高背压多功能海水液压摩擦磨损试验台研发
发布时间：2017-05-24 08:05
本文关键词：高背压多功能海水液压摩擦磨损试验台研发，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：地球是一颗蓝色的星球，其71%的面积由海洋覆盖并且蕴含着巨大的自然资源，合理有效地开发与利用海洋资源是解决当今社会面临的人口爆炸、资源匮乏、经济衰退的最主要的路径；发展海洋军事，加强海防建设也是各国的首要任务，然而由于海水特殊的理化特性以及复杂多变的海洋环境，开发海洋急需高效、稳定、耐久的海洋设备以及成熟的海洋工程理论为前提。 （海）水液压传动技术就是使用（海）水代替传统矿物液压油作为介质的液压传动技术，已经成为流体传动领域中最具有发展潜力的传动技术，在海洋军事与海洋资源开发中的应用价值极其重要。作为海水液压传动系统的核心动力与执行元部件，轴向海水柱塞泵与马达的性能与寿命直接决定了海水液压传动系统能否正常运行工作，而在柱塞泵、马达中，关键摩擦副：柱塞/缸体孔、滑靴/斜盘、配流盘/缸体与海水润滑性环境下的滑动轴承是其设计的关键与难点，加之海水液压元件摩擦副的摩擦磨损理论与材料发展尚未成熟，所以在实验室中模拟这三对关键摩擦副与海水滑动轴承的实际工况，探究它们的摩擦机理与材料的最优配对，对海水液压泵的设计与材料选择具有十分重要的理论及实际价值。 本文针对深海(2000米以浅)实际环境环境，提出研发高背压(20MPa以内)多功能海水液压摩擦磨损试验台。陈述了轴向斜盘式柱塞泵中的柱塞/缸体孔、滑靴/斜盘以及滑动轴承的结构模拟的设计以及如何实现动缸式阀配流的方案；对摩擦副构件进行相关的设计计算与力学分析；针对试验台结构采用了阀配流方案，，并设计了平板式配流阀，然后对其参数进行了设计计算，并通过AMESim软件对单柱塞阀配流系统进行了建模与仿真，得到配流阀基本能够满足配流性能；设计了承压20MPa的快开门式海水高压舱，使用Pro/E软件对其进行了受力分析，验证了高压舱的设计满足要求；对试验台压力控制系统：柱塞出口压力控制系统、滑动轴承压力加载控制系统进行了设计与介绍；最后以柱塞副数据采集系统为例，阐述了对摩擦副水膜厚度、水膜温度以及水膜压力数据采集的方案的设计、传感器的选型、安装、密封与走线方式，其中集流环的应用实现了旋转运动部件上的传感器的信号传输问题。 最终高背压多功能海水液压摩擦磨损试验台的研制，为试验研究海水液压元件的摩擦机理与海水配流阀的试验研究提供了有效的实验装备与平台，也为海水液压元件在设计时如何选取最优的材料配对提供了试验依据，总之，该试验台的研发为海水液压元件的优化设计与材料匹配奠定了实验基础，有力地促进了海水液压传动技术理论的成熟与发展。
【关键词】：海水液压 柱塞泵 摩擦副 滑动轴承 试验台
【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】：TH87
【目录】：
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 1 绪论12-20
- 1.1 课题的来源和目的12
- 1.2 （海）水液压传动技术的优点与研究概况12-17
- 1.2.1 （海）水液压传动技术的优点12-15
- 1.2.2 海水液压传动技术的研究概况15-17
- 1.3 深海海水液压摩擦磨损试验台的研究概况与意义17-18
- 1.4 本文的主要研究内容18-20
- 2 试验台的结构及元件设计20-45
- 2.1 深海海水摩擦磨损试验台的技术要求20-21
- 2.1.1 总体功能要求20
- 2.1.2 主要技术要求20
- 2.1.3 实现内容20-21
- 2.1.4 数据采集内容21
- 2.2 试验台方案选择21-23
- 2.3 实验台结构设计23-32
- 2.3.1 试验台的结构原理23-24
- 2.3.2 柱塞/缸体孔摩擦副结构设计24-28
- 2.3.3 滑靴/斜盘摩擦副的设计28-29
- 2.3.4 柱塞/滑靴副的结构设计（以柱塞直径为 45mm 为例）29-32
- 2.4 阀配流方案与元件设计32-35
- 2.4.1 阀配流实验方案设计32-33
- 2.4.2 海水配流阀的设计33-35
- 2.4.3 弹簧参数的计算35
- 2.5 滑动轴承模拟结构设计35-37
- 2.6 高压舱的结构设计与受力分析37-41
- 2.6.1 高压舱壁厚设计与计算37-38
- 2.6.2 法兰螺栓的计算38-39
- 2.6.3 高压舱模型受力分析39-41
- 2.7 主轴的设计与计算41-43
- 2.7.1 主轴的方案设计41-42
- 2.7.2 主轴的扭转应力计算与校核42-43
- 2.8 本章小结43-45
- 3 摩擦磨损试验台的设计45-51
- 3.1 试验台主体结构45-47
- 3.2 支架部分结构的设计47-48
- 3.3 试验台电气控制系统的选择与设计48-49
- 3.4 试验台主要元件的材料选择49-50
- 3.5 本章小结50-51
- 4 压力控制系统的设计51-60
- 4.0 压力控制系统方案设计51-53
- 4.1 压力系统的硬件集成与选择53-54
- 4.2 压力系统的 AMESim 仿真54-59
- 4.2.1 单柱塞阀配流的模型建立54-55
- 4.2.2 参数设置55-57
- 4.2.3 运行与结果57-58
- 4.2.4 总结与讨论58-59
- 4.3 本章小结59-60
- 5 数据采集系统的设计60-72
- 5.1 引言60
- 5.2 测量参数的选择60-61
- 5.3 摩擦副的数据采集方案设计（以柱塞副为例）61-69
- 5.3.1 柱塞/缸体孔摩擦副水膜压力的数据采集方案设计61-66
- 5.3.2 柱塞/缸体孔摩擦副水膜温度的数据采集方案设计66-67
- 5.3.3 柱塞/缸体孔摩擦副水膜厚度的数据采集方案设计67-69
- 5.4 测试系统的硬件选择69-71
- 5.5 本章小结71-72
- 6 总结与展望72-74
- 6.1 论文总结72-73
- 6.2 工作展望73-74
- 参考文献74-78
- 致谢78-79
- 个人简历79
- 发表的学术论文79-80
【参考文献】
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本文编号：390171
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