水下液压系统.ppt

水下设备的液压系统分类 第一类是整个液压系统都在海水环境中，这种类型常见于水下机器人和施工机械上； 第二类是液压泵站及控制元件在常压环境中，而执行元件在海水环境中，这种类型常见于军用水下设备上。 水下压力环境对液压系统的影响 1 对液压执行器的影响 对单出杆液压缸，当活塞杆伸出时，受到一个水下环境压力引起的附加载荷，使无杆腔压力升高，使系统的功耗增加；当活塞杆缩回时，水下环境压力有卒于活塞的收回，给执行器的返程控制增加了不确定的因素。由于水下环境压力的干扰始终存在，从而使系统的压力一直处在不稳定状态。 对于液压马达，水下环境压力作用于马达输出端面，使液压马达轴受到一个轴向不平衡的力的作用。 水下压力环境对液压系统的影响 2 对液压密封元件的影响 液压密封元件均属于单向密封元件，即只能防止液压油向壳体外的泄露。直接应用于海水高压环境中时，液压密封元件承受着内外双向压力的作用，对于那些壳体压力较低或接近零压的元件，海水就很容易侵入系统，从而影响整个液压系统的正常工作。 目前，消除水下环境压力对液压系统的影响，通用的解决办法是水下环境压力补偿。 压力补偿原理 动态压力补偿 压力补偿原理 压力补偿器 传统的液压系统压力补偿器的常见形式：金属薄膜盒式、波纹管式和皮囊式。如下图所示： 压力补偿器 三种压力补偿器的的共同特点是均带有弹性元件，允许一定的弹性变形，补偿器的出口与油箱相联，内部充满液压油，当补偿器的外壳受到水压力的作用时，外壳产生弹性变形，此压力传递给内部的液压油，根据液体的不可压缩性质，补偿器内部的压力与外部水压力相等，而油箱与补偿器是连通的，因此油箱内部的压力也与外界的水压力相同。另外，为保证下潜系统的可靠性和气密程度，通常要采用弹性元件作用在补偿器上，使系统内部压力始终略大于外部海水压力。 压力补偿器 现代压力传感器的形式如下图所示： 压力补偿器 现有的压力补偿器大多采用滚动膜片作为弹性元件，滚动膜片是由橡胶等纤维织物复合而成，既是密封元件又是压力传递的敏感元件，滚动膜片由夹有丝布的橡胶制成，丝布是滚动膜片的骨架，主要起到增加强度的作用，橡胶则起到密封的作用。滚动膜片的顶部通常设有中间孔，用于安装活塞，活塞带动滚动膜片在活塞缸内运动，活塞与活塞缸之间留有一定的间隙，活塞运动时，膜片沿着活塞缸内壁做无滑动的滚动，所以称为滚动膜片，为了便于安装和密封，滚动膜片底部通常设计成型边或周边带孔等形式。 深海液压动力站 按液压设备的工作介质分：油压驱动和海水液压驱动 油压驱动的优点是体积小，重量轻，输出功率大，工作平稳等，缺点是海水易侵入系统油液中，需采用液压补偿器。 海水液压驱动是以天然海水为液压介质，因此具有无环境污染，安全性好等优点。但海水具有腐蚀性，粘性低，润滑性差等缺点，因此液压元件必须有良好的耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳特性和抗气蚀能力，以解决其泄露大，溶剂效率低等问题。 深海液压动力站 按布置方式的不同，可分为闭式和开式两种。 深海液压动力站 开式布置是指液压泵直接暴露于海水中，与水中的管路、油箱、阀块等相连，结构较宽松。这时，动力源输出功率通常大于40kW时，低温的海水便成为发热较快的泵和电机的天然冷却剂，也大大减少了油箱的体积。但泵、电机等表面要进行特殊处理，以防海水的腐蚀。 深海液压动力站 深海液压动力站的主要部件包括深海电机和深海泵、蓄能器等深海液压源设备。由于高压低温等特殊环境，使得深海动力源部件与陆地使用的设备有很大区别。 深海驱动电机一般采用无刷直流电机充油改造完成。普通直流电机因为电刷存在，使得换向时易产生火花导致补偿油碳化，造成电机转子短路，进而引起电机损坏，不适合充油，其密封只能采用承压方式。因此体积重量大，系统使用的海水深度优先，密封不可靠，这就使得直流有刷电机难以在深海液压系统中。近年来使用较多的直浸式充液直流无刷电机既可以在油液中使用，也可以直接放在海水中使用，不仅具有压力自适应性，同时还具有：无火花、无机械摩擦、寿命长；转速高、速度转矩特性好、起动时间短；在整机中对其它电子元件及电器不产生电干扰；效率高、节能、性能稳定可靠；重量轻，结构紧凑等优点。 深海液压动力站 深海电机的压力补偿方式 1. 封闭承压式：将电机装在一个封闭罩中，在电机的输出轴处加密封装置。虽然这种方式可以直接使用标准规格的电机，但电机输出轴处的动密封属于外高压旋转密封，稍有泄漏都会对电机造成致命损害。另外，外罩还须承受的很高的环境压力，导致电机体重量大大增加。 深海液压动力站 2. 压力平衡式：电机的定子或整个