发布时间 : 星期六 文章液压传动系统毕业论文设计更新完毕开始阅读d7df4035793e0912a21614791711cc7930b77819
在中、小功率场合及实验室采用。 3.3 布置方案的选定
考虑到本次设计的液压动力源的实际使用环境，在满足压力和排量要求的前提下，整个系统做得越小越紧凑越好，不仅占地面积小，而且也节省了不少材料，在这个大前提下，处在体积和布置上向液压动力单元形式靠近。
因为海水的腐蚀性，液压动力单元最外层与海水接触部分材料要选用特殊材料，并且希望这种材料的面积尽量小且形状规则，如果电动机和液压泵放在油箱外面，这样必将增加外壳材料表面积，也会使得外壳的形状相对复杂随之而来的装配和焊接问题就会更多，这里采用将电动机和液压泵放在油箱内部。
一般陆地环境使用的普通三相异步电动机，电动机外壳内是有空气的，这样就是需要在电动机轴的出口处加动密封装置，防止液压油进入电动机线圈内，因为当海水深度达到6000m时，压力将达到60MPa，所以对这个密封装置的要求很高。为解决这个问题，考虑将电动机换成现在较为先进的水下电动机，由于这项技术属于较为前沿的技术，还没有完整的系统材料，所以下面引用国外某水下电动机的资料。
水下电动机应着重考虑电动机耐受水压以及水的隔离问题，某公司的产品采用了两种方法。
·耐水压的机械结构：采用高机械强度材料增加壁厚的机壳以承受水压及隔离海水。
·平衡压力结构：电动机内部充油，以非金属膜盒加以封闭，靠此膜盒的伸缩适应内部油液的热膨胀以及外部水压的变动，使电动机内外压力达到平衡。
显然选用第二种方法的水下电动机比较合理，在还没有完整资料的情况下，在此基础上对电动机进行改进，设计出一个在理论上行得通的水下电动机。电动机的压力平衡部分一般放在电动机的尾部，改进后的设计也是从尾部进行。
既然选择的是深海电动机，则电动机的防腐问题在电动机设计室已经考虑了，那么其外壳材料肯定选择了防腐材料。在这种情况下液压动力源如与原来的布置一样，会造成防腐材料的损失，那么就可以将电动机放在油箱外面而只将液
压泵放在油箱内，这样会使得液压动力单元的体积和重量都变小，不足的是其长度会有所增加。
这样整个系统的大致结构就定下来了，核心问题是考虑怎样才能使油箱内的压力和海水的压力相等，或者是使油箱内的压力略大于海水的压力。
3.4 油箱的设计
通常油箱可分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱三类。 ·整体式油箱是指在液压系统或机器的构件内形成的油箱。 ·两用油箱是指液压油与机器中的其他目的的用油的公用油箱。 ·独立油箱是应用最为广泛的一类油箱。
独立油箱常用于工业生产设备，一般制成矩形，也有圆柱形或油罐形，通过计算可以发现，在材料用量相同的情况下将幽香制成圆柱形所获得的体积比矩形的大，所以初步选定油箱形状为圆柱形，电动机的外形一般也是圆柱形的，将电动机和油箱连接在一起后，其形状还是比较规则、美观和统一的。
对于液压系统，液压油的清洁对整个液压系统的影响是非常大的。虽然凭借着过滤器的吸附能力能保持油液一段时间的清洁，但油液用久了之后肯定还是会因为各种原因，其清洁度不能满足要求，需对其进行更换，因此可以在圆柱形油箱的内壁底部设计一个排油槽，便于在对液压系统进行维护时更换液压油。说到排油问题，圆柱形的油箱就有优势了。因为整个油箱的侧面都成圆弧形，这样杂质回顺着油箱壁滑落到油箱最底部的排油槽里，随着油液往外排出，杂质也就很轻松地随着油液往外排出了。
本系统的油箱容量按经验公式来计算，因为系统工作时，整个油箱是浸泡在海水里的，并且海底的温度一般为4℃左右，所以整个系统的散热习惯是非常好的，相当于是冷水，没有必要从散热的角度来计算油液的容积。
