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随着海洋开发领域的不断发展,对水下作业装备的要求也越来越高。水液压传动技术在水下作业装备研发中具备得天独厚的优势,其系统简单、无污染,直接利用海水作为工作介质,工作水深不受限制。因此,海水液压元件及系统的研究成为水下作业装备开发的重要方向。本课题组响应海洋开发的需求,研制了海水液压泵、阀、马达和缸等一系列水液压元件。本课题对所研制的水液压元件进行了系统集成,并开展了海水液压系统的深海模拟试验研究,以此验证海水液压元件及系统在高背压环境下的工作可靠性和稳定性。 首先,本课题进行了海水液压系统的集成设计及可靠性分析。根据各海水液压元件试验大纲对系统的功能要求,设计出海水液压系统。对海水液压系统的可靠性进行预计,通过FMECA方法可以找出系统的薄弱环节,提出了改善措施,为海水液压系统的优化设计提供参考。 其次,根据模拟试验环境条件及功能要求,制定海水液压系统的试验方法,设计出海水液压系统的供配电及监测控系统。利用Simulink对深海电机进行了起动仿真分析,基于PLC编程实现控制台对液压系统元器件的控制。通过供配电及监测控系统的调试来验证其是否满足水液压系统深海模拟试验的要求。 再次,对海水液压系统中的集成型阀块和C型波登管进行了仿真和试验研究。基于FLUENT对阀块流道进行仿真分析,确定加工选用铣刀工艺及最优安装方式。基于ANSYS仿真分析了C型波登管的应力-应变特性,并在高背压下进行了试验验证。设计了水下照明摄像系统,并优化屏蔽措施,改善观测拍摄质量。根据供配电方案要求对水下线缆进行硫化,试验验证其绝缘特性是否满足要求,确保高背压下供配电的安全可靠。 最后,研制出海水液压系统并对系统进行深海模拟试验。对海水液压系统进行了可靠性优化和集成,进行了深海模拟舱加压及保压试验,海水液压马达启动性能试验,高背压下海水液压泵加载试验,验证其满足模拟试验要求。通过在模拟舱内的进行深海2000米模拟试验,完成海水液压元件各元件的功能性试验。通过上述工作及试验结果,验证海水液压系统可完成海水液压元件各元件在高背压环境下的功能性试验,对关键组成单元的改善措施取得较好的效果,验证了各元件在高背压环境下均能正常工作。