超高压海水泵水润滑轴承承载与散热仿真分析

水润滑滑动轴承是高压海水泵关键配对副,由于水介质的弱润滑性,轴承副存在严重的摩擦发热,进而引发热卡滞等问题。考虑轴承接触表面沟槽不同构形,建立了轴承的承载与散热模型,研究沟槽数量和形状对润滑支撑和散热的影响。仿真表明:四沟槽轴承的最大温升为39.14℃,八沟槽轴承的最大温升为24.77℃,两者相差36.7%,随着沟槽数量的增加,轴承散热性能得到优化;随着沟槽数量增加,轴承内表面的最大接触应力和变形量也随之增加,相较于四沟槽轴承,八沟槽轴承的最大接触应力增加了5%,最大变形量上升了12%。因此,综合考虑沟槽结构对轴承整体支撑性能和散热作用的影响,设计双向六沟槽螺旋结构,实现海水泵轴承副内循环冷却。

全海深海水可调压载集成控制阀组研究

针对目前国内外海水可调压载装置控制阀集成度低、管路复杂、体积重量大等现状,提出了一种集成一体化的技术方案,分析了全海深集成阀组功能原理、结构及关键技术和解决措施。海水可调压载装置是深海潜水器进行浮力调节的关键功能系统,由海水泵和控制阀组构成,其中控制阀组包括截止阀、平衡阀、安全阀等。基于接近甚至超过11000 m海深的工作环境,开展了超高压密封圈摩擦力的精确测量、超高介质流速条件下阀口的寿命评估、超高压差硬质阀口的密封性能研究,研制出工作压力达到118 MPa的集成一体化可调压载集成控制阀组,成功应用于“奋斗者”号载人潜水器,并推广应用于一批深海重大装备。

全海深超高压往复密封静态特性

针对深海单、双边受压工况,通过有限元方法研究不同海深压力和压缩量对往复密封静态特性的影响,探究可能发生密封失效的危险区域。建立与接触应力、接触长度及密封压力相关的综合性指标平均裕度值,分析平均裕度值随海深压力的变化规律,单边受压时平均裕度值在40 MPa左右达到峰值,双边受压时随海深压力增加而减少,两种工况的平均裕度值均在最高海深压力时最低。因此,根据两种工况在120 MPa时密封压缩量与平均裕度值的对应关系,结合试验研究压缩量对密封可靠性的影响,进而得到满足全海深作业要求的设计平均裕度值不小于4.38 MPa,密封压缩量不小于0.4 mm。该往复密封结构应用于“奋斗者”号全海深载人潜水器可调压载装置,经过万米海试验证密封性能可靠。

水润滑超高压海水泵斜盘/滑靴副摩擦学特性仿真研究

超高压海水泵摩擦副在海水润滑条件工作,配合面的摩擦磨损严重。零件的表面形貌特征对配合副的摩擦与磨损有着重要影响,本文通过数值仿真计算,探索影响磨损的关键参数,较详细地研究在水润滑条件下表面形貌对斜盘/滑靴副摩擦与磨损的影响。计算结果表明:通过对表面凹坑的大小、形状与分布的控制可以减小配合面接触应力、限制磨粒运动及形成局部动压支承从而减轻配合副间摩擦与磨损。

28MnCr5齿轮钢冶炼过程中成分变化分析

基于莱钢特钢事业部50t电炉生产28MnCr5的冶炼过程，分析了不同成分在冶炼过程中五个不同阶段的变化规律。结果表明：电炉出钢时碳含量控制在0．2％左右，精炼时碳含量控制在0．22％～0．25％范围内，可使28MnCr5钢的碳含量实现窄成分控制；磷含量的变化主要集中在电炉冶炼和出钢的过程，后期会有少许回磷现象；Mn、Cr、S、Si等元素的精确控制主要在LF和VD阶段。

