论文部分内容阅读
随着经济和社会快速发展,人类越来越重视海洋的开发和利用,水液压传动是一种新型绿色液压传动技术,在海洋的开发与利用方面,具有不可比拟的优势。采用模拟试验替代真实的海洋试验是海水液压元件开发研究的一种非常有效的方法,这大大提高了试验效率,降低研究成本,对水液压传动技术的发展具有重要意义。为确保在深海工作时,海水液压元件安全、可靠,本课题开展了海水液压系统集成及其深海模拟试验研究。在课题组已经研制的海水泵、溢流阀、液压缸和马达等海水液压元件基础上,进行开式海水液压系统集成设计,并将该集成型开式液压系统与深海模拟高压舱组合开发出海水液压元件深海模拟试验平台,该平台可用于海水液压元件的深海2000m背压环境下的模拟试验。本文的主要研究内容有以下几个方面: 首先,根据课题组所研制的海水液压泵、马达、液压缸、溢流阀、海水插装阀等海水液压元件的工作原理和试验要求,对海水液压元件进行集成化设计,研制集成型开式海水液压系统,并运用AMESim软件建立系统的仿真模型,分析开式海水液压系统的动态特性。 其次,为满足开式海水液压系统深海模拟试验要求,决定开发4500 m深海模拟高压舱。对深海模拟舱进行了整体结构设计,基于所选材料的力学性能对高压舱的球形封头、筒壁和端部法兰等进行应力强度计算,确定了试验过程中深海模拟舱加压、卸载的具体方法。此外,还运用ANSYS软件对高压舱的O型圈的密封特性、快开卡箍的刚度特性进行有限元仿真,以确保高压舱使用时安全可靠。 再次,对开式海水液压系统中各种控制阀的集成及电磁铁封装技术进行研究。确定了海水液压阀组的集成方案,研制了海水液压阀集成阀块,通过不同材料的腐蚀试验确定了集成阀块所用加工材料,并通过Fluent软件对集成阀块内部流场特性进行仿真分析,优化集成阀块内的流道结构。此外,针对深海背压环境要求,完成控制阀所用电磁的封装工作,讨论了间隙中介质对电磁铁推力的影响,然后对电磁铁进行了局部封装设计和整体封装设计。 最后,进行开式海水液压系统的试验研究。首先,利用课题组现有液压元件试验台,对海水液压系统集成装置常压环境中进行台架试验,对海水液压元件的性能进行初步评估。其次,确定了利用海水液压系统完成海水液压元件深海高背压环境下试验的具体方法,为海水液压元件的深海模拟试验奠定良好的基础。