【正文】 (21)式中 液壓泵的流量；經(jīng)驗系數(shù)，一般情況下取3～5。因為整個油箱的側(cè)面都成圓弧形，這樣雜質(zhì)回順著油箱壁滑落到油箱最底部的排油槽里，隨著油液往外排出，雜質(zhì)也就很輕松地隨著油液往外排出了。雖然憑借著過濾器的吸附能力能保持油液一段時間的清潔，但油液用久了之后肯定還是會因為各種原因，其清潔度不能滿足要求，需對其進行更換，因此可以在圓柱形油箱的內(nèi)壁底部設(shè)計一個排油槽，便于在對液壓系統(tǒng)進行維護時更換液壓油。獨立油箱常用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)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。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。既然選擇的是深海電動機，則電動機的防腐問題在電動機設(shè)計室已經(jīng)考慮了，那么其外殼材料肯定選擇了防腐材料。顯然選用第二種方法的水下電動機比較合理，在還沒有完整資料的情況下，在此基礎(chǔ)上對電動機進行改進，設(shè)計出一個在理論上行得通的水下電動機。為解決這個問題，考慮將電動機換成現(xiàn)在較為先進的水下電動機，由于這項技術(shù)屬于較為前沿的技術(shù)，還沒有完整的系統(tǒng)材料，所以下面引用國外某水下電動機的資料。因為海水的腐蝕性，液壓動力單元最外層與海水接觸部分材料要選用特殊材料，并且希望這種材料的面積盡量小且形狀規(guī)則，如果電動機和液壓泵放在油箱外面，這樣必將增加外殼材料表面積，也會使得外殼的形狀相對復雜隨之而來的裝配和焊接問題就會更多，這里采用將電動機和液壓泵放在油箱內(nèi)部。柜式液壓動力源裝置可在柜體上方便地布置各類儀表板和電控箱，且外觀整齊美觀，因泵組被柜體封閉而屏蔽了噪聲，同時能有效減少外界污染，其缺點是由于需顧及操作和維護的空間及液壓系統(tǒng)的散熱，致使其外形尺寸較大，通常僅在中、小功率場合及實驗室采用。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。 各種布置的比較上置式液壓動力源占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油，一般應(yīng)用于中小功率的液壓泵站。③柜式液壓動力源。如果泵組安裝在與油箱一體的公用底座上，則稱為整體型液壓動力源；將泵組單獨安裝在地基上則稱為分離型液壓動力單元。②非上置式液壓動力源。上置式布置方式按電動機的擺放位置又可分為立式和臥式。①上置式液壓動力源。此類多級密封裝置在各類設(shè)備中應(yīng)用較少，不是標準件，加上本文所研究的重點不是在密封處，所以在此就不對其結(jié)構(gòu)原理進行過多分析，只是表明能滿足設(shè)計要求，本設(shè)計也選取多級密封作為動密封裝置。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。 動密封件的安裝位置如圖25所示。靜密封結(jié)構(gòu)已經(jīng)選定，接下來就是對動密封結(jié)構(gòu)的選取。針對這個問題，在前面設(shè)計已經(jīng)考慮了，本設(shè)計采用了壓力平衡裝置，這樣，內(nèi)部油液的壓力和外部海水的壓力基本相同，內(nèi)外壓差為零，對系統(tǒng)的靜密封要求就非常低了，大部分結(jié)構(gòu)都能滿足要求，但考慮到安全性、實用性、方便性，本系統(tǒng)選取O型圈作為主要的靜密封件，如在油箱的進油口、出油口、液壓泵的壓力油出口處以及電動機和油箱外殼的鏈接處等都采用了O形圈結(jié)構(gòu)。由于本文所設(shè)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(shè)計的難點之一。密封裝置包括兩大類；動密封和靜密封。設(shè)備的密封性能是評價機械產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要指標，對密封的基本要求是嚴密、可靠、壽命長，并且力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，制造維修方便，成本低廉。所以在上墊6上開有一個鍵槽，鍵槽寬度與止動螺釘10的直徑相當，擰緊止動螺釘10，使得不能旋轉(zhuǎn)，只可軸向運動，從而壓緊密封材料，實現(xiàn)密封。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。通孔最好是對稱的，且通孔要遠離圓柱上、下表面圓心，向周邊布置，這樣壓緊時受力較好，容易壓緊。在參閱了大量資料后，由于條件有限不能對此類產(chǎn)品進行驗證，但應(yīng)該說在性能方面能滿足設(shè)計要求，由于本結(jié)構(gòu)不是本文的重點，在此只對其原理進行簡單描述。但是也有許多不足之處：價格昂貴，水密插件頭價格一般會在一萬元以上；對電信號要求較高時不適用，如某些化學傳感器，就不希望另接導體；無法適用于光纖傳感器；成功率不適很高，一般在50%左右。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(yīng)，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。膠可用環(huán)氧樹脂膠型AB膠，所能承受的壓力很高，可用于超高壓密封。用膠填實密封是將膠及細導線直接澆注在小孔中，實現(xiàn)密封。用商業(yè)化的水密接插件軟細導線的密封方法，大體上有三類： 接口部件的選型一個系統(tǒng)的運行總需要一個能量的來源以及一些信號的傳輸，本系統(tǒng)的電動機就需要電力的來源，內(nèi)部的電磁閥、壓力傳感器之類的部件需要傳遞弱電信號，這樣必定要向油箱外引線，這就要解決信號輸出也就是軟細線引入和引出油箱腔體的密封問題，實現(xiàn)軟細線導線密封的部件稱為引電器。該傳感器沒有移動部件存在，所以抗震和抗沖擊性很強，由于這種壓力傳感器采用了金屬隔膜，因而表現(xiàn)出了非常好的耐腐蝕性和抗過載性。某公司生產(chǎn)的一款型號為KH17的壓力傳感器比較合適，這種壓力傳感器采用半導體應(yīng)變片將壓力轉(zhuǎn)換為電信號。