【正文】 254概念使用正確，語言表達準確，結(jié)構(gòu)嚴謹，條理清楚，邏輯性強。此外還要感謝我們小組的其他成員，在設計的整個過程中，我們相互討論，也解決了一定的問題，從你們身上我看到了“認真”二字，在無形中也促使我更加用心的完成本次設計。這里留下了我求學的足跡，這里見證了我成長的點滴。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮，記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情，為了畢業(yè)設計我曾打字到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅而毫無疲憊。在導師細心的指導下，我終于對自己現(xiàn)在的設計方向和方法有了一定的掌握。④由于深海作業(yè)，海水的溫度基本上恒定不變的，所以由于溫度影響而造成的體積變化dv4也為0。通過圖41中的尺寸可以粗略計算出其體積為27L左右，也就是說此氣囊能提供27L的體積變化差。主要有：乙丙橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠聚硫橡膠、氯化聚乙烯橡膠等。 化學組成成分是不飽和的橡膠烴。加Zn塊實踐證明采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料是可行的。使用蓄能器狀氣囊結(jié)構(gòu)作為壓力平衡結(jié)構(gòu)，考慮到安裝方便，就把其放在油箱的上背面，但是為了系統(tǒng)在初始的狀態(tài)下氣囊內(nèi)就能裝滿有油液，氣囊結(jié)構(gòu)的最高位置要低于油箱壁的最高位置。使用單個氣囊雖然已經(jīng)能滿足體積變化的要求，但是這是還涉及一個響應的問題，因為氣囊外殼尾部的小孔不可能開得太大，在有些情況下，油箱的體積突然發(fā)生變化，壓力平衡裝置不能馬上響應，會造成油箱內(nèi)部壓力小于外界壓力的情況，當然這也是本課題的一個分支問題，本文就只分析道這里。這種結(jié)構(gòu)在鋼質(zhì)圓形油箱的一端加橡膠膜或在方形油箱的5個面上開窗并加橡膠膜，利用橡膠膜的伸縮變形進行壓力平衡和克服體積變化，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。此種結(jié)構(gòu)必須要通過油箱油液的最大變化率來計算氣囊的大小，這樣才能保證氣囊在被完全壓縮前已經(jīng)能滿足其最大體積變化的需求，同時也盡量不要把氣囊做得太大，否則會帶來一定的不便。①活塞結(jié)構(gòu)油箱是利用活塞的可移動特性改進而來，能隨時保持內(nèi)外壓力相同，活塞結(jié)構(gòu)油箱簡圖如圖31所示。則可求得系統(tǒng)所需油液的體積 V 為： V=3=（L）本文所設計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是將液壓泵及其他的一些部件放置在油箱內(nèi)部，所以要計算油箱的體積需要將這些部件的體積加上所需油液的體積。獨立油箱是應用最為廣泛的一類油箱。在這種情況下液壓動力源如與原來的布置一樣，會造成防腐材料的損失，那么就可以將電動機放在油箱外面而只將液壓泵放在油箱內(nèi)，這樣會使得液壓動力單元的體積和重量都變小，不足的是其長度會有所增加。水下電動機應著重考慮電動機耐受水壓以及水的隔離問題，某公司的產(chǎn)品采用了兩種方法。當采用臥式動力源時，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵油口處產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。當電動機立式安裝，液壓泵置于油箱內(nèi)時，稱為立式液壓動力源；當電動機臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時，稱為臥式液壓動力源。電動機也采用壓力補償式結(jié)構(gòu)，所以電動機內(nèi)部油液壓力也是與海水壓力相等的，也就是電動機油和液壓油壓力差等于零，這樣對動密封處的要求又是很低了，一般的油封都能滿足要求。動密封一般又可以分為接觸式密封和非接觸式密封，通常情況下選用接觸式的，這是由于非接觸式的密封裝置結(jié)構(gòu)較復雜。所打的通孔個數(shù)可以很多，可以實現(xiàn)多根導線的密封。用膠填實小孔密封，造價低，也可實現(xiàn)密封。在深海作業(yè)中，液壓動力源裝置的應用深度較深，壓力很大，這樣就給密封帶來了一定的困難。一般的液壓系統(tǒng)會在油路上安裝壓力表，用來測定管路上的壓力，并且使用的大都是表盤機械式壓力表，當然稍高檔的設備使用的一般是數(shù)顯壓力表。SRFA型雙筒箱上回油過濾器。 