针对水下单壁钢桩切割作业需求,设计并制造水下液压钻铣切割机,以立铣刀为切割工具,使用液压缸进给、液压马达驱动铣刀钻铣及回转切割,完成切割作业。对设备的设计依据及设备的组成进行了详细描述,分析钻铣刀、驱动马达、传动系统等参数的选用,并根据设计方案制造样机。通过对水下液压钻铣切割样机的海上及车间测试,验证设备可靠性,得出样机切割效率、铣刀消耗参数等数据。实际测试表明:该设备运行可靠,且该设备加工、使用及维护成本低,适合水下单壁钢桩切割推广使用。

在深水大吨位沉船打捞作业工程中,300 m以深的海底环境压力让现有饱和潜水技术无法企及,复杂的海底工艺场景超出了遥控水下机器人作业范围,这限制了我国深水大吨位沉船的整体应急打捞能力。针对传统打捞方法的不足,提出了一种沉船整体抱捞方法,采用多组大型液压抱爪实现海底沉船的抱捞作业。针对我国附近水域海底沉船抱捞作业需求,设计了一组沉船打捞电液抱抓驱动系统,以深水电机驱动液压泵为动力源,由4支协同作业的液压缸实现抱抓作业,单缸最大输出力200 t。开展了液压回路设计,基于AMESim平台建立了电液回路仿真模型,分析了系统在变负载工况下工作性能,验证了设计合理性。在完成回路设计的基础上,开展了液压系统关键液压元器件选型,完成了阀控箱耐压防水适应性设计,压力补偿式泵站设计,以及系统的整体布置与安装设计工作。

同步液压马达经常工作于高负载条件下,对其进行在线故障监测可有效避免严重安全事故和经济损失。为提高故障监测的准确性,提出了一种基于改进的错位叠加法的同步液压马达故障成分自适应降噪以及提取方法,并以同步液压马达的齿轮磨损状态的声信号为对象进行了研究。实验表明,该方法对同步液压马达齿轮磨损状态的冲击故障成分具有良好的降噪和提取效果。

传统水液压节流阀阀口形式多为球阀式和锥阀式,具有良好的阀口密封性,但其存在着流量分辨率低和阀口特性线性度差等缺点。设计了一种新的非全周开口滑阀阀芯,其阀口形式由该非全周开口滑阀阀芯和空心圆柱阀套构成,具有阀芯行程大的特点。该研究进行了CFD仿真分析,结果显示,非全周开口的阀口形式保证了高线性度的阀口特性,阀芯行程的增大提高了阀口的流量分辨率,该阀口形式能够适应水液压传动系统高精度控制的应用需求。

再制造是能够将废旧零/部件恢复其原有尺寸和性能的一项关键技术,为此针对废旧起重机臂架的再制造设计了一种利用高压水射流清洗技术,可以自适应不同曲率、高度的新型臂架清洗装置。分析了射流打击力与漆膜附着力之间的关系,研究了喷嘴射流压力及清洗器进给速度等工艺参数对污染物清洗效率的影响,验证了清洗装置的实用性,实现了将超高压水射流绿色高效清洗技术应用于臂架清洗试验。试验结果表明：该清洗装置在喷嘴直径为0.4 mm,靶距为20 mm,出口压力为180 MPa,清洗装置行走速度为0.6 m/min时能够很好地完成清洗任务并满足工程机械汽车起重机臂架再制造清洗工序要求。该清洗装置解决了工程机械臂架表面清洗难题,为后续无损检测及修复奠定了基础。

为了对纯水液压节流阀的流场特性进行分析,建立了节流阀流道内流场的Fluent模型,仿真分析得到了流道内流场的速度、压力等物流量的分布。结果表明,阀腔内会产生回流和漩涡,随着阀口开度的改变,漩涡强度也会发生变化,流量与阀口开度呈一定的线性关系。通过与AMESim仿真结果进行比较,验证压电驱动节流阀仿真模型的准确性,为节流阀的设计和性能优化提供了依据。

分析了沉船打捞多缸同步提升系统特点及工作原理，针对沉船打捞中驳船易受波浪影响而上下运动，设计了被动型液压升沉补偿系统，搭建了系统AMESim仿真模型。在简化系统负载模型的基础上，仿真研究了升沉补偿系统工作特性，结果表明，所设计被动式升沉补偿系统能够有效地降低波浪对沉船提升过程的影响。

以“畅通轮”尾端打捞为例，提出了沉船同步提升液压升沉补偿试验平台的结构，搭建了模拟沉船同步提升升沉补偿试验平台；针对其中的二自由度升沉补偿平台，对其进行了运动学反解，搭建了基于运动学控制的Simulink模型；结合阀控缸伺服控制系统实现了二自由度平台对波浪运动的模拟，并搭建了整个运动控制及升沉补偿控制系统的模型；通过ADAMS与MATLAB的联合仿真，验证了该二自由度平台升沉补偿控制系统的运动控制能力和动态响应能力，并对比补偿前后的升沉平台位移，证明了该系统良好的补偿特性。

水液压柱塞泵是水液压系统的关键元件，由于水介质的理化特性差异导致其泄漏、摩擦磨损、腐蚀、气蚀等现象比油压柱塞泵严重，为解决传统斜盘式水液压柱塞泵流量脉动大的问题，提出了一种新型的直线电机驱动水液压柱塞泵结构。通过研究恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划，选取了直线电机以三角波间隔T／4相位差的运动方案，以实现双直线电机双作用水压柱塞泵实际输出较小的流量脉动。应用AMESim软件，构建了两种不同配流方式的双直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真发现，柱塞配流电机柱塞泵相比阀配流，其压力和流量脉动很小，其压力脉动幅度小于2％，流量脉动率仅为0．008。

以双驳船同步提升技术为研究对象,分析了该技术在海上打捞工程中的重要意义,同时提出了该技术存在的不足;为了提高同步提升的适应性及效率,提出了一种主动补偿策略;为了研究该策略的可行性,搭建了模拟沉船同步提升的液压升沉补偿试验平台,针对其中的六自由度升沉补偿试验台的设计,对其进行了力学分析,得到了沉船负载的加载力与六自由度平台的6个液压缸的驱动力之间的关系,为负载的选取与液压缸额定载荷的设计提供理论依据。利用ADAMS和MATLAB联合仿真,验证了试验台运动的可模拟性和主动补偿策略的可行性,为进一步研究沉船同步提升过程中升沉补偿控制策略提供了数据支持和理论依据。