油箱容量的经验公式为
V
(2-1)
式中 ----液压泵的流量；
＝
----经验系数，一般情况下取3～5。则可求得系统所需油液的
体积 V 为：
V=3×52.5=157.5（L）
本文所设计的系统结构是将液压泵及其他的一些部件放置在油箱内部，所以要计算油箱的体积需要将这些部件的体积加上所需油液的体积。液压泵的外形是很不规则的，要精确计算他的体积大小是很有困难的，本文将其近似看成一个立方体，各个方向的尺寸折合后为195㎜×202㎜×233㎜。则液压泵所占的体积V为：
V=195×202×233=9.18×10（mm）
液压泵的体积加上其他部件的体积，最后将总的体积圆整为9.2×10 mm，即9.2L。这样整个油箱的体积为
V =V+ V=157.5+9.2=166.7（L）=1.667×10（cm）
选取的深海直流电动机直径大约为400㎜，为保证整个系统的美观性，同时也保证整个装置不至于过长，将油箱的端面直径选取为560㎜，这样就可以根据体积计算出油箱的长度。
V×=1.667×10 （2-2）
(2-3)
式中 V ----油箱所需的体积 ，cm ；
——油箱端面的直径，㎝；
——油箱长度，㎝。 最后将油箱的长度选定为68㎝。 3.5系统压力平衡问题的分析
要使系统内部油液压力增大，可以向油箱内加入更多的油液，在体积不变的情况下，油液越多压力就会越大，但是在深海，这种方法是行不通的。另外一种方法是在油液量不变的情况下，减小油液的体积也能增加油液的压力，下面就针对第二种方法展开分析，有如下八种方案可供选择。
①活塞结构油箱是利用活塞的可移动特性改进而来，能随时保持内外压力相同。
活塞可以随着油箱壁左右移动，当海水的压力大于油液压力时活塞就会向右移动，直至油液压力和海水压力相同，活塞才停止，这样就能保证油液压力和海水压力随时相同，从而就使得系统压力平衡。这种结构的不足是对活塞的密封和润滑要求很高，在海水直接接触活塞导轨这种环境下，很难满足密封和润滑的要求，并且还可能有海底的微生物等其他杂质卡在活塞导轨上阻碍活塞的移动。
②海水和活塞导轨直接接触会导致很多问题，为了避免海水和活塞导轨之间的直接接触，可以安装一种材料将活塞与海水隔开，如胶皮就是一个比较好的选择，其结构如图3-2所示。
这种结构使得海水和活塞之间有一胶皮相隔，这样就避免海水与导轨的接触而破坏了导轨的润滑，以及杂质的进入而卡住导轨。该结构利用胶皮的良好伸展性，通过胶皮传递海水的压力，从而保证了油箱内外压力保持平衡。
③外置气囊型结构是在油箱的外面接上一个或数个装了油液的气囊，气囊中的油液和油箱相通，当液压装置还在陆地时，气囊是鼓的，当潜入深海时随着压
力的增大气囊逐渐被压扁，从而保证了油箱内外压力的平衡。
此结构利用气囊的良好伸展性和压缩性，通过对气囊的压缩而使油液也被压缩，进而使得油箱内油液压力升高，系统内外压力也就能平衡了。此种结构必须要通过油箱油液的最大变化率来计算气囊的大小，这样才能保证气囊在被完全压缩前已经能满足其最大体积变化的需求，同时也尽量不要把气囊做得太大，否则会带来一定的不便。在水下作业时还要注意保护气囊，避免被一些较尖锐的物品刺破，同时还要作业气囊和油箱的接口大小，如果太小，有可能出气囊面把油液入口堵住的情况。
④内置气囊型结构与外置气囊型结构位置的气囊位置相反，气囊内部没有油液。整个气囊在油箱内部，当油箱内部到深海工作时，气囊内部会进入海水，致使油箱内部体积减小，油箱受压，压力也就随着海水的压力变化而变化。此种结构原理和外置气囊型结构大同小异，主要区别在于内置型的气囊不易被损坏，但是它的油箱容积没有外置型的大，同时也要注意计算气囊的大小，当使用单个气囊会使气囊体积过大时，可以考虑多个气囊。此种结构也可以看成是将方案②中