文档介绍：摘要
用海水或淡水取代传统矿物油作为工作介质的水液压技术因其具有不燃烧、无污
染、响应快和使用维修方便等突出优点,特别适用于冶金、矿山、医药、食品加工业、
海洋开发以及海军装备等军用和民用部门,应用前景十分广阔,也是目前国际上流体传
动及控制领域的前沿研究方向。其中,海(淡)水液压泵的研制是该研究方向的核心问
题之一。
本文针对当前已研制的各种海(淡)水柱塞泵的结构特点,探讨性地提出一种海(淡)
水柱塞泵的创新结构——斜盘连杆油水分离式水压柱塞泵,并对其结构原理以及运动学
和动力学进行深入分析,总结了该结构的优缺点及其潜在应用。
本文在归纳分析海(淡)水柱塞泵采用的各种配流方式的基础上,分别提出了新型
柱塞(滑阀)配流方式和改进型阀配流方式。新型柱塞(滑阀)配流结构简单,工作平
稳可靠,每个柱塞既是吸排水元件,又是三位二通配流滑阀的滑芯,可谓一件多用,配
流方式十分巧妙。这种配流方式减少了摩擦副,避免了传统阀配流方式的运动滞后问题。
该结构的泵其运动可逆,也可作马达使用。改进的阀配流方式采用软密封单向锥阀配流,
密封面为锥面,自位性能好,密封性好,工作可靠,可在高压状态下工作;配流阀增加
导向部分,保证上下运动的准确性;此外,配流阀重量轻,惯性小,启闭灵活,其导向
部分可放在柱塞缸腔外,使闭死容积减小,而且阀芯锥面(密封面)和圆柱面(导向面)
之间的同轴度容易保证。在海水环境中,使用软密封单向锥阀作吸入阀可以很好地抵御
因海洋生物、微生物造成的卡死、堵塞。
本文将斜盘连杆油水分离式结构和新型柱塞(滑阀)配流方式相结合,并对其工作
原理、结构特点、关键技术难题以及运动学和动力学等方面进行了较深入研究,进一步
研制出了斜盘连杆油水分离式柱塞配流海(淡)水轴向柱塞泵样机。样机泵的性能试验
表明,在工作压力 3MPa,流量约有 15L/min,容积效率 60%左右。对于这种结构的泵
(柱塞与缸孔之间完全是间隙密封,没有任何软密封,而且柱塞配流密封长度短,工作
条件苛刻)而言,在使用海(淡)水介质情况下能达到如此指标是非常难得的,该样机
泵的各项性能有待进一步提高。柱塞配流一直是国际上的难题,柱塞配流副的泄漏问题
始终没有得到彻底解决,本文样机泵的研制为彻底攻克国际上柱塞配流关键技术难题做
出了有益的、大胆的尝试。
本文将斜盘连杆油水分离式结构和改进的阀配流方式相结合,分析了其工作原理、
结构特点、运动学和动力学特性、自吸性能、以及自冷却性能和降温措施等,研制了一
种斜盘连杆油水分离式阀配流海(淡)水轴向柱塞泵样机,已经申请了国家发明专利。
本文采用三维建模和二维建图相结合,有限元分析和流场计算相结合的设计方法完成了
图纸设计,采用耐腐蚀合金、工程塑料和陶瓷材料相结合的新型材料以及陶瓷等离子表
面喷涂和金刚石精细磨削相结合的新工艺完成了样机泵各零部件的加工制造和装配,并
在舱底疏水泵组实验室试验系统上对该样机泵进行了试验研究。试验结果表明,样机泵
的工作压力在 8MPa,流量可达 300L/min 左右,容积效率 90%左右。百万次冲击试验的
结果表明,该泵耐腐蚀性好,润滑和自冷却可靠,关键摩擦副磨损量<5 μm ,温升<80℃,
I
工作噪音<77dB。该样机泵的成功研制,为斜盘连杆油水分离式阀配流海(淡)水轴向
柱塞泵的产业化奠定了基础。
关键词:新结构新型配流新型海(淡)水柱塞泵理论研究
样机研制性能试验
II
Abstract
Substitutes sea water or fresh water for traditional mineral oil as work medium, the
water hydraulic technology is especially suitable for metallurgy, mine, medicine, food process,
ocean exploiter, navy equip and so on because of it’s fire retardance, no pollution, rapid
response, convenient use, easy maintenance and so on. The technology has a very wide
prospect and is a frontal research branch in fluid transmission and control area in the world.
The development of sea(fresh)water hydr