本文關鍵詞：深海油壓動力源效率的分析與研究

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【摘要】：隨著深海開發(fā)的持續(xù)發(fā)展,深海油壓動力源作為深海裝備的基礎動力裝備,變得日益重要,且發(fā)展迅速。鑒于深海環(huán)境的特殊,以及深海油壓動力源與生俱來的高功率密度,在深海開發(fā)被廣泛應用。液壓在經(jīng)過粗獷式發(fā)展后,如今對液壓的研究趨向小型化,集約化和高效化,深海油壓動力源作為油壓動力源,同樣帶有液壓系統(tǒng)的通病——效率問題。隨著國家提倡綠色發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展的口號,分析研究動力源的效率問題變得更加具有意義。本文以深海油壓動力源的效率為研究對象,從深海油壓動力源的結(jié)構出發(fā),厘清其功率轉(zhuǎn)化與傳遞路線,并應用相關理論和數(shù)值仿真分析其功率損失的重點部位。首先,介紹了深海油壓動力源及其效率相關的研究現(xiàn)狀。分析深海油壓動力的結(jié)構組成,得出其功率傳遞路線,認為效率損失主要存在于深海電機和液壓泵兩部分。于是對深海電機及液壓泵(內(nèi)外齒輪泵)的效率特性進行了理論分析,其中深海電機區(qū)別于普通地面電機最大特征是存在油摩損失,并對11kW直流深海電機的油摩損失進行數(shù)值仿真計算。而液壓泵的機械損失也主要在于存在油液的粘性摩擦損失。綜合可知油液的粘度將是影響深海油壓動力源效率的重要因素。其次,結(jié)合Solidworks的建模與Pumplinx的數(shù)值仿真對深海油壓動力源的內(nèi)嚙合齒輪泵進行深海2000m,3000m及4000m的仿真分析。同時作為對比,對相近排量的外嚙合齒輪進行相同環(huán)境條件下的仿真計算。結(jié)果表明DTE21(10#)液壓油適用于深海高壓低溫環(huán)境；另外由于外嚙合齒輪泵存在困油,其功率損失高于內(nèi)嚙合齒輪泵,表明該環(huán)境下內(nèi)嚙合齒輪在效率方面優(yōu)于外嚙合。再次,對深海油壓動力源效率優(yōu)化做探索性研究。仿真分析深海4000m情況下,深海油壓動力源液壓泵應用地面系統(tǒng)常用DTE25(46#)液壓油的情況,結(jié)果表明其發(fā)熱功率損失為約為DTE21(10#)的2.2倍,說明46#不適于4000m深海油壓動力源。另外,從液壓系統(tǒng)的角度出發(fā),應用AMEsim對比仿真蓄能器在深海油壓動力源系統(tǒng)中的節(jié)能作用,結(jié)果表明：在系統(tǒng)帶負載啟動時,含蓄能器系統(tǒng)能有效地吸收系統(tǒng)帶負載啟動時的溢流損失。最后,通過對三個系列深海油壓動力源進行效率試驗研究,采集數(shù)據(jù),結(jié)果表明整機的容積效率與液壓泵的單機容積效率基本接近,則說明深海油壓動力源的集成結(jié)構是合理的。
【關鍵詞】：深海 粘度 動力源 效率 負載率
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH137
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3.1 深海油壓動力源的簡介及研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.2 深海油壓動力源效率的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 充油電機油摩損失的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 深海油壓動力源結(jié)構及效率特性21-35
• 2.1 深海油壓動力源的結(jié)構組成及其功率傳遞組成21-24
• 2.1.1 深海油壓動力源的結(jié)構組成21-23
• 2.1.2 深海油壓動力源的密封23-24
• 2.1.3 深海油壓動力源的功率傳遞組成24
• 2.2 深海油壓動力源的效率特性分析24-34
• 2.2.1 深海電機的效率特性24-25
• 2.2.2 深海電機的油摩損耗分析25-30
• 2.2.3 齒輪泵的效率特性30-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 深海環(huán)境下液壓泵的CFD仿真及計算分析35-47
• 3.1 計算流體力學的概述35-37
• 3.1.1 CFD的定義35-36
• 3.1.2 計算流體力學控制方程36-37
• 3.2 液壓泵深海工作環(huán)境的分析37-38
• 3.3 齒輪泵的CFD分析38-46
• 3.3.1 模型建立38-39
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分39-40
• 3.3.3 液壓油的選用40
• 3.3.4 仿真計算策略及仿真參數(shù)設置40-42
• 3.3.5 計算結(jié)果后處理及分析42-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 深海油壓動力源效率的優(yōu)化分析47-55
• 4.1 液壓油粘度對效率的影響47-49
• 4.1.1 液壓油粘度47
• 4.1.2 液壓油粘度對液壓系統(tǒng)的影響47
• 4.1.3 不同粘度液壓油對功率損失分析47-49
• 4.2 蓄能器對深海油壓動力源液壓系統(tǒng)效率的影響49-54
• 4.2.1 蓄能器49-50
• 4.2.2 液壓系統(tǒng)仿真分析50-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第5章 深海油壓動力源效率的試驗研究55-62
• 5.1 試驗系統(tǒng)的工作原理55-56
• 5.2 試驗系統(tǒng)的組成及功能56-58
• 5.2.1 試驗系統(tǒng)的組成56-57
• 5.2.2 試驗系統(tǒng)的功能57-58
• 5.3 試驗方案設計58
• 5.4 深海油壓動力源的功率傳遞的計算58-60
• 5.5 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理分析60
• 5.5.1 試驗結(jié)果60
• 5.5.2 試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理與分析60
• 5.6 試驗誤差分析60-61
• 5.6.1 數(shù)據(jù)測量的誤差60-61
• 5.6.2 數(shù)據(jù)計算及處理的誤差61
• 5.7 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-63
• 本文結(jié)論62
• 研究展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文69

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本文編號：832887