基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、水下液壓系統(tǒng)在水下作業(yè)設(shè)備中發(fā)揮著重要作用，由于海水的特殊環(huán)境，對(duì)水下液壓系統(tǒng)在可靠性，安全性、體積重量等方面都提出了更高的要求。為了使水下液壓系統(tǒng)適應(yīng)不同深度下的作業(yè)要求，在系統(tǒng)中設(shè)置壓力補(bǔ)償器，使系統(tǒng)的回油壓力與海水壓力相等，并隨海水深度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，從根本上避免了海水壓力的影響。然而，對(duì)于一些功率不大、作業(yè)時(shí)間較短的水下作業(yè)設(shè)備，采用由電池、水下電機(jī)、液壓泵等組成的水下液壓系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)由于電池、水下電機(jī)等工作在海水

2、環(huán)境中，對(duì)電氣系統(tǒng)的可靠性要求極高，一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)造成系統(tǒng)無法工作，嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的可靠性。為此，提出一種利用海水壓力為水下液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的方法，利用海水壓力和耐壓容器之間的壓差為水下液壓執(zhí)行器提供動(dòng)力，這樣不僅省去了電池、水下電機(jī)、液壓泵等設(shè)備，簡(jiǎn)化了水下液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小了系統(tǒng)的體積和重量，同時(shí)還提高了系統(tǒng)的可靠性，此外還可充分利用水下作業(yè)設(shè)備框架中的耐壓空腔，提高水下液壓系統(tǒng)的功率重量比。
　　 論文以液壓油為工

3、作介質(zhì)的水下液壓系統(tǒng)為研究對(duì)象，在參閱和分析國內(nèi)外大量文獻(xiàn)和各類水下作業(yè)設(shè)備液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，分別對(duì)兩種不同原理水下液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。針對(duì)基于壓力補(bǔ)償原理的水下液壓系統(tǒng)，對(duì)壓力補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較深入的研究，針對(duì)基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)，分別對(duì)系統(tǒng)的可行性、能量回收技術(shù)以及負(fù)載驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。論文內(nèi)容具有一定的新穎性，為進(jìn)一步研究不同原理水下液壓系統(tǒng)的應(yīng)用，提供

4、了一定的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)依據(jù)。
　　 有關(guān)各章內(nèi)容分述如下：
　　 第一章介紹了水下液壓系統(tǒng)的概況，對(duì)以液壓油為工作介質(zhì)的水下液壓系統(tǒng)進(jìn)行了綜述。從水下液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，論證了基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)的意義及可行性，在此基礎(chǔ)上，提出了課題的研究?jī)?nèi)容及論文要進(jìn)行的研究工作。
　　 第二章從水下液壓系統(tǒng)的原理出發(fā)，將水下液壓系統(tǒng)分成基于壓力補(bǔ)償原理的水下液壓系統(tǒng)和基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)，通過對(duì)不同原理水下液壓系統(tǒng)原

5、理及特性的分析，提出了不同原理水下液壓系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)基于壓力補(bǔ)償原理的水下液壓系統(tǒng)，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)一壓力補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了基于容積變化的壓力補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法。
　　 第三章從基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)原理出發(fā)，對(duì)水下液壓系統(tǒng)的特性進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上提出了水下液壓系統(tǒng)的應(yīng)用方法。針對(duì)系統(tǒng)的可行性，研制了基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)原理樣機(jī)—基于海水壓力的水下能量供給系統(tǒng)，基于系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并

6、進(jìn)行了仿真研究和深海試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)在原理和工程上都是可行的。
　　 第四章針對(duì)基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)能量有限的特點(diǎn)，提出了基于高速開關(guān)原理的液壓能量回收方法，利用高速開關(guān)閥的高速開關(guān)將系統(tǒng)多余的能量回收，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間釋放，同時(shí)將負(fù)載流量循環(huán)利用，以此提高系統(tǒng)的效率。建立了液壓能量回收系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性、波動(dòng)特性以及效率，并進(jìn)行了仿真研究和試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，基于高速開關(guān)原理

7、的液壓能量回收方法能夠有效提高水下液壓系統(tǒng)的效率。
　　 第五章針對(duì)基于海水壓力的水下液壓系統(tǒng)工作深度變化大的特點(diǎn)，提出了基于高速開關(guān)原理的液壓升壓方法，通過高速開關(guān)閥的高速開關(guān)使液壓馬達(dá)制動(dòng)產(chǎn)生高壓，并利用液容使產(chǎn)生的高壓持續(xù)，以此來提高系統(tǒng)的負(fù)載能力。建立了液壓升壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性、波動(dòng)特性以及動(dòng)態(tài)特性，并進(jìn)行了仿真研究和試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，基于高速開關(guān)原理的液壓升壓方法能夠有效提高水下液壓系統(tǒng)的負(fù)載能力