基于海水壓力的水下液壓系統關鍵技術研究.pdf

1、水下液壓系統在水下作業(yè)設備中發(fā)揮著重要作用，由于海水的特殊環(huán)境，對水下液壓系統在可靠性，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適應不同深度下的作業(yè)要求，在系統中設置壓力補償器，使系統的回油壓力與海水壓力相等，并隨海水深度變化自動調節(jié)，從根本上避免了海水壓力的影響。然而，對于一些功率不大、作業(yè)時間較短的水下作業(yè)設備，采用由電池、水下電機、液壓泵等組成的水下液壓系統，不僅系統結構復雜，同時由于電池、水下電機等工作在海水

2、環(huán)境中，對電氣系統的可靠性要求極高，一個環(huán)節(jié)出現問題都會造成系統無法工作，嚴重降低了系統的可靠性。為此，提出一種利用海水壓力為水下液壓系統提供動力的方法，利用海水壓力和耐壓容器之間的壓差為水下液壓執(zhí)行器提供動力，這樣不僅省去了電池、水下電機、液壓泵等設備，簡化了水下液壓系統的結構，減小了系統的體積和重量，同時還提高了系統的可靠性，此外還可充分利用水下作業(yè)設備框架中的耐壓空腔，提高水下液壓系統的功率重量比。
　　 論文以液壓油為工

3、作介質的水下液壓系統為研究對象，在參閱和分析國內外大量文獻和各類水下作業(yè)設備液壓系統的基礎上，采用理論分析、計算機仿真和試驗研究相結合的方法，分別對兩種不同原理水下液壓系統的關鍵技術進行了研究。針對基于壓力補償原理的水下液壓系統，對壓力補償的設計方法進行了較深入的研究，針對基于海水壓力的水下液壓系統，分別對系統的可行性、能量回收技術以及負載驅動技術進行了較系統的研究。論文內容具有一定的新穎性，為進一步研究不同原理水下液壓系統的應用，提供

4、了一定的設計和試驗依據。
　　 有關各章內容分述如下：
　　 第一章介紹了水下液壓系統的概況，對以液壓油為工作介質的水下液壓系統進行了綜述。從水下液壓系統的特點出發(fā)，論證了基于海水壓力的水下液壓系統的意義及可行性，在此基礎上，提出了課題的研究內容及論文要進行的研究工作。
　　 第二章從水下液壓系統的原理出發(fā)，將水下液壓系統分成基于壓力補償原理的水下液壓系統和基于海水壓力的水下液壓系統，通過對不同原理水下液壓系統原

5、理及特性的分析，提出了不同原理水下液壓系統的應用場合。針對基于壓力補償原理的水下液壓系統，對其關鍵技術一壓力補償技術進行了研究，提出了基于容積變化的壓力補償設計方法。
　　 第三章從基于海水壓力的水下液壓系統原理出發(fā)，對水下液壓系統的特性進行了研究，在此基礎上提出了水下液壓系統的應用方法。針對系統的可行性，研制了基于海水壓力的水下液壓系統原理樣機—基于海水壓力的水下能量供給系統，基于系統的能量轉換效率對系統參數進行了優(yōu)化設計，并

6、進行了仿真研究和深海試驗研究。結果表明，基于海水壓力的水下液壓系統在原理和工程上都是可行的。
　　 第四章針對基于海水壓力的水下液壓系統能量有限的特點，提出了基于高速開關原理的液壓能量回收方法，利用高速開關閥的高速開關將系統多余的能量回收，并在適當的時間釋放，同時將負載流量循環(huán)利用，以此提高系統的效率。建立了液壓能量回收系統的數學模型，分析了系統的穩(wěn)態(tài)特性、波動特性以及效率，并進行了仿真研究和試驗研究。結果表明，基于高速開關原理

7、的液壓能量回收方法能夠有效提高水下液壓系統的效率。
　　 第五章針對基于海水壓力的水下液壓系統工作深度變化大的特點，提出了基于高速開關原理的液壓升壓方法，通過高速開關閥的高速開關使液壓馬達制動產生高壓，并利用液容使產生的高壓持續(xù)，以此來提高系統的負載能力。建立了液壓升壓系統的數學模型，分析了系統的穩(wěn)態(tài)特性、波動特性以及動態(tài)特性，并進行了仿真研究和試驗研究。結果表明，基于高速開關原理的液壓升壓方法能夠有效提高水下液壓系統的負載能力