《新型全海水潤滑超高壓泵設計理論與方法》是依託華中科技大學，由劉銀水擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型全海水潤滑超高壓泵設計理論與方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉銀水
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對大深度作業對超高壓海水泵的迫切需求以及現有油水分離超高壓海水泵存在的問題，提出一種新型全海水潤滑超高壓泵結構型式。充分利用摩擦學、材料學、計算流體力學、先進制造工藝等學科的最新研究成果，考慮超高壓條件下海水的流變特性，基於湍流理論，建立水潤滑高速重載摩擦副的混合潤滑和支承模型，針對新型工程材料的熱力學特性，研究摩擦副材料的熱匹配性能；針對工程陶瓷等脆性材料的力學特性，對超高壓海水泵進行可靠性設計，從結構型式、潤滑方式、材料選擇等方面入手，研究限制或轉移高速重載摩擦副PV值，增加可靠性的設計方法；以提高超高壓海水泵的功率密度為目標，建立泵的整體性能最佳化模型，研究多參數之間的耦合關係和最佳化配置，對泵進行輕量化和小型化設計。在此基礎上，研製全海水潤滑超高壓泵樣機，為提高我國大深度作業裝備的作業能力和可靠性奠定堅實的技術基礎。
結題摘要
大深度潛器浮力調節海水泵被作為我國大深度潛器國產化的三大關鍵技術之一。本項目針對大深度作業對超高壓海水泵的迫切需求以及現有超高壓海水泵存在的問題，提出一種新型超高壓泵結構型式，對其關鍵技術進行了深入研究，並研製出了樣機。項目的主要研究工作和成果如下： （1）新型超高壓海水泵採用全海水潤滑閥配流形式。該泵的每個柱塞為階梯形結構，兩組配流閥分別與階梯柱塞兩個密閉容腔相通，小柱塞實現超高壓輸出，大柱塞輸出的壓力水用於滑靴和止推軸承的支承與潤滑；同時階梯形柱塞結構減小了超高壓條件下，滑靴和斜盤之間的接觸應力，從而了減小滑靴/斜盤副的摩擦磨損。該泵已獲得中國發明專利，同時申請了美、日、歐盟專利。 （2）在模擬實際海水潤滑介質污染程度的工況下，對耐蝕合金、工程塑膠和陶瓷材料和不同工藝強化方法進行了大量的篩選和性能對比試驗，研究了水潤滑高速重載摩擦副的摩擦磨損與潤滑機理。針對現場環境條件下的沙粒污染，提出了硬/硬配對的摩擦副方案，從使海洋開式環境重污染條件下超高壓海水泵摩擦副的可靠性得到大幅度提高。 （3）針對超高壓海水泵柱塞副，創新採用間隙密封形式，解決了低粘度介質條件下的泄漏、效率與密封問題；從熱力學的角度，針對新型工程材料的熱力學特性，研究摩擦副材料的熱匹配性能，從結構形式、材料等方面提出了解決熱平衡問題的措施並進行了試驗驗證。 （4）以提高超高壓海水泵的功率密度為目標，建立了泵的整體性能最佳化模型，研究了轉速、斜盤傾角、閉死容腔等多參數之間的耦合關係及其對泵的機械效率、容積效率和總效率的影響，在此基礎上對泵進行輕量化和小型化設計。 （5）基於本項目技術研製的壓力48MPa，流量6L/min的超高壓泵，其容積效率達到90%、總效率達到81%，壽命2000小時以上，主要指標已超過美、日等國家相關產品的水平，已於2012年12月28日通過專家組的驗收，並被推薦作為4500米級大深度潛器的浮力調節海水泵正機。同時基於本項目技術研製的中淺深度的海水液壓泵及浮力調節系統已完成一年多的現場試驗，正在進行小批量生產，創造經濟效益逾千萬元。 本項目已發表論文16篇，專著一部，其中SCI收錄1篇，EI收錄4篇，申請專利9項（其中一項同時申請中、美、日、歐盟專利），已獲發明專利授權2項，實用新型7項。
