海水柱塞马达的研究
海水液压技术是近年来海洋开发领域的一门高新技术，具有节能环保性、可持续发展性和廉价安全性等特点，在国际上备受关注。海水液压马达是执行元件，对其进行深入的研究对海水液压技术的发展及海洋资源的开发与利用具有重要意义。 本课题旨在研制出一额定扭矩为12.5Nm、额定转速为1500rpm的海水液压柱塞马达。参照传统油压柱塞马达/泵和国际上已有的海水液压马达/泵的结构，根据863计划项目的技术要求，对海水液压柱塞马达的运动学及动力学特性进行了分析，对其结构进行了优化设计，在此基础上研制出样机，并进行了相关实验研究。具体如下： （1）根据海水介质和矿物油介质的理化学特性，分析海水柱塞马达和油压柱塞马达存在的结构区别，参照国际上已有的海水液压柱塞马达的技术成果，进行进一步的比对分析，进而确定海水柱塞马达研究的技术难点，从总体上获得对马达研究层面的认识。 （2）根据项目对海水柱塞马达的结构和技术要求，参照国内外海水液压元件的研究成果，确定本课题所研究的海水液压马达的结构形式，进行运动学和动力学分析，以获得该结构型式下海水马达的运动学特点和动力学性能，进而判断该结构方案的可行性，并作为后期进行海水柱塞马达的结构尺寸设计和性能仿真建模的基础。 （3）在确定马达结构形式的基础上，进行马达结构和尺寸参数的计算和设计，并根据海水液压元件的特点对局部的结构尺寸特点进行优化设计。此外，根据项目的技术要求和海水液压元件的技术特点，参照国际上的成功样例，进行马达材料的比对和筛选。综合前期的结构尺寸结果和材料选择，进行马达加工工艺的制定。利用PROE软件进行马达的三维建模并生成工程图。 （4）根据已确定的马达结构特点，利用AMESIM软件进行仿真模型的建立；根据马达的尺寸、工作介质和工作环境特点，进行仿真模型的参数设置。完成马达的仿真建模后进行仿真分析，分别分析不同斜盘倾角下、不同流量输入下以及不同负载条件下马达的工作状态和输出性能。将仿真结果与项目的设计要求相比较，验证所设计的海水柱塞马达是否满足设计要求。 （5）根据最终确定的图纸加工制造出马达样机。以自来水代替海水作为试验系统的工作介质，分别进行空载试验和加载试验，分析不同条件下马达的性能特点以及工作稳定性，检测马达性能是否能够满足设计要求。 通过 AMESIM对马达的仿真分析所得结果显示马达能够同时保证转速为1795rpm、扭矩为13.8Nm的输出，符合马达设计的输出要求，同时稳定工作时容积效率也满足设计要求；通过样机性能试验分析可知马达负载在15.7Nm内随压差成线性相关，转速在2000rpm内未发生不稳定现象，扭矩和转速性能均达到设计要求，容积效率在压差超过10.16MPa，扭矩输出超过11.06MPa时降低至0.805，额定负载时略低于容积效率的设计要求，这也是今后工作的重点。
海水液压技术;柱塞马达;动力学特性;结构形式;仿真模型
中国海洋大学
硕士
机械工程
杨友胜
2013
中文
TH137.51
82
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）