表22 過濾精度的選取系統(tǒng)類別一般液壓系統(tǒng)伺服系統(tǒng)壓力p/MPa773521顆粒大小/um25～5025105（3） 過濾器的選擇過濾器的選擇主要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力、介質(zhì)的性質(zhì)、元件等工作條件進行。有吸附能力的濾芯可使污染物黏附在濾芯表面。將液壓泵和電動機解剖后，其主要部件如圖23所示。傳統(tǒng)的泵是整個油路的一部分，除了選擇泵外，還要連接一些液壓閥及相關(guān)油路來組成一個基本回路，現(xiàn)在有些泵已經(jīng)集成了一些基本的液壓控制閥，這樣就簡化了整個油路的設計。（4） 螺桿泵螺桿泵與其他容積式液壓泵相比，結(jié)構(gòu)緊湊，流量、壓力無脈動，自吸能力強，允許較高的轉(zhuǎn)速，工作可靠，壽命長。① 柱塞泵的工作壓力高。但齒輪泵的零件在磨損后不易修復，零件組裝是選配，互換性差，常因個別零件損壞而不得不更換新泵。本文計算的功率是根據(jù)液壓泵在滿負載額定轉(zhuǎn)速下計算出來的系統(tǒng)最大功率要求。如果仍然采取在軸與機殼間加O形圈密封的方法，當電動機高速旋轉(zhuǎn)時，會導致O形密封圈的磨損、發(fā)熱乃至變形，在較高的水壓下，就容易漏水，所以軸伸處僅采取加O形圈密封的方法已不可靠。這樣一來，無論是電動機本體的靜密封還是轉(zhuǎn)軸處的動密封均比較容易實現(xiàn)。第二章 各個部件的選型液壓動力源的設計要求各部件布置緊湊、振動和噪聲小、結(jié)構(gòu)密封性好、性價比高。動力元件 齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵...... 執(zhí)行元件液壓缸：活塞液壓缸、柱塞液壓缸、擺動液壓缸、組合液壓缸 液壓馬達齒輪式液壓馬達、葉片液壓馬達、柱塞液壓馬達 控制元件方向控制閥：單向閥、換向閥 壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等 流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥 輔助元件蓄能器、過濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓力計、流量計、密封裝置等。 液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 第二次世界大戰(zhàn)(19411945)期間，在美國機床中有30%應用了液壓傳動。布拉曼(Joseph Braman,17491814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。尤其在今天以知識為驅(qū)動的全球化經(jīng)濟浪潮中，由于激烈的市場競爭，夾具工業(yè)的內(nèi)涵、深度和廣度都發(fā)生著深刻的而變化，各種新的液壓系統(tǒng)、制造加工方法不斷出現(xiàn)，推動著我們的社會不斷的向前發(fā)展。眾所周知，海洋深處是有很大的壓力的，而且隨著深度的加深，壓力也就越大，當?shù)竭_6000m時，壓力為60MPa，如果這么大的壓力都由液壓動力源來承擔，再加上系統(tǒng)工作所需的壓力，液壓泵的負擔是很重要的，而且這樣也很不經(jīng)濟，液壓動力單元的效率會非常低，同時整個結(jié)構(gòu)外殼也必須做得很厚以承受水壓，這樣就加大了系統(tǒng)的重量，在系統(tǒng)的密封工作方面，也會帶來很大難度，所必須要設計一個特別裝置來平衡裝置，同時也對壓力平衡厚的系統(tǒng)密封問題、電纜接口問題和材料的防腐蝕問題進行了分析。設計說明書課 題 名 稱： 液壓動力單元的結(jié)構(gòu)設計 關(guān)鍵詞：動力單元，壓力平衡，液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進一步得到改善。應該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20 多年。 動力元件（油泵）它的作用是利用液體把原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。液壓傳動的優(yōu)點（1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的10％～20%。本節(jié)介紹液壓動力系統(tǒng)中的液壓泵、電動機、過濾器、壓力儀表、接口部件等各個的重要部件的選型。而對于內(nèi)部線圈，必須可以在高壓油環(huán)境下正常工作。工程技術(shù)人員在這方面做了大量的工作，如采用德國洪格爾組合密封圈進行動密封。