斜盘式海水柱塞泵的可靠性分析和试验研究

发布时间：2017-05-19 14:16

  本文关键词：斜盘式海水柱塞泵的可靠性分析和试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开发海洋不仅可以获取人类所需的各种海洋资源，而且对国防具有重要意义。在海洋设备中液压设备是常见的，传统液压系统，存在很多弊端。取海水作为液压介质是非常理想的，在海洋中，海水具有取用方便，成本低，无污染等优点。海水液压泵是液压系统的动力元件，是发展海水液压技术的关键。相比液压油，海水的润滑性能差、易汽化、腐蚀性强、粘度低等劣势阻碍了海水液压泵的发展。发展海水液压技术还有很多关键问题亟待解决，本文就海水柱塞泵的设计、分析和样机试验做了探索性研究。 在过去的海水液压元件的研制经验基础上，设计了一种新型的斜盘式海水柱塞泵，采用缸外大轴承与缸体内嵌轴承支撑，柱塞孔采用注塑工艺，柱塞、斜盘等零件的材料及热处理等方面相比之前的样机也有改进。 对柱塞泵的流量进行理论分析，并且在AMESim中建立了海水柱塞泵的流量模型，得到了柱塞泵的运动规律与流量特性。在有限元软件ANSYS中对柱塞进行柔性化处理，在ADAMS中建立海水柱塞泵的刚柔耦合虚拟样机模型，，通过联合仿真得出了关键零部件的受力和应力状态。 通过应力——强度干涉模型，对柱塞泵的关键摩擦副和主要零部件包括滑动轴承副、配流副、柱塞副、滑靴副和柱塞颈部强度进行了可靠性分析，得到了各部分的可靠度。最后利用系统可靠性对柱塞泵的整机进行可靠性分析，得出了海水柱塞泵样机的可靠度为99.25％。 制造样机并在海淡水液压元件综合试验台上进行试验。经试验，柱塞泵的空载流量和排量都达到了理论值。在效率试验中，柱塞泵加载到14MPa时容积效率为70%，比目标值略低，还需要继续优化。
【关键词】：海水柱塞泵 虚拟样机仿真分析 可靠性分析 样机试验
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH322
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题来源、目的和意义8-10
• 1.2 国内外海水液压泵研究现状10-12
• 1.2.1 国外水液压泵研究现状10-11
• 1.2.2 国内水液压泵研究现状11-12
• 1.3 可靠性研究现状12-14
• 1.4 本课题主要研究内容和关键技术14-16
• 第2章 海水柱塞泵设计及流量分析16-42
• 2.1 斜盘式海水柱塞泵结构设计及工作原理16-28
• 2.1.1 主要结构参数确定16-18
• 2.1.2 海水泵缸体支撑结构选择18-23
• 2.1.3 配流盘设计计算23-26
• 2.1.4 滑靴设计计算26-27
• 2.1.5 柱塞设计计算27-28
• 2.2 海水柱塞泵的流量分析28-33
• 2.2.1 海水柱塞泵的理论流量28-30
• 2.2.2 海水泵流量损失分析30-33
• 2.3 基于 AMESIM 的斜盘式海水柱塞泵流量仿真研究33-41
• 2.3.1 AMESim 中海水柱塞泵模型建立33-35
• 2.3.2 模型参数设置35-38
• 2.3.3 系统仿真结果分析38-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第3章 斜盘式海水柱塞泵的样机仿真研究42-54
• 3.1 柱塞泵内主要运动零件的动力学分析42-46
• 3.1.1 滑靴与柱塞的运动分析42-43
• 3.1.2 滑靴的受力分析43-44
• 3.1.3 柱塞受力分析44-46
• 3.2 海水柱塞泵虚拟样机仿真46-53
• 3.2.1 构建虚拟样机模型46-48
• 3.2.2 虚拟样机仿真分析48-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第4章 海水柱塞泵的可靠性分析54-64
• 4.1 可靠度计算的概率统计理论54-56
• 4.2 滑靴与斜盘摩擦副可靠性计算56-62
• 4.2.1 滑靴与斜盘摩擦副可靠性计算56-57
• 4.2.2 配流盘可靠性的计算57-58
• 4.2.3 柱塞-柱塞孔摩擦副的可靠性计算58-59
• 4.2.4 滑动轴承的可靠性计算59-60
• 4.2.5 柱塞疲劳的可靠性分析60-62
• 4.3 海水柱塞泵可靠性分析62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 柱塞泵的样机研制与试验研究64-74
• 5.1 海水柱塞泵的样机研制64-68
• 5.1.1 柱塞泵的材料选择64-67
• 5.1.2 柱塞泵的制作67-68
• 5.2 海淡水液压元件试验综合系统68-70
• 5.3 海水柱塞泵的试验研究70-73
• 5.3.1 柱塞泵的跑合试验70-71
• 5.3.2 柱塞泵的加载试验71-72
• 5.3.3 试验分析72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文80-82
• 致谢82

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