值,有效改善孔柱塞副的受力状况、减小摩擦磨损。利用AMESim软件,本文建立了深海水液压泵的配流模型,同时对配流过程进行了仿真研究。通过对仿真结果的分析,讨论了闭死容积、阀芯质量、弹簧刚度、工作压力对水液压泵配流特性的影响并针对性地提出了减小不利影响的方法。样机加工完毕后,对样机进行了试验研究。试验结果表明:该水液压泵的工作压力可以达到13.5MPa,流量为8.3L/min。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的意义和目的
• 1.2 海（淡）水柱塞泵的研究和发展概况
• 1.3 关键技术问题
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 主体结构选型和材料选配
• 2.1 主要设计要求
• 2.2 技术问题解析与解决方案
• 2.3 总体方案
• 2.4 材料选配方案
• 2.5 本章小结
• 3 水液压泵的主要零部件设计
• 3.1 电动机选型与设计
• 3.2 柱塞设计
• 3.3 滑靴改进设计
• 3.4 回程盘及斜盘设计
• 3.5 缸体强度校核
• 3.6 配流阀设计
• 3.7 本章小结
• 4 关键摩擦副及配流特性研究
• 4.1 缸孔柱塞副研究
• 4.2 滑靴斜盘副研究
• 4.3 滑靴球头副研究
• 4.4 基于AMESIM 的配流特性仿真分析
• 4.5 本章小结
• 5 水液压泵的试验研究
• 5.1 试验原理
• 5.2 试验内容
• 5.3 试验数据分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献