针对传统液压动力推进系统,设计了一种以外界海水为工作介质,蓄能器提供动力源、新型二级同步海水液压缸为核心部件的二级液压推进装置。论述了新型二级同步海水液压缸的结构以及海水液压动力推进装置的工作原理,通过AMESim建立了推进系统的仿真模型,通过搭建的试验台进行试验验证。结果表明:在供能过程中,蓄能器充能过程与蓄能器初始压力呈负相关;在推进过程中,物体离开推进管道的速度与蓄能器初始压力的根呈正的线性相关。

水液压技术在水下作业环境中具有鲜明的技术优势,在海洋探测、海洋资源开发等领域具有广阔的应用前景。水下机械手是执行水下作业任务的重要工具,将水液压技术应用于水下作业机械手,可降低水下机器人-机械手系统的复杂程度、提高性能上限。通过阐述当前国内外各研究机构针对不同应用场景所研制水下机械手的结构特点、研究水平和商业化发展现状,对比分析不同驱动形式的优缺点及其对水下机械手性能和设计要点的影响,得出水液压驱动水下机械手是当前水下作业工具的最佳选择。在此基础上分析了水液压机械手设计中需解决的摩擦与润滑、材料、动力学模型、运动控制等关键技术问题,最后对水液压机械手未来发展的趋势进行了展望,以期为相关研究提供参考。

直线电机驱动柱塞泵(简称直驱泵)系统具有较强的非线性,且系统在运行过程中需要根据不同的流量需求及负载状况改变直线电机的运动状态.传统PID控制策略的控制参数需要人工手动调节且整定后不会随工况改变做出相应调整.针对传统PID控制算法控制效果不佳的缺点,提出了一种基于可编程多轴运动控制器(programmable multi-axes controller,PMAC)的单神经元PID+前馈控制策略.单神经元PID+前馈控制以单神经元模块的输出作用律作为控制量的补偿量加入到控制算法中,具有神经网络的学习能力、适应能力和PID控制的广泛适应性.对神经元比例系数K1采用人工调整的配置方式进行改进,使K1可根据误差绝对值自动在线调节并将K1值限定在一个合适的范围内.通过MATLAB/Simulink建模仿真并利用Turbo PMAC运动控制器的“开放伺服”功能在直驱泵控制系统平台对此控制策略进行试验验...

为实现水液压泵柱塞副的高效密封并自动补偿其磨损间隙,提出了一种柱塞副密封间隙自动补偿结构。通过流固耦合仿真技术研究了不同柱塞套厚度和环形槽宽度下柱塞套在内侧环形流体和外侧环形缝隙流体耦合作用下的变形特性。仿真结果表明,在相同的工作压力、流体域边界条件下,当环形槽宽不变时,随着工程塑料聚醚醚酮(PEEK)材质的柱塞套厚度的增大,柱塞套变形量逐渐减小;当柱塞套厚度不变时,柱塞套变形量随着环形槽宽的增大而增大。建立了柱塞副间隙自动补偿试验系统并进行了初步试验,试验结果和仿真结果基本一致。

传统海水液压柱塞泵中,滑靴的固有结构形式使其易发生偏磨、烧靴等问题。提出了一种新型滑盘结构,从根本上消除了因离心力产生的滑靴倾覆问题,并减小了柱塞所受的侧向力。建立了滑盘副润滑数学模型,并分析了温度和工况参数对滑盘副的润滑特性及能耗特性的影响。结果表明:随着介质温度的升高,滑盘副的动压效应减弱,水膜厚度减小,导致泄漏量降低;同时,黏度随温度升高而降低,滑盘所受到的摩擦力减小,黏性摩擦功率损失降低;随着泵工作压力的升高,水膜厚度变大,泄漏量增大,相反黏性摩擦功率损失降低;而随着泵的工作转速的增大,滑盘副的泄漏量功率损失和黏性摩擦功率损失均有所增加。

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。

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明：水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.

水液压泵是水液压传动系统的核心动力元件，柱塞泵是目前水液压泵的主流结构形式。该文对水液压柱塞泵的发展现状进行了分析概述，重点分析了阀配流和端面配流水液压柱塞泵国内外的研究进展，介绍了电磁直驱式水液压柱塞泵的研究现状，并对水压柱塞泵的发展趋势进行了展望。

针对水压柱塞泵u形阻尼槽的结构参数进行研究，通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性，确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数，从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明，在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0．8mm、配流盘预升／泄闭死压角为11．8。时，柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验，对比了阻尼槽优化前后的试验数据，试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。

介绍了一种水压插装式三位四通电磁换向阀的工作原理，建立了水介质条件下插装式电磁换向阀的AMESim仿真模型，通过仿真优化得到插装式电磁换向阀的最优结构参数及其动态特性曲线，并加工出原理样机进行了试验研究。试验与仿真结果基本相符，证明该水压换向阀具有高压、大流量、响应速度快等特点，可广泛应用于海洋探索、海洋开发、海水淡化等领域。