海水柱塞马达的研究

发布时间：2017-10-30 06:03

  本文关键词：海水柱塞马达的研究

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【摘要】：海水液压技术是近年来海洋开发领域的一门高新技术，具有节能环保性、可持续发展性和廉价安全性等特点，在国际上备受关注。海水液压马达是执行元件，对其进行深入的研究对海水液压技术的发展及海洋资源的开发与利用具有重要意义。 本课题旨在研制出一额定扭矩为12.5Nm、额定转速为1500rpm的海水液压柱塞马达。参照传统油压柱塞马达/泵和国际上已有的海水液压马达/泵的结构，根据863计划项目的技术要求，对海水液压柱塞马达的运动学及动力学特性进行了分析，对其结构进行了优化设计，在此基础上研制出样机，并进行了相关实验研究。具体如下： （1）根据海水介质和矿物油介质的理化学特性，分析海水柱塞马达和油压柱塞马达存在的结构区别，参照国际上已有的海水液压柱塞马达的技术成果，进行进一步的比对分析，进而确定海水柱塞马达研究的技术难点，从总体上获得对马达研究层面的认识。 （2）根据项目对海水柱塞马达的结构和技术要求，参照国内外海水液压元件的研究成果，确定本课题所研究的海水液压马达的结构形式，进行运动学和动力学分析，以获得该结构型式下海水马达的运动学特点和动力学性能，进而判断该结构方案的可行性，并作为后期进行海水柱塞马达的结构尺寸设计和性能仿真建模的基础。 （3）在确定马达结构形式的基础上，进行马达结构和尺寸参数的计算和设计，并根据海水液压元件的特点对局部的结构尺寸特点进行优化设计。此外，，根据项目的技术要求和海水液压元件的技术特点，参照国际上的成功样例，进行马达材料的比对和筛选。综合前期的结构尺寸结果和材料选择，进行马达加工工艺的制定。利用PROE软件进行马达的三维建模并生成工程图。 （4）根据已确定的马达结构特点，利用AMESIM软件进行仿真模型的建立；根据马达的尺寸、工作介质和工作环境特点，进行仿真模型的参数设置。完成马达的仿真建模后进行仿真分析，分别分析不同斜盘倾角下、不同流量输入下以及不同负载条件下马达的工作状态和输出性能。将仿真结果与项目的设计要求相比较，验证所设计的海水柱塞马达是否满足设计要求。 （5）根据最终确定的图纸加工制造出马达样机。以自来水代替海水作为试验系统的工作介质，分别进行空载试验和加载试验，分析不同条件下马达的性能特点以及工作稳定性，检测马达性能是否能够满足设计要求。 通过AMESIM对马达的仿真分析所得结果显示马达能够同时保证转速为1795rpm、扭矩为13.8Nm的输出，符合马达设计的输出要求，同时稳定工作时容积效率也满足设计要求；通过样机性能试验分析可知马达负载在15.7Nm内随压差成线性相关，转速在2000rpm内未发生不稳定现象，扭矩和转速性能均达到设计要求，容积效率在压差超过10.16MPa，扭矩输出超过11.06MPa时降低至0.805，额定负载时略低于容积效率的设计要求，这也是今后工作的重点。
【关键词】：海水液压传动技术 海水柱塞马达 性能仿真分析 样机试验
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 水液压传动技术概述12-14
• 1.2 水液压传动技术的优点及应用14-17
• 1.2.1 水液压传动技术的特点14-15
• 1.2.2 水液压传动技术的应用15-17
• 1.3 国内外海水液压泵、马达的研究概况17-22
• 1.3.1 国外研究情况18-21
• 1.3.2 国内研究情况21-22
• 1.4 本课题的研究概况22-26
• 1.4.1 课题来源22-23
• 1.4.2 课题的关键技术问题分析23-24
• 1.4.3 课题主要研究内容24-26
• 2 海水马达结构型式选择及运动分析26-41
• 2.1 海水马达结构的确定26-28
• 2.1.1 主体结构型式选择26-27
• 2.1.2 配流方式的确定27-28
• 2.2 海水马达工作条件分析28-30
• 2.2.1 环境问题分析28-29
• 2.2.2 介质问题分析29-30
• 2.3 海水马达运动学分析30-32
• 2.3.1 柱塞运动分析30-32
• 2.4 海水马达动力学分析32-35
• 2.4.1 柱塞受力分析32-34
• 2.4.2 缸体轴受力分析34-35
• 2.5 海水马达流量分析35-40
• 2.5.1 瞬时流量及脉动特性分析35-38
• 2.5.2 柱塞泄漏量分析38-40
• 2.6 本章小结40-41
• 3 海水柱塞马达样机设计41-53
• 3.1 总体设计目标41
• 3.2 海水柱塞马达虚拟样机设计41-43
• 3.3 海水马达主要参数设计43-46
• 3.4 海水马达主要零部件的设计及选材46-49
• 3.4.1 柱塞的设计46-48
• 3.4.2 缸体轴的设计48-49
• 3.5 海水马达材料选择及热处理工艺49-52
• 3.5.1 材料选择的基本要求49-52
• 3.5.2 主要零部件材料的确定52
• 3.6 本章小结52-53
• 4 海水柱塞马达的建模与仿真53-68
• 4.1 AMESIM 软件简介53
• 4.2 海水柱塞马达仿真模型的建立53-58
• 4.2.1 柱塞模型的建立54
• 4.2.2 配流盘模型的建立54-55
• 4.2.3 斜盘模型的建立55-56
• 4.2.4 缸体轴模型的建立56
• 4.2.5 电机驱动液压泵输入模型的建立56-57
• 4.2.6 海水马达模型的建立57-58
• 4.3 海水柱塞马达的仿真分析58-64
• 4.3.1 参数设置58-60
• 4.3.2 仿真分析60-64
• 4.4 海水柱塞马达参数化仿真分析64-67
• 4.4.1 斜盘倾角对马达性能的影响64-65
• 4.4.2 流量输入对马达性能的影响65-66
• 4.4.3 负载对马达性能的影响66-67
• 4.5 本章小结67-68
• 5 海水马达的样机制造及实验68-74
• 5.1 样机加工制造68-70
• 5.2 样机性能试验分析70-73
• 5.2.1 试验原理70
• 5.2.2 空载跑合试验70-72
• 5.2.3 加载试验72-73
• 5.2.4 试验总结73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 全文总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.3 工作展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 个人简历81-82

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