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1、华中科技大学硕士学位论文海水液压泵污染磨损机理及其实验的初步研究姓名：晏小伟申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：杨曙东20040609I摘 要 海水液压传动是近年来国际上为适应海洋开发而发展起来的一门高新技术是流体动力领域的前沿研究方向之一以海水液压动力驱动的海洋水下工具在海洋开发和海军装备中具有广阔的应用前景海水液压泵是海水液压系统不可或缺的关键动力元件海水液压泵的研发对海水液压技术的发展和推广应用具有特别重要的意义而海水泵污染磨损机理研究作为海水泵研究的关键技术之一其作用也是显而易见的 本文的研究任务是海水泵污染磨损机理的初步研究主要进行了实验室内以自来水为介质条件下海水泵污染磨
2、损的理论和试验研究主要工作包括以下内容 1本文在总结已有的油压泵污染磨损机理研究成果的基础上结合海水的理化特性及海水杂质的特性探讨了海水泵污染磨损机理及控制的研究方法 2本文对自来水固体颗粒污染物微生物和硬度等三种主要污染物的控制方法进行了研究其中着重研究了固体颗粒污染物的控制理论和方法 3由于自来水和矿物油理化特性的差异传统的铁谱分析技术不能被直接应用到自来水介质污染磨损分析中去本文对铁谱分析技术在自来水介质海水泵污染磨损研究中的应用和改进进行了研究 4本文从海水泵关键摩擦副的候选材料合金工程塑料工程陶瓷在海水润滑条件下的性能分析着手选择几对有代表性的理论上分析具有优异的摩擦磨损性能的材料作
3、为海水泵柱塞/缸孔滑靴/斜盘摩擦副材料进行了在试验室内水润滑条件下的摩擦磨损试验分析了摩擦磨损机理并确定了具有较好摩擦磨损性能的摩擦副组合 5对海水泵样机以自来水为工作介质做了较多的综合性能试验得出了海水泵样机设计合理的结论分析海水泵关键摩擦副表面的摩擦磨损状况后认为该泵有较强的抗污染磨损能力 关键词柱塞式海水液压泵 污染磨损 摩擦磨损 摩擦副 摩擦副材料 污染敏感度 IIAbstract Seawater hydraulics is a booming high new technology developing at the request of ocean exploitation wo
4、rldwide in recent years, and is also one of the frontier directions in the field of fluid power. Underwater Hydraulic Tool System (UWTS) driven by seawater hydraulics boasts vast application prospect in ocean exploitation and naval equipment. Because seawater hydraulic pump is an indispensable core
5、component in a seawater hydraulic system, its development has extremely important significance to the development and popular application of the seawater hydraulic technology. And the study about contaminant sensitivity of seawater hydraulic pumps is one of the core technologies about the seawater p
6、umps, so its importance is very obvious. The objective of thesis is he pilot study about the contamination-wearing mechanism of seawater hydraulic pumps, and we, mainly on the condition of using tap water as pump medium in the laboratory, carry out the theory and examination research about the seawa
7、ter hydraulic piston pumps theory and examination contaminant sensitivity. And achievements in the research are as follows: 1) On the basis of summarizing the research achievement about the oil pumps contaminant sensitivity, we take the property of the seawater medium into account carefully and put
8、forward the research idea about seawater pump contaminant sensitivity and its control way. 2) We study how to control the solid grain, microorganism and water quality of tap water, and put the research about the solid grain contamination into emphasis. 3) Because of the property difference between t