海水液压技术在深海装备中的应用

海水液压技术由于其与海洋环境相容、具有海深压力自动补偿功能、运行成本低、工作介质易处理、难燃、系统组成简单、清洁等优点,已在国内外的深海装备中得到了成功应用。介绍海水液压技术的优点及国内外研究简况。分析液压元件与系统采用海水直接作为工作介质所面临的关键技术问题,同时分析深海环境对元件的性能产生影响,包括海深压力和温度对介质特性的影响、海水介质的颗粒污染、海深压力对摩擦副的影响等;从新原理、新材料、新结构、新工艺等方面分析相应的解决措施。介绍几个海水液压技术在深海装备中应用的实例:①潜水器浮力微调采用海水液压浮力调节系统,替代油压和气压浮力调节系统,具有结构简单,性能可靠等优点,是目前大深度潜器普遍采用的形式;②海水液压驱动水下作业机械手,是今后水下作业机械手驱动方式发展的新方向;③海水液压水下作业工具,直接以海水作为工作介质,同油压工具相比,具有系统组成简单、压力损失小、效率高、维护方便等优点。

潜水器海水液压浮力调节系统的研制

浮力调节系统是潜水器的重要组成部分,用于补偿潜水器在上下过程中产生的剩余浮力,确保潜水器在某一深度具有相对稳定的作业姿态。该文介绍了潜水器浮力调节系统的发展现状及其工作原理和实现方式,完成了一种海水液压浮力调节系统的设计及核心部件的研制,并对该系统进行了模拟试验研究。

大深度潜水器海水液压浮力调节技术研究进展

海水液压技术由于其与海洋环境相容,具有海深压力自动补偿功能、运行成本低、工作介质易处理、难燃、系统组成简单、清洁等优点,已在国内外的深海装备中得到了成功应用。采用海水液压浮力调节系统替代油压和气压浮力调节系统,具有结构简单、性能可靠等优点,是目前大深度潜水器采用的主要形式。介绍了海水液压浮力调节的国内外简况,分析了深海环境对元件性能产生的影响,包括海深压力和温度对介质特性的影响,海水介质的颗粒污染、海深压力对摩擦副的影响等;从新结构、新材料、新工艺等方面提出了相应的解决措施。最后,重点介绍了我国在海水液压浮力调节技术研究方面的进展。

海水液压调速阀的设计与试验研究

介绍了一种能直接以海水作为工作介质的液压调速阀,针对其泄漏和气蚀拉丝侵蚀严重、污染严重等问题,提出了相应的解决措施。通过建立数学模型,对该阀的动静态性能进行了仿真,在此基础上对阀芯顶角、弹簧刚度以及容腔等结构参数进行了优化设计。试验研究表明,该阀的性能指标满足了使用要求,达到了国外同类产品的指标要求。

水液压柱塞泵柱塞副材料实验研究

以水液压柱塞泵为试验对象,采用17-4PH和1Cr17Ni2两种不锈钢材料与碳纤维增强型聚醚醚铜(CFRPEEK)作为柱塞副配对材料,进行整机的性能试验,并测量了柱塞副试验前后的尺寸变化,对比分析了两种配对副材料的摩擦学性能。试验结果表明,柱塞副材料为1Cr17Ni2/CFRPEEK的水泵容积效率、机械效率和总效率均高于柱塞副材料为17-4PH/CFRPEEK的水泵,1Cr17Ni2的耐磨性优于17-4PH,且CFRPEEK缸套比不锈钢柱塞更耐磨。总的来说,1Cr17Ni2/CFRPEEK摩擦副的摩擦学性能优于17-4PH/CFRPEEK的摩擦副。

移动式海水液压水下作业工具系统

介绍了一种海水液压动力驱动的水下作业工具系统。该系统由电机或内燃机作为原动力,包括动力源、作业工具以及胶管总成等部分。作业工具包括由海水液压缸驱动的往复型工具和由海水液压马达驱动的旋转型工具。系统直接从海洋吸水,做功后直接排出系统,应用于水下作业时具有结构简单、效率高、自动压力补偿等突出优点,是水下作业的理想选择。该系统同样能以淡水作为工作介质,适用于陆地水源地附件和水面作业。该工具系统在海洋开发、河道工程、港口码头等领域均有广阔的应用前景。

水压驱动水下舞台的设计与试验研究

该文对水压传动技术在水下舞台驱动中的应用进行了成功的尝试,该舞台采取机械同步的方式,水压驱动系统需要完成舞台的顶升和调速功能。现场应用表明:该舞台系统达到了设计性能指标,满足使用要求,同时具有无污染、环境相容性好等突出优点。

