为实现深海水液压机械手回转关节的稳定输出,研制了一种新型阀配流低速大扭矩水液压马达。搭建了其数学及物理模型,完成了马达与机械手腕部关节的集成设计,通过马达的AMESim仿真模型分析了深海环境对马达输出性能的影响。研究发现随着海深的增加,马达的输出扭矩显著降低,输出转速也出现一定变化,环境压力从0 MPa增加至120 MPa的过程中,马达的输出扭矩累计降低了34%,最大稳定转速却较陆上工况增加了13%。此研究为马达的结构优化与深海作业控制提供了理论依据。

提出了一种采用自然水(含海水和淡水)作为液压介质进行工作的径向低速大扭矩马达。与油压马达相比,摩擦、磨损、腐蚀等是水压马达面临的主要问题,而合适的定子曲线可以减少摩擦、磨损、水击等现象的发生。本文根据运动学理论对水液压马达的定子曲线进行了设计与分析。对幅角修正等加速运动规律和匀变加速修正等加速运动规律的加速度公式进行了修正。对9种不同类型运动规律的各区段幅角进行了设计,并结合曲线方程和水压马达的相关参数绘制出相应的定子曲线。综合分析了9种类型定子曲线下柱塞副(滚球与柱塞)的加速度、速度以及曲线压力角等特性,指出有过渡区的等加速运动规律曲线较适合于所研究的低速大扭矩水液压马达。

针对内曲线式端面配流水液压马达工作存在的流量泄漏问题,改进定子轮廓曲线方程并建立马达关键摩擦副的泄漏模型,以总功率损失最小为目标函数,对摩擦面间隙进行优化设计.搭建水液压马达测试平台进行不同负载下的马达排量测试.试验结果表明不同负载条件下流量模型均能较好反映马达输出流量随转速上升的变化情况,试验的真实误差率低于5%.水液压马达的流量特性得到明显改善,空载下的水液压马达容积效率最高可提升至94.71%.研究表明柱塞与转子缸孔的间隙值是影响水液压马达泄漏流量的最主要参数,其次是配流体与转子体的端面间隙值.

在分析柱塞组运动学的基础上,推出定子曲线的极坐标表达式,用有等速区段的等加速运动规律在Matlab中编程,绘制出了定子曲线,并提取曲线数据运用三维软件Pro/E绘制定子三维模型,为水压马达虚拟样机模型提供前提条件;详细推导曲线的扭矩脉动公式与速度脉动公式,并比较两种形式的曲线,最后选取合适的曲线作为马达内曲线,并运用Mat-lab编程计算马达定子与滚球的接触应力的变化规律,设计的曲线接触应力变化基本为零,为马达定子材料的选择提供依据。

为探寻表面织构对低速大扭矩水液压马达配流副工作振动噪声的影响,首先,在低速大扭矩水液压马达配流副接触端面引入楔形表面织构设计,获得良好的动压承载能力;其次,通过动力学分析软件ANSYS和声学分析软件ACTRUN进行联合仿真,研究配流副在预紧压力为100 N、马达转速为50 r/min工况下的振动和表面辐射噪声情况,探究配流副的材料和织构位置方案对工作振动以及表面辐射噪声的影响;最后,通过配流副试样的摩擦实验测得摩擦因数,并利用ACTRUN软件模拟阻抗管法计算光滑表面和织构化表面的材料吸声系数,进一步探究表面织构降噪机理。研究结果表明:相较于不开设织构的光滑端面,端面进行织构化处理的配流副均产生了良好的减振降噪效果,且不同织构位置方案以及配流副材料会产生不同的减振降噪效果;织构开在配流体端面的减振降噪效果要强于开在转子...

内曲线式水液压马达采用高压水推动柱塞,柱塞上部的滚子作用于定子导轨内表面,通过相互作用带动转子旋转,进而使马达运转。但在滚子与定子导轨接触时,会时常发生自锁现象,导致马达不能正常运转。为解决自锁问题,分析滚子与定子接触时的压力角,并对改进前后的定子曲线的轮廓进行对比;重新设定定子的幅角得到新的曲线方程,利用MATLAB进行编程生成定子曲线,并利用三维软件完成定子导轨模型的建立。新的定子曲线有效避免自锁现象发生。

针对水液压马达摩擦磨损的问题,基于动压支承理论,对水液压马达带仿生织构表面的配流副摩擦学特性进行了研究。首先利用现有表面微织构,在水液压马达配流副表面构建出了不同直径、不同深度及不同分布的仿生织构;然后运用有限元法,对不同织构形貌下的仿生配流体表面的应力分布进行了计算与分析;最后对其在不同深径比及织构密度下的摩擦等效应力进行了研究。研究结果表明:当配流体仿生织构表面的形状为锥形,转子端面为圆柱坑的双织构海水液压马达配流副的摩擦特性最优;在配流副表面加工出适当的凹坑,可以有效降低配流副表面的摩擦磨损,延长配流副的工作寿命。

由于径向马达进出口均采用一端盘配流方式,势必会存在高低压相通而引起容积效率低、泄漏量大等问题,提出一种新型两端盘配流低速大扭矩水液压马达,转速为200r/min,压力为10MPa,输出扭矩为128N·m。采用天然海水或淡水作为工作介质,在其左右两端分别对进出口进行端面配流,可有效避免高低压连通引起的泄漏。通过理论计算和仿真分析对水压马达进行结构设计,确定关键结构参数。应用Solidworks三维软件进行三维绘制,并对各个零部件进行干涉检验,采用软件中特征功能进行整体流体域提取,并通过PumpLinx软件对其压力进行流场分析,进一步优化关键结构参数,最终为水液压马达的研制奠定理论基础。

提出了一种采用自然水（含海水和淡水）作为液压介质进行工作的径向低速大扭矩马达。与油压马达相比,摩擦、磨损、腐蚀等是水压马达面临的主要问题,而合适的定子曲线可以减少摩擦、磨损、水击等现象的发生。本文根据运动学理论对水液压马达的定子曲线进行了设计与分析。对幅角修正等加速运动规律和匀变加速修正等加速运动规律的加速度公式进行了修正。对9种不同类型运动规律的各区段幅角进行了设计,并结合曲线方程和水压马达的相关参数绘制出相应的定子曲线。综合分析了9种类型定子曲线下柱塞副（滚球与柱塞）的加速度、速度以及曲线压力角等特性,指出有过渡区的等加速运动规律曲线较适合于所研究的低速大扭矩水液压马达。