基于海水润滑的中高压海水液压泵研究

【摘要】：本文结合国际流体动力领域学科前沿,选择海水液压系统中的核心动力元件——海水液压泵为研究对象,目标是研发出压力14MPa、流量40L/min的海水润滑中高压海水泵。 针对海水润滑条件下海水泵面临的严重腐蚀、摩擦磨损、泄漏、气蚀、杂质污染等关键技术问题,本文采用了理论研究、计算机仿真分析和试验研究相结合的研究方法,在正确选择了阀配流轴向柱塞式为海水泵的主体结构后,建立了一套系统完整的关于阀配流轴向柱塞式海水泵的运动学、动力学基础理论和仿真分析模型,并围绕海水泵配流阀、缸孔柱塞副、滑靴斜盘副、轴承等关重件,从提高配流阀的响应特性和通流能力、降低摩擦副的pv值、充分利用海水自身的润滑支承和冷却功能、以及选用自润滑且耐蚀耐磨的摩擦副材料等诸多方面系统深入地研究了其设计理论、设计方法、用材和结构,设计制造出了大量的试件在我校自制的摩擦磨损试验台上进行了大量的模拟试验研究,优选出了海水泵关键技术的解决方案; 在此基础上,成功研制出了国内第一台海水润滑的中高压海水泵。本文研究的创新点主要有以下几个方面: (1) 在国内首次成功将平板配流阀用于海水泵,并用高分子复合材料做阀芯,不仅密封性好、通流能力大、响应速度快,而且噪声低、振动小。 (2) 提出了一种在耐蚀合金柱塞上复合高分子复合材料或工程陶瓷半球头的柱塞滑靴球铰副结构,解决了在海水润滑条件下球铰副在高接触应力下的摩擦磨损问题,保证了球铰副的正常工作。 (3) 提出了一种新的滑靴设计方法,并设计了一种在耐蚀合金滑靴上复合高分子复合材料或工程陶瓷靴底的滑靴结构,解决了滑靴与斜盘这对高速重载摩擦副在海水润滑条件下的摩擦磨损难题。 (4) 成功设计了用高分子复合材料做缸套且配合长度为定值的缸孔柱塞副结构和配合间隙,解决了在海水润滑性能极差条件下,柱塞和缸孔工作在边界摩擦或干摩擦工况下的相互刮削、摩擦磨损和泄漏的难题。 (5) 成功研制出国内第一台海水润滑的中高压海水泵,其性能试验显示:在压力14MPa、转速1000r/min时,输出流量为40.2L/min、容积效率为81.9%、机械效率为86.6%、总效率为70.9%,填补了国内空白,并缩短了我国与国际先进水平的差距。该