9、ap water and mineral oil, traditional Direct Reading Ferrograph and Analytical Ferrograph technology cant be directly applied into tap water pumps contaminant study. So we study how to adjust those ways, so as to make them adapt to tap water pumps contaminant study. 4) A large amount of experiments
10、of the wear and tear for seawater pumps key friction auxiliaries are carried out. According to the friction capability of all kinds of materials in common use under the condition of seawater lubrication, some good materials are selected, arranged in pairs and tested. Finally, from the examination re
11、sult we choose a few of materials as the material of the piston/the hole, the slipper-pad/the slantingplate, and the principal axis/the axletree. 5) A lot of integrated capability examinations for the seawater pump are carried out, and the gained examination results basically prove the sample seawat
12、er pumps design is IIIright. In addition, after analyzing the wearing status on the surface of the seawater pumps key friction auxiliaries, the facts prove the pump has rather good capability of withstanding contaminant wearing. . Keywords: Seawater Hydraulic Axial Piston Pump Contaminant Wearing We
13、ar and Tear Friction Pairs Friction Auxiliary Material Pump Contaminant Sensitivity 11 绪 论 1.1 课题来源目的和意义 1.1.1 课题的来源 本课题来源于国家自然科学基金资助项目海水液压泵污染磨损机理控制方法及实验研究 1” 1.1.2 课题研究的目的 本文依据海水介质的理化特性和其中所含污染物特征探讨海水泵污染磨损机理及其控制的研究方法然后对实验室内以自来水为介质的海水泵污染磨损机理研究的重要手段自来水污染控制和自来水铁谱分析技术进行了研究最后研究了如何通过海水泵关键摩擦副的选材和设计来增强海水泵的抗
14、污染磨损能力本文所做工作的目的是通过以上研究来延长海水泵使用寿命和提高海水泵工作的可靠性 1.1.3 课题研究的意义 水液压传动技术是流体传动与控制学科领域的前沿方向海水泵是海水液压动力系统的动力元件是海水液压动力系统的心脏海水泵研究水平的高低很大程度地决定了海水液压动力系统的实用能力本课题作为海水泵的关键技术之一其研究具有非常重要的意义 1 水液压传动技术使用水包括淡水海水自来水等作为传动介质具有价格低廉不燃无污染排放简单等优点符合国家安全生产环境保护和可持续发展的要求因此本课题的研究能够促进这一先进技术在我国的发展和推广应用 2 高性能的水液压元件是整个水液压技术推广应用的前提而海水泵又是
15、其中最重要的元件之一因此本课题的研究是水液压传动技术发展的重要组成部分 3 由于海水是一种复杂的多种盐类的平衡溶液以它为介质的海水泵的关键摩擦副的污染磨损可能是气蚀腐蚀颗粒磨损等相互影响加剧的磨损过程这样就很难单独研究一种磨损形式海水泵污染磨损的研究不得不考虑其他因素对其的显著影响各种磨损形式相互影响的复杂性增加了海水污染磨损机理研究的难度传统的油压泵污染磨损机理的研究方法不适合于海水泵污染磨损机理的研究本文所探讨的海水泵的污染磨损机理及控制的研究方法较好地解决了这一问题对系统化地研究海水泵污染磨损机理有一定的指导意义 24 由于水的理化特性的影响传统的铁谱分析技术不能被直接被用来对自来水介质
16、进行分析本文所研究的自来水介质铁谱分析技术的改进方法和自来水污染控制方法为实验室内海水泵摩擦磨损研究打下一定的技术基础 5 对于油压泵的污染磨损机理的研究 由于其关键摩擦副绝大部分是金属材料因而油压泵摩擦副的污染磨损机理相对稳定海水泵技术是一门新研究课题其关键摩擦副材料还不统一合金工程陶瓷工程塑料各有优劣均是其材料的适当候选关键摩擦副材料的多样性导致海水泵关键摩擦副污染磨损机理的不同即使同样的材料与不同的材料配对其磨损机理也可能会有很大的差别究竟哪两种材料组合在海水润滑条件下具有优良的抗污染磨损能力也很难说清对此本文所采用通过试验来挑选强抗污染磨损材料的手段较好的解决了这一问题并且为海水泵关键摩擦副材料的选取提供了很重要的参考价值 6 从海水泵技术的发展历程看 海水泵污染磨损机理的研究也具有重要的意义实际上早在上世纪 60 年代美国就开始了海水液压系统的研究 也正是由于早期元件的选材主要局限于金属包括合金材料而金属对偶副在海水润滑条件下的摩擦磨损和抗污染磨损性能
