基于射流技术的水液压马达研究

发布时间：2017-07-28 23:08

  本文关键词：基于射流技术的水液压马达研究

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【摘要】：水射流及海水液压技术以其清洁环保和安全有效的技术特点成为近年来发展迅速的高新技术。目前国内外对此研究日益深入，但是鲜有在海水液压技术基础上以水射流驱动作为执行部件的马达的研究。 然而执行部件的研制对海洋开发和能源利用显得尤为重要，为此本课题拟研发额定扭矩为12.5Nm、额定转速为1500rpm的水射流马达。在863计划项目技术要求的指导下参照国内外液压马达的结构，辅以运动学及动力学理论分析，，确定马达精确结构。最后根据流体仿真和动力学仿真效果反馈到设计过程进行优化，最终确定出满足马达设计要求的工程图纸。具体工作如下： （1）分析比较国内外现有水压马达的结构形式，确定出射流马达的最佳结构方案，并进行了运动学与动力学理论分析和计算； （2）根据海水理化特性基于水射流基本理论，计算冲击、反推力矩和分析泄漏问题，根据工况进行差动轮系的计算与设计，确定水射流马达重要零部件的详细尺寸，确定出水射流马达的详细设计方案； （3）依据详细设计方案运用pro/E建立水射流马达的虚拟样机模型，在理论计算的基础上分析工况遴选出制造水射流马达各个零部件的最佳材料，制定出加工工艺，绘制出工程图纸。 （4）最终根据确定好的马达虚拟样机，运用了Fluent、pro/E等软件分别进行了流体力学的仿真和马达动力学性能的仿真。根据仿真结果优化马达重要零部件理论分析结果；并根据仿真结果反馈设计进行再设计，确定了马达样机中冲击片的最佳倾斜角，最后进行动力学性能仿真分析了马达的转速、扭矩、力及力矩等机械性能参数，确保设计出的马达机械性能满足设计要求。 （5）但是本研究工作由于时间和实验条件的限制，未能进行样机的实验检测和研究。这是本研究不足之处，期望在后续研究工作中予以完善和补充。
【关键词】：水射流马达 冲击力矩 反推力矩 差动轮系
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1. 绪论9-20
• 1.1 水射流技术概述9-10
• 1.1.1 水射流技术简介9
• 1.1.2 水射流技术发展历史9-10
• 1.2 水射流技术的应用及其特点10-13
• 1.2.1 水射流技术应用领域及对应特点10-12
• 1.2.2 水射流技术的优点及展望12-13
• 1.3 国内外水马达的研究概况13-17
• 1.3.1 国内研究情况13-15
• 1.3.2 国外研究情况15-17
• 1.4 本课题的研究概况17-20
• 1.4.1 课题来源17
• 1.4.2 课题关键技术问题分析17-19
• 1.4.3 课题主要研究内容19-20
• 2. 水射流马达结构形式选择及分析20-28
• 2.1 水射流马达结构的确定20-26
• 2.1.1 主体结构型式选择20-21
• 2.1.2 冲击方式的确定21-22
• 2.1.3 内轮结构型式的确定22-23
• 2.1.4 喷嘴布置方式的确定23-25
• 2.1.5 冲击片型式的确定25-26
• 2.2 水射流马达工作条件分析26-28
• 2.2.1 环境问题分析26-27
• 2.2.2 介质问题分析27-28
• 3 水射流马达动力学分析28-44
• 3.1 内轮动力学分析28-30
• 3.2 外轮动力学分析30-38
• 3.2.1 射流特性分析30-34
• 3.2.2 冲击片动力学分析34-38
• 3.3 齿轮轴受力分析38-39
• 3.4 射流马达流量分析39-43
• 3.4.1 瞬时流量及脉动特性分析39-41
• 3.4.2 泄漏量分析41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 水射流马达样机设计44-57
• 4.1 总体设计目标44
• 4.2 水射流马达虚拟样机设计44-46
• 4.3 水射流马达主要参数选择46-48
• 4.4 水射流马达主要零部件的设计及选材48-53
• 4.4.1 内外轮的设计48-51
• 4.4.2 差动轮系的设计51-53
• 4.5 水射流马达材料选择及热处理工艺53-56
• 4.5.1 材料选择的基本要求53-56
• 4.5.2 主要零部件材料的确定56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 水射流马达的建模与仿真57-79
• 5.1 建模与仿真软件简介57-58
• 5.1.1 Fluent 软件简介57
• 5.1.2 PRO/E 软件简介57-58
• 5.2 流场仿真58-70
• 5.2.1 喷嘴模型的建立58
• 5.2.2 喷嘴模型网格的划分58-59
• 5.2.3 喷嘴仿真效果59-61
• 5.2.4 冲击效果仿真61-70
• 5.3 有限元分析70-74
• 5.3.1 冲击片仿真模型建立70
• 5.3.2 冲击片有限元仿真70-74
• 5.4 整机性能仿真74-78
• 5.4.1 模型的建立74
• 5.4.2 模型的仿真74-75
• 5.4.3 仿真结果及分析75-78
• 5.5 本章小结78-79
• 6 全文总结与展望79-81
• 6.1 全文总结79-80
• 6.2 工作展望80-81
• 参考文献81-84
• 附录84-85
• 1. 水射流马达装配图84-85
• 致谢85-86
• 个人简历86-87

【参考文献】

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本文编号：586431