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我国在“十三五”体现国家战略的百大工程项目中,明确将深海空间领域作为重要的研究方向。而在深海洋设备中,液压传动设备是较为常见的,但目前传统的液压传动系统存在很多弊端。水液压传动技术是将传统工作介质液压油替换为水(海水)的新型传动技术,因此水液压传动技术具有环境友好、水介质保有量大、无污染、成本低等优点。柱塞泵作为液压系统的动力元件,存在着输出流量不平稳、压力脉动大、噪声等级高等问题,为此柱塞泵还存在着很多关键的问题亟待解决。本文将直线电机驱动柱塞泵作为研究目标,对直线电机驱动柱塞泵的关键结构部件进行了理论分析及优化设计,主要研究工作如下: 首先,在充分掌握直线电机驱动柱塞泵工作原理的基础上,对直线电机驱动柱塞泵进行运动学分析。利用AMESim软件搭建单直线电机驱动柱塞泵和四电机驱动柱塞泵模型,得到柱塞泵的流量压力特性。 其次,构建关键部件吸压一体式配流阀的数学模型,仿真分析了不同直线电机运动规划下,泵柱塞腔内压力和配流阀阀芯的静动态特性,发现三角波有利于直线电机驱动柱塞泵后续深入研究。基于连续二次规划算法对吸压一体式配流阀关键参数进行优化。同时使用FLUENT对阀口流场进行可视化分析,针对可能出现的问题提出改进意见。 然后,介绍了直线电机驱动柱塞泵采用的串联式斯特封密封,仿真分析了特定压缩量下不同腔内压力时的斯特封密封特性,得出设计的斯特封密封参数满足密封要求。但是为了避免O形圈破裂,又同时仿真分析了不同O形圈压缩量下斯特封表现的密封特性,得出合适的压缩范围为O形圈直径的8%~10%。 最后,研制出直线电机驱动柱塞泵样机,对直线电机驱动柱塞泵进行了跑合试验、排量试验以及加载试验。空载时泵输出流量符合理论值,但是加载试验由于直线电机选择功率不够,最终泵输出的峰值流量和压力只达到理论时的一半。针对出现的问题,提出相关改进意见。