海水浮力调节系统压力平衡阀研究

该文简要介绍了海水浮力调节系统中压力平衡阀的工作原理及技术难点,分析了球阀和锥阀两种结构形式的特点。针对具体工况,完成球阀式压力平衡阀研制,并测试了其工作性能。试验结果表明,该阀具有良好的工作性能,完全满足海水浮力调节系统的要求。

基于电磁阀特性补偿的海水液压可调压载系统广义模型预测控制研究

海水液压是目前最具竞争力的可调压载系统实现方式之一,因其诸多优点,可调压载系统(WHVBS)被公认为是大深度载人潜水器浮力调节的理想方式。为提高现有WHVBS在较高采样频率下的流量控制精度,提出一种基于电磁阀特性补偿(SVC)的广义模型预测控制方法(GPC),并进行仿真验证。结果表明,较GPC所提出的GPCSVC方法能实现较高频率下的小流量精确跟踪,并能避免流量控制元件非线性带来的辨识参数振荡问题。

深潜型海水液压动力系统的研究

以海水直接作为工作介质的海水液压传动在深海应用具有系统简单、维护方便等突出优势。研制一种深潜型海水液压动力系统,该系统由深潜电机驱动,压力10～14MPa,输出流量30L/min,设计工作深度4000m,该动力系统可用于驱动海水液压水下作业工具。介绍该系统的组成、工作原理、重要参数的选择和确定以及关键元器件的研制、水下漏电保护、污染控制等关键技术问题。目前,该系统已交付现场使用,试验表明,该系统很好地满足了海水液压水下作业工具的要求。

一种水压比例同步控制系统的研究

研究了一种带位置反馈的水压比例双缸同步控制系统.选择主从控制策略,其中主动缸采用分别布置于进出口的两个单向节流阀控制,从动缸采用两个水压比例流量阀控制,并建立了系统的数学模型.与此同时,建立了试验测试系统并将试验结果与仿真结果进行了对比.试验结果表明,采用PID控制方法同步控制精度达到2.5%,同时理论分析和试验结果具有很好的一致性.

模拟海深条件下提升阀流动特性的实验研究

水压传动技术应用于深海环境可以直接从海洋中吸水加压,高压水作功之后可以直接排入海洋,不需要水箱和回水管道,大大简化了系统,具有独特的优势。然而,在深海作业时,液压元件的工况同陆地相比有较大的差异,海深压力相当于在元件出口加了一个背压。文中用背压来模拟海水压力,对以水作介质时背压对提升阀口流量特性的影响进行了实验研究。研究结果表明,背压使得流量饱和更容易发生;有背压时的流量系数比没有背压时的流量系数大;当阀芯和阀座有叠合时,背压对阀口流量特性的影响比阀芯和阀座没有叠合时的影响大。

配流阀材料对水压柱塞泵容积效率和噪声的影响

配流阀是阀配流式水压柱塞泵的重要部件,它影响水压柱塞泵的整体性能,其中包括容积效率、噪声等。通过系统的对比实验,研究了配流阀阀座材料对水压柱塞泵容积效率和噪声的影响。实验结果表明配流阀阀座材料对水压柱塞泵的容积效率影响不大,而对噪声影响明显,杨氏模量越大噪声越大。

超高压水液压柱塞泵柱塞副泄漏性能分析(英文)

针对额定压力80MPa,额定流量8L/min的超高压水液压柱塞泵的密封结构建立了泄漏模型,对其进行了仿真分析,得到密封间隙大小、接触长度、柱塞两端压差等因素对泄漏量的影响。仿真结果表明:该结构在超高压水液压泵中具有良好的密封性能,对泵结构的优化改进具有一定的指导意义,并为后续的试验研究指明了方向。

微型高压压缩机效率的数值分析

斜盘压缩机具有结构紧凑、噪声低以及高速稳定等特点,将其进行微型高压化并应用于天然气、红外冷却、潜水呼吸和气动弹射等高要求领域具有独特的优势。根据斜盘机构的结构和运动特性,结合多级压缩理论,确定微型高压斜盘压缩机的关键结构参数,在此基础上,建立起气缸内进气、压缩、排气以及膨胀4个过程的数学模型,对微型高压斜盘压缩机的各级气缸内的压力曲线进行数值模拟,绘制出气缸工作过程的指示图,研究不同转速对气缸压力变化的影响,进而分析其对等熵效率和容积效率的影响,为提高压缩机的整体效率提供理论依据。