深海電液比例液壓源關鍵技術及工作特性研究.pdf

1、隨著海洋開發(fā)活動的日益深入，人類涉海行為已從淺海逐漸走向深海。因深海具有高壓、低溫、腐蝕等極端環(huán)境條件，使得深海作業(yè)裝備面臨極大的挑戰(zhàn)。液壓源作為相關裝備的動力源和“心臟”，對系統整體性能和可靠性有著巨大的影響。目前，與國外先進水平相比，我國深海液壓源發(fā)展水平較低，多采用定量控制，系統效率低，參數難實現連續(xù)遠距離控制，產品互換性低，裝置環(huán)境適應性差，既缺乏深海通用技術，又無專用的標準化和系列化液壓源產品。本文以深海電液比例液壓源為研究對

2、象，通過總體方案的設計、關鍵技術的解決、深?？刂铺匦缘难芯考吧詈ＤM艙下的性能測試，研制出一套適用于深海3000m范圍內的比例液壓源樣機。主要研究內容如下：
　　 ⑴針對深海環(huán)境的影響，制定出液壓源的總體研究方案和實施流程，并完成了整體布局的設計。通過對系統進行分解，提出了論文的主要研究內容，為研究工作的順利展開，進行了相關理論知識和實驗裝置的探討。
　　 ⑵采用液壓部件內浸油箱的方式適應海水環(huán)境，使用皮囊式補償器補償儲

3、油箱內的體積變化，實現箱內外壓力自平衡。分析了儲油器系統的靜、動態(tài)補償特點，重點對結構參數變化時的動態(tài)補償特性進行了研究，提出了儲油器系統不失穩(wěn)的壓力動態(tài)補償設計準則，并通過試驗驗證了該準則的有效性；通過對環(huán)境壓力下液壓泵壓力檢測特點的分析，提出了基于雙壓力傳感器的壓力自適應檢測技術，以消除疊加海水壓力的不利影響。通過水下壓力自適應檢測原理、設計方法和實現過程的研究，完成了相應工程樣機的開發(fā)及實驗測試，結果表明樣機的環(huán)境壓力適應性好，可

4、滿足液壓泵的壓力控制要求。通過應用有限元工具優(yōu)化設計容腔的結構參數，分析電氣耐壓容腔的抗壓性能，開發(fā)出滿足深海3000m下強度要求的輕質耐壓殼體。
　　 ⑶通過分析深海環(huán)境下油液介質特性的變化，引入液壓油有效體積彈性模量(壓縮性)和粘度變化的動態(tài)表達式，建立了比例壓力閥的傳遞函數及靜態(tài)特性方程，對深海環(huán)境因素、潤滑狀態(tài)、閥結構參數對其控制特性的影響進行了研究。基于深海工況的變環(huán)境特征，考慮油液特性的變化，應用線性變參數原理，建立

5、了比例變量泵系統的線性變參數模型，通過仿真分析得到了液壓泵系統在變參數有界閉集內的控制特性及變化趨勢。分析結果表明，隨著環(huán)境壓力的增大，工作溫度的減小，泵的動態(tài)響應性能變慢，而輸出穩(wěn)態(tài)值基本不變，與實驗結果相吻合，同時說明采用高品質低粘度工作介質、低粘性阻尼系統和變增益調節(jié)等方法有利于深海下液壓源工作性能的穩(wěn)定。
　　 ⑷通過對壓力平衡儲油器、自適應壓力檢測裝置、耐壓容腔的耐高壓性能測試，驗證了相關部件的壓力適應性。通過比例壓力

6、閥在模擬艙下的試驗，分析了其抗壓性能、控制特性及動態(tài)響應性能。通過電液比例變量泵模擬艙下的耐壓耐久性試驗、穩(wěn)態(tài)控制特性試驗、動態(tài)性能測試及頻率響應試驗，得到了其在不同環(huán)境壓力下性能特性及變化趨勢。對電液比例液壓源進行的系統集成和調試，表明整體工作平穩(wěn)、系統輸出的響應快、跟隨性好。各部件和系統的實驗結果驗證了理論分析結論的合理性，研制的比例液壓源可較好地適用于深海3000m環(huán)境。本文所提出的儲油器系統壓力動態(tài)補償設計準則、壓力自適應檢測技