已知液壓泵的排量是V=35ml/r,泵的壓力=21MPa，這里深海選定泵的轉(zhuǎn)速n=1500r/min，泵的總效率取=。齒輪泵具有較大的轉(zhuǎn)速范圍，但轉(zhuǎn)速不能太高，否則油液在離心力的作用下不能充滿整個工作空間，并對吸油形成阻力，產(chǎn)生“吸空”現(xiàn)象。因為柱塞與孔容易加工，尺寸及表面質(zhì)量可以達到很高的精度，所以配合精度高、泄露小、容積效率高，工作壓力一般為20～40MPa。常用于傳動要求十分平穩(wěn)的精密度機床，如鏡面磨床；也用于工作可靠性要求很高的裝置中，如飛機和輪船?？紤]到本次設計所要求的排量為35mL/r，壓力為21MPa，最終選用某公司的C4低壓卸荷控制型液壓泵，具體型號為BK35FRC4＊AK11,起主要參數(shù)如下。最高轉(zhuǎn)速:2200r/min。從圖23可以清楚地觀察到將電動機軸和液壓泵制成同一個軸的結(jié)構(gòu)在安裝方面是沒有問題的，只要將各個部件依次從右往左安裝，具體安裝順序依照圖23所示的編號順序，所以本文在這部分的設計采用通軸結(jié)構(gòu)。表面型濾芯由單層濾材構(gòu)成，介質(zhì)必須流過該濾層，由帶網(wǎng)孔的金屬或鋼絲篩制成，因此它們有著非常一致的孔徑，從而限制能通過的最大圓形硬顆粒的尺寸?？紤]到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)問題，不可能在所有部位上安裝過濾器，根據(jù)本文所設計的系統(tǒng)，最后決定只在裝置的回油路安裝回油過濾器。傳統(tǒng)的機械式壓力表能測定的壓力范圍不是很大，一般是0~60MPa。軟細導線的密封方法，大體上有三類：但也有許多的缺點：用膠填實密封，使得小孔的直徑不能很大，所引的導線也就不可能很多；如果小孔的直徑太大或小孔的長度較長時，膠有一定的黏度，容易灌滿整個小孔，易產(chǎn)生泄漏；A、B兩膠混合在一起調(diào)制時，一般會有反應，有的會放熱，膠在調(diào)制的過程中就產(chǎn)生了氣泡，對密封很不利，會有滲漏；易老化，不可長時間使用，膠老化，密封性能救大為降低，且對溫度較高的場合也不適用；不利于拆卸傳感器以對傳感器進行保養(yǎng)、維護。三個零件疊在一起，放于有臺肩的通孔中，中間穿過導線，外面再用壓緊螺母1與上墊6有接觸部分，而壓緊螺母是要旋轉(zhuǎn)推進壓緊的，這就會使上墊6同樣跟著旋轉(zhuǎn)，那么導線將會被攔腰截斷。由于本文所設計的液壓動力源是使用在深海，所以良好的密封對性能的影響尤其重要，這也是本設計的難點之一。但是雖然壓力差為零，密封裝置還要承受幾十兆帕的內(nèi)壓，有可能會因為過大的內(nèi)壓導致密封結(jié)構(gòu)的變形而使得密封失效，所以在選取裝置時還是要注意此類問題。②非上置式液壓動力源。非上置式液壓動力源由于液壓泵置于油箱液面以下，故能有效改善液壓泵的吸入能力，這種動力源裝置高度低，便于維護，但占地面積大，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率較大，而使用空間不受限制，以及開機率低，使用時又要求很快投入運行的場合。這樣整個系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)就定下來了，核心問題是考慮怎樣才能使油箱內(nèi)的壓力和海水的壓力相等，或者是使油箱內(nèi)的壓力略大于海水的壓力。獨立油箱常用于工業(yè)生產(chǎn)設備，一般制成矩形，也有圓柱形或油罐形，通過計算可以發(fā)現(xiàn)，在材料用量相同的情況下將幽香制成圓柱形所獲得的體積比矩形的大，所以初步選定油箱形狀為圓柱形，電動機的外形一般也是圓柱形的，將電動機和油箱連接在一起后，其形狀還是比較規(guī)則、美觀和統(tǒng)一的。液壓泵的外形是很不規(guī)則的，要精確計算他的體積大小是很有困難的，本文將其近似看成一個立方體，各個方向的尺寸折合后為195㎜202㎜233㎜。圖31 活塞結(jié)構(gòu)郵箱簡圖圖31所示中的活塞可以隨著油箱壁左右移動，當海水的壓力大于油液壓力時活塞就會向右移動，直至油液壓力和海水壓力相同，活塞才停止，這樣就能保證油液壓力和海水壓力隨時相同，從而就使得系統(tǒng)壓力平衡。在水下作業(yè)時還要注意保護氣囊，避免被一些較尖銳的物品刺破，同時還要作業(yè)氣囊和油箱的接口大小，如果太小，有可能出氣囊面把油液入口堵住的情況。確定是橡膠膜的邊緣易出現(xiàn)疲勞斷裂，密封不可靠。從以上分析可知各方案工作原理是相同的，共同點都是一個油箱，包含一個能進行彈性變形的部件，當有壓力差存在時，該部件就發(fā)生變形，將壓力傳遞到油液中，從而使油液的體積減小，壓力增大至于外界環(huán)境相等，也就是油箱內(nèi)部的壓力與外界的水壓力達到平衡，這樣，