为提高深海极端环境中Y形圈的密封性能,采用有限元仿真分析Y形圈往复运动中接触应力和剪切应力的特征,通过正交试验分析Y形圈的根部倒角、唇底深度、唇间夹角、唇底圆角半径、唇边长度5个截面参数对其最大接触应力和最大等效应力的影响规律。结果表明:Y形圈根部倒角对密封影响最大,唇底深度、唇间夹角和唇底圆角半径对密封性能的影响次之,三者的影响程度基本相当,唇间夹角对密封影响最小。提出一种优化的Y形圈结构,研究表明,其最大接触应力提高3.99%、最大等效应力降低20.50%;当从海面到下潜到深海5 km的过程中,Y形圈最大接触应力、最大等效应力优于优化前,二者增幅都小于5%。相关研究有效提高了Y形圈在深海环境中的密封性能和可靠性,具有工程应用指导意义。

为分析深海环境下液压缸活塞杆Y形圈的密封性能,利用ANSYS软件建立Y形圈的仿真模型,分析不同工作状态下活塞杆Y形圈的密封应力。结果表明:由海面下潜至深海5 km过程中,安装、活塞杆外伸和收回3个工作状态下,最大von Mises应力基本不变、最大接触应力最大增幅约37%;增大压缩率,最大接触应力均减小、最大von Mises应力变化不一致。按照现有标准设计的液压缸活塞杆Y形圈密封结构能够满足深海密封的要求。

为预测变深环境下柱塞泵压力控制性能变化规律,基于水下动黏度–变刚度介质模型建立深海柱塞泵压力控制系统模型。从稳定性、快速响应性与稳态误差等3个方面对系统控制性能进行了综合分析,得出变深环境下,只考虑黏度影响时,系统稳定性指标和动态响应参数由初态值,即相位裕度59.4°、幅值裕度8.77 dB、上升时间0.045 s、稳态误差3.4%,分别增加至138.4°、23.4 dB、0.28 s、7.4%;只考虑刚度影响时,各参数由初态值分别减少为42.6°、23.4 dB、0.038 s、1.2%;考虑黏度–刚度复合作用时,各参数由初态值分别增加至137.6°、23.1 dB、0.265 s、7.3%。结果表明:变深环境下只考虑黏度影响与考虑黏度–刚度复合作用时,系统稳定性均随水深的增加而增加,快速响应性与稳态误差均随水深的增加而下降;只考虑刚度影响时,相关特性的变化趋势刚好相反;并得出在0~1 000 m、1 000~7 000 m两...

因变量泵具有良好的节能和高精度控制特性,成为深海探测中重要的液压动力源。现有深海液压源多借助高压模拟舱内反复试验来定型,存在耗时多、研制成本高等问题。提出一种深水环境适应性变量泵,采用环境自适应性检测方法和控制原理以满足深海工况要求。基于变深环境和油液介质模型,分析了该泵的控制特性及稳定性。结果表明,泵的相对出油压力和输出流量与各自的输入控制信号成比例关系,并不受水深环境的影响,同时指出控制系统的幅值裕度和相位裕度随水深增加而增加,且浅深下0~1000m更为显著。高压模拟舱下的测试结果与前述理论分析结果相吻合。

分析了在深海工具中以海水为压力介质的液压系统与传统的油压系统相比所具有的突出优越性，并介绍了深海液压系统在国内外的研究发展现状及其当前急需解决的几个关键技术难题和未来发展前景。

为预测深水环境下压力、温度及油膜分布等变参数对柱塞泵使用性能及工作寿命的影响规律,建立深水环境工况模型,基于雷诺(Reynolds)方程求解配流副稳态油膜控制方程,采用CFD方法仿真分析工作参数、水深环境参数等变化时油膜压力场、温度场变化规律。结果表明:当工作水深从海平面增加至7000m时,排油腔高压油块A、上死点B及吸油腔低压油块C3点处的轴向压力不断增大,油膜呈现楔形分布,而温度场分布在海平面至1000m处温度急剧下降,之后降幅减小。随着水深的增加油膜受到的压力增大,温度减小,进而导致稳定性下降。指出变深环境对配流副油膜压力场、温度场影响显著,为深水环境下柱塞泵配流副的流场特性分析及性能优化打下基础。

在海洋环境下随着海洋深度的增加,环境压力随之增加,导致在深海环境工作的液压源的液压油阻尼系数（黏度）增加,严重影响比例控制的控制特性。基于深海环境,建立电液比例阀的理论模型,通过Matlab/Simulink对系统仿真,研究随着阻尼系数的增加,PID控制中比例系数Kp对系统调整时间的影响。仿真结果表明高阻尼系数下,PID控制中比例系数Kp的值应适当大一点,以改善在高阻尼系数或深海条件下的系统动态特性,而在低阻尼系数或浅海条件下应该减小Kp的值。分析结果为深海环境下PID控制的设计提供参考。

针对深海环境下电液比例控制的特点将2路压力传感器的检测压力输入同相并联差动放大器利用其高共模抑制比和高输入阻抗的优点设计了一个比较放大器能很好地满足系统的要求。

电液比例溢流阀是深海远程控制和高精度控制的关键元件之一，笔者对其在深海下润滑方式、控制特点以及动态特性的进行了研究。基于混合润滑和粘性阻尼模型，针对深海极端工况特点，采用经典控制理论对深海溢流阀进行了建模和仿真，并在拟深海极端环境的高压模拟舱对其进行了试验研究。仿真计算和试验结果表明：水深环境外部压力的增大引起工作介质的粘度增加，导致溢流阀在大深度深海时动态特性变坏，从而得出了低粘度工作介质和低液压阻尼是深海液压控制系统性能设计中需考虑的重要因素之一。

简要介绍电液比例压力阀的组成结构和工作原理,然后对压力阀的深海试验装置进行设计,重点对其耐压耐久性和稳态控制特性试验。结果表明,电液比例压力阀对深海高压环境有很好的适应性,达到预期的设计指标;同时说明试验装置是一种陆上实现深海工况环境的便捷、有效的途径,对其他深海液压元件的试验具有指导意义。