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?？紤]到設(shè)計要求回油過濾器結(jié)構(gòu)緊湊，因此，過濾器選擇結(jié)構(gòu)尺寸相對較小的RFA型微型回油過濾器，, 并且要求的過濾精度為10, 所選擇的過濾器型號為RFA6310,連接方式為螺紋連接。管路易拆式雙筒回油過濾器（2YH）RFA型微型回油過濾器YLH型箱上回油過濾器。一般的回油過濾器有如下幾種類型?？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(shè)計的系統(tǒng)，最后決定只在裝置的回油路安裝回油過濾器。過濾精度的選取可參考表22。不同用途的液壓系統(tǒng)對油液的過濾精度要求不同。 表21 過濾器的種類及用途類型用途類型用途吸油過濾器保護液壓泵泄油過濾器防止生成污染物進入油箱高壓過濾器保護泵下游元件部受污染安全過濾器保護污染抵抗力低的元件回油過濾器降低油液污染度通氣過濾器防止污染物隨空氣侵入離線過濾器連續(xù)過濾保持油液清潔度注油過濾器防止注油時侵入污染物（2）過濾精度表示過濾器性能等級的指示是過濾精度。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。這些過濾器通常都由具有吸油能力的元件構(gòu)成，其濾芯可以網(wǎng)住污染顆粒。（1)過濾器的分類過濾器按濾芯分為兩大類，既深度型濾芯和表面型濾芯過濾器。保持液體介質(zhì)的清潔是保證系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵，而使用過濾器是主要手段。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(shè)計采用通軸結(jié)構(gòu)。本設(shè)計使用的液壓泵已經(jīng)在前面設(shè)計中選擇好了，下面就其具體的安裝問題，對通軸的可行性進行分析。圖22 泵的外形結(jié)構(gòu)及主要尺寸圖 液壓泵與電動機之間連接的設(shè)計傳統(tǒng)的設(shè)計，電動機和液壓泵之間是通過一個聯(lián)軸器連接在一起的，電動機的轉(zhuǎn)矩通過聯(lián)軸器傳遞到液壓泵，但是這種連接方式占用的體積較大，且工作時聯(lián)軸器會發(fā)出很大的噪聲，會影響它在某些場合的應(yīng)用，并且會降低效率，所以在結(jié)構(gòu)上準備選擇液壓泵輸出軸和電動機輸出軸連成一體的通軸結(jié)構(gòu)，這樣在結(jié)構(gòu)上能簡化很多，噪聲問題也會有很大的改善。容積效率：。最高轉(zhuǎn)速:2200r/min。額定轉(zhuǎn)速：1500r/min。最高壓力：25MPa。排量：35ml/r?？紤]到本次設(shè)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。最后選擇斜盤軸向式柱塞泵。深海液壓系統(tǒng)用液壓泵的設(shè)計還要考慮振動和噪聲問題，因為如果振動和噪聲較高會影響整個執(zhí)行系統(tǒng)上其他設(shè)備（如聲納等）的正常運行。柱塞泵有軸向和徑向之分，因徑向布置不如軸向布置緊湊，故泵的體積和重量都較大。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。柱塞泵主要零件均受壓，材料強度可以得到充分利用，壽命長，單位功能的重量小。③ 變量形式多。② 流量范圍大。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。與齒輪式和葉片泵相比，柱塞泵具有如下優(yōu)點。此外，因葉片有安裝傾角，固轉(zhuǎn)子必須按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向使用。（2）葉片泵葉片泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，流量均勻、運動平穩(wěn)、噪聲小、容積效率高、壽命較長，但為使葉片泵可靠地吸油；轉(zhuǎn)速必須在500~1500r/min范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速太低，葉片不能緊壓定子的內(nèi)表面，無法吸油；轉(zhuǎn)速過高，則造成泵的“吸空”現(xiàn)象。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。 圖21（1） 齒輪泵齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小、工作可靠，具有良好的自吸能力并對油污不敏感，耐沖擊性負載。就排量而言，液壓泵分為定量泵和變量泵。最后確定電動機的功率為22kW。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=。因此，選用深海直流無刷電動機是個相當不錯的選擇。并且電動機內(nèi)充有壓力補償油，電動機內(nèi)外壓平衡，軸與聚四氟乙烯環(huán)間還會形成油膜，從而保證了軸伸處的深水可靠動密封。當電動機旋轉(zhuǎn)時，軸與聚四氟乙烯環(huán)產(chǎn)生相對摩擦。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。因為電動機軸只要旋轉(zhuǎn)，軸與機殼處就會有間隙。因此在前、后端蓋處采用O形圈進行密封。除了直流有刷電動機外，還有直流無刷電動機，直流無刷電動機與直流有刷電動機的價格相當，而密封機構(gòu)大大簡化，電動機殼體內(nèi)外壓力平衡。而對于內(nèi)部線圈，必須可以在高壓油環(huán)境下正常工作。外殼采用耐腐蝕的金屬材料（如鈦合金、表面處理的高強度鋁等）。相對而言，交流電動機，特別是三相交流異步電動機的維護和操作方便、堅固耐用、工作可靠，雖然調(diào)速性能沒有直流電動機好，功率因數(shù)低，但液壓泵對電動機速度控制要求不高，異步電動機已經(jīng)可以很好地控制速度，所以交流電動機的應(yīng)用范圍還是相當廣的。步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機械角位移或直線位移的控制信號，在數(shù)控機床上有較廣泛的應(yīng)用，對于本設(shè)計是不使用的，所以電動機只可能在直流電動和交流電動機