正式书信中 称呼妻子 关于名人给妻子的书信有哪些

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密级公开学号120534毕业设计（论文）基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计院（系、部）：机械工程学院姓名：班级：机122班专业：机械设计制造及其自动化指导教师：教师职称：副教授2016年06月17日1 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计北京石油化工学院毕业设计（论文）任务书学院（系、部）机械工程学院专业机械工程及自动化班级机122学生姓名指导教师/职称1.毕业设计（论文）题目基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计2.任务起止日期：2014年2月22日至2014年5月27日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含课题简介、任务与要求、预期培养目标、原始数据及应提交的成果）（1）课题简介我国在南海海域拥有近10个油气田群，近年来不仅油气田开发数量不断增长，而且开采深度也在不断加深。例如：西江油田平均水深100米、惠州油田群平均水深98～116米、流花油田平均水深305米、陆丰22－1油田平均水深332米、番禺5－1油田平均水深110米、崖城13－1气田平均水深100米、文昌13－1油田平均水深117米。另外，从投产时间上来看绝大多数油田服役期限已达到10年以上，有的甚至超过20年。例如：涠洲10－3油田1986年08月投产、惠州21－1油田1990年9月投产、陆丰13－1油田1993年10月投产、崖城13－1气田1995年10月投产。不论从油田数量还是从服役年限来看，可以预计在未来几年中，海底管道维修以及更换牺牲阳极的工作量必将大幅攀升。因此，研究一套水下管道摩擦螺柱焊装置对提高我国海底管道牺牲阳极修复技术水平具有重要意义。通过本课题的研究，力争使学生掌握基本的设计方法和技巧，提高知识的综合运用的能力。（2）任务与要求1)查阅相关国内外文献资料。2)对海底管道摩擦螺柱焊液压系统进行模块化设计、计算及元器件选型。3)绘制绘制油路块三维图和二维图。（3）预期培养目标通过该毕业设计，使学生将所学的知识系统化，并得到扩展和补充，将理论与实践相结合使其学会独立解决实际工程技术问题的初步技巧，掌握基本的文献检索方法，熟练掌握Solidworks、CAD等机械绘图软件和AMESim系统仿真软件，了解液压系统设计的基本过程，提高综合运用所学知识 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计独立解决问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础。（4）原始数据1)实现主轴头旋转、进给动作的控制2)按照安装方便的原则将对液压阀的油路块进行拆分并进行模块化设计3)主油路最大流量为90L/min4)进给油路最大流量为5L/min5)液压系统压力为32MPa6)油路块耐压等级为3000米水深（5）应提交的成果1)开题报告2)外文资料翻译3)液压系统设计图4)油路块设计图5)毕业论文6)工作日记4.主要参考文献1)赵卫军,机械设计基础课程设计[M].北京:科学出版社,20102)王守城,液压元件及选用[M].北京:化学工业出版社,20073)李松晶,液压系统原理图分析技巧[M].北京:化学工业出版社,20095.进度计划及指导安排周次设计任务及要求1完成课题相关文献检索2完成并提交外文资料翻译3阅读所有文件并完成文献综述4完成总体方案设计、开题报告，进行开题报告答辩5液压系统总体方案设计6绘制液压原理图7绘制液压原理图8液压系统参数计算、校核与原件选型9绘制油路块图纸10绘制油路块图纸11液压系统仿真12液压系统仿真13书写毕业论文14预答辩；所有毕业设计资料的修改、整理及定稿打印 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计任务书审定日期年月日系（教研室）主任（签字）任务书批准日期年月日教学院（系、部）院长（签字）任务书下达日期年月日指导教师（签字）计划完成任务日期年月日学生（签字）11 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计摘要本文主要对水下管道摩擦螺柱焊装置液压系统进行设计。文章首先简单阐明了摩擦螺柱焊装置液压系统的选题背景，阐述了摩擦螺柱焊的研究意义，对摩擦螺柱焊技术的起源及成型过程进行描述，并介绍了摩擦螺柱焊技术的特点及局限性、应用等，明确了影响焊接质量的几个主要焊接工艺参数的范围和设计技术要求。第二，根据设计要求进行了摩擦螺柱焊液压系统设计。设计工作主要分为：液压系统的计算和元件选型，焊接泵站液压系统的设计、油路块的设计、油箱的设计及其液压系统辅件的一些选型。液压系统的计算时，需要根据转速的要求，先确定主轴的扭矩，然后选择液压马达，根据扭矩计算出液压泵的最大工作压力，然后选择出合适的液压泵和电机。在液压缸的设计计算时，根据主轴头中轴的直径，逐步推导算出液压缸的外径。在液压缸壁厚方面，以防液压缸的强度不够，要进行壁厚的校核。第三，设计的重点部分是焊接泵站的系统设计。根据设计出的液压原理图，进行液压阀的选型，油箱的设计以及管件压力表、液位计等辅助元件的选型。在选型时，一定注意要满足液压系统的最高压力、温度、流量等要求。最后，阐述了液压系统常见故障及其排除方法。关键词：水下焊接、摩擦螺柱焊、液压传动、液压系统设计 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计AbstractThisarticlemainlydiscussestheunderwaterpipelinefrictionstudweldingdeviceofthehydraulicsystemdesign.Thearticlefirstbrieflyilluminatesthefrictionstudweldingdeviceofthehydraulicsystemoftheselectedtopicbackground,thispaperexpoundstheresearchsignificanceoffrictionstudwelding,theoriginoffrictionstudweldingtechnologyandthemoldingprocesswasdescribed,andintroducesthefrictioncharacteristicsandlimitationsofstudweldingtechnology,application,etc.,hasbeenclearaboutthemainweldingtechnologicalparametersaffectingthequalityofweldingthescopeanddesignofthetechnicalrequirements.Second,accordingtothedesignrequirementsforahydraulicsystemoffrictionstitchwelding.Designworkismainlydividedinto:thecalculationofthehydraulicsystemandcomponentselection,weldingpumphydraulicsystemdesign,thedesignofthetankandsomeofthehydraulicsystemaccessoriesselection.Calculationofthehydraulicsystem,itisnecessaryaccordingtotherequirementsofspeed,makesurethespindletorque,andthenselectthehydraulicmotor,thetorqueiscalculatedaccordingtothemaximumworkingpressureofthehydraulicpump,andthenselectasuitablehydraulicpumpsandmotors.Designandcalculationofthehydrauliccylinder,theaxisofthespindleheadaccordingtothediameterofthecylindergraduallyderivethecalculateddiameter.Thecylinderwall,thestrengthisnotenoughtopreventthehydrauliccylinder,thewallthicknesstobechecked.Third,thefocusofthedesignpartisweldedmainpumpstationandauxiliarypumpingsystemdesign.Accordingtodesignahydraulicschematicdiagram,thehydraulicvalveselection,designandfittingtankgauge,levelgaugeandotherauxiliarycomponentselection.Intheselection,wemustpayattentiontothehydraulicsystemtomeetthehighestpressure,temperature,flowandotherrequirements.Finally,elaboratedhydraulicsystemfaultsandtroubleshooting.KeyWords:underwaterwelding,frictionstitchwelding,hydraulictransmission,hydraulicsystemdesign. 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计目录第一章绪论11.1选题背景11.2研究意义11.3文献综述21.3.1螺柱焊方法研究和发展现状21.3.2螺柱焊国内外发展现状41.3.3水下焊接技术的发展应用5第二章液压系统设计92.1液压传动的发展概况92.2液压传动在机械行业中的应用92.3液压传动系统的组成102.4液压与气压传动的优缺点102.5水下机器人的海水液压执行机构系统112.5.1海水液压执行机构系统112.5.2海水液压系统的伺服特性142.5.3远程操作系统152.5.4控制系统182.6液压系统的计算和元件选型182.6.1确定主轴扭矩182.6.2液压马达的选型202.6.3液压泵的选型212.6.4电机的选型222.6.5轴的校核232.6.6轴承的校核242.6.7液压缸的设计计算252.6.8液压控制阀272.7焊接泵站液压系统设计362.8电动机与液压泵的联接方式372.9液压泵结构设计的注意事项37 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计第三章油箱的设计383.1油箱383.1.1油箱的作用383.1.2油箱的种类393.1.3油箱的容量、箱顶、通气孔393.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计423.3箱底、放油塞、支脚43第四章压力表辅件及管件454.1压力表辅件454.1.1压力表454.1.2压力表开关464.2管件464.2.1管路的配置46第五章结论与展望47致谢48声明491 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计第一章绪论1.1选题背景目前，随着海上油气勘探和生产活动的不断增加，海洋石油的开采逐渐由近海向深海发展。在我国南海海域，其平均水深为1212米，中部深海平原最深处则达5567米，而我国目前在南海海域拥有的近10个油气ICI群中除澜洲南海油田群(水深30-40米)和东方气田水深63-70米)外，其余作业水深均接近或超过100米，尤其流花油田水深达到305米，荔湾气田水深更深达1500米。一方面是随着海洋开发力度的增加，深水海洋结构物数量快速增长;另一方面是部分平台、管道的在役时间也逐渐接近其设计寿命(如1986年投产的南海澜洲油田服役已经超过了20年)，水下结构物修复及其牺牲阳极更换工作的重要性日益突出。摩擦焊属于新型的固相连接技术，在水下应用具有独特的技术优势，但是，对于具体的工程应用而言，仍然有不少工艺和设备问题需要进行进一步的研究。为此，我国在“十五”期间便开始了水下摩擦焊接技术的探索性研究，在“十二五”期间开始了其工程化应用研究。研究开发的基于ROV平台的水下摩擦焊系统，可替代饱和潜水焊接作业，完成海底管道及水下结构物牺牲阳极组件的更换工作，从而大大降低施工成本，提高生产效率[1]。1.2研究意义制造业的发展迅速，使得螺柱焊所涉及的领域越来越广，目前，汽车、航空航天、建筑业、医疗器械、船舶等均会采用螺柱焊，这是由于螺柱焊具有其独特的优点和特性，螺柱焊接工艺简单易学、装夹方便、焊接速度快、接头成型好、质量可靠，并且焊接螺柱的设备成本低。螺柱焊可以代替大部分常规的连接工艺，如螺纹连接件、铆接件、焊条电弧焊等。螺柱焊可以焊接的金属多种多样，如常用的碳钢、不锈钢、铝及铝合金等同种或异种材料。很多焊接方法可以实现螺柱焊，如电弧焊、钎