【摘要】：海水液壓動力驅(qū)動的水下作業(yè)工具以海水為工作介質(zhì),具有工作可靠性高、系統(tǒng)簡單、效率高、對海洋環(huán)境污染小、作業(yè)深度范圍廣、可設計為開式系統(tǒng)等優(yōu)點,是未來水下作業(yè)工具的新趨勢。海水液壓馬達作為旋轉型液壓作業(yè)工具的動力元件,決定著作業(yè)工具的工作性能,隨著大深度水下作業(yè)需求的增加,研究其在大深度海洋環(huán)境中的特性變得十分必要。本文針對不同海深壓力對海水液壓軸向柱塞馬達容積效率和扭矩特性產(chǎn)生不同影響的問題,采用流體仿真和數(shù)值仿真的方法進行研究。先建立單柱塞腔流動特性模型,利用數(shù)值仿真獲得馬達轉動過程中柱塞腔內(nèi)的動態(tài)壓力變化;然后運用Workbench平臺下的Fluent模塊和Structural模塊對馬達柱塞副進行流固耦合分析,得到不同海深下柱塞副轉動到相對下死點不同位置處的動態(tài)變形量和由變形引起的柱塞副泄漏量;其次,對柱塞馬達主要零部件進行動力學分析,求出斜盤對單個滑靴體的支反力,并由此得到在所有滑靴體支反力共同作用下產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩模型和馬達轉動時各個位置處的摩擦扭矩模型,通過數(shù)值仿真分析不同海深壓力對馬達扭矩特性產(chǎn)生的影響。通過本文研究發(fā)現(xiàn):馬達工作于大深度環(huán)境時,隨著工作海深的增加,柱塞副變形量增加,泄漏量隨之增加,致使馬達容積效率降低;隨工作海深增加,啟動時刻的摩擦扭矩增大,啟動效率低,啟動性能變差,到達穩(wěn)定運轉狀態(tài)所用時間較長,且穩(wěn)定狀態(tài)下的轉動角速度、驅(qū)動轉矩、輸出轉矩都會隨之變小。
[Abstract]:The underwater working tools driven by seawater hydraulic power have the advantages of high reliability, simple system, high efficiency, low pollution to marine environment, wide range of operating depth, and can be designed as open system. It is a new trend of underwater operation tools in the future. As the power element of rotary hydraulic operating tools, seawater hydraulic motors determine the working performance of the tools. With the increase of underwater operation demand, it is necessary to study the characteristics of seawater hydraulic motors in the deep marine environment. In this paper, fluid simulation and numerical simulation are used to study the effect of different sea depth pressures on volumetric efficiency and torque characteristics of seawater hydraulic axial plunger motor. Firstly, the flow characteristic model of single plunger cavity is established, and the dynamic pressure change in the plunger cavity during motor rotation is obtained by numerical simulation. Then the fluid-solid coupling analysis of motor plunger pair is carried out by using Fluent module and Structural module based on Workbench platform, and the dynamic deformation and leakage of plunger pair caused by deformation are obtained when the plunger pair rotates to different positions of relative dead point under different sea depths. Secondly, the dynamic analysis of the main parts of the plunger motor is carried out, and the supporting reaction force of the tilted disk to the single slider body is obtained. The driving torque model and the friction torque model at each position when the motor rotates under the combined action of the support and reaction force of all sliding boots are obtained, and the effects of different sea depth pressures on the torque characteristics of the motor are analyzed by numerical simulation. In this paper, it is found that when the motor works in a deep environment, with the increase of the working sea depth, the deformation of the plunger pair increases and the leakage increases, which results in the reduction of the motor volume efficiency. With the increase of working sea depth, the friction torque of starting time increases, the starting efficiency is low, the starting performance becomes worse, the time to get to the stable running state is longer, and the rotation angular velocity, the driving torque and the output torque of the steady state will all become smaller.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P754;TH137.51

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本文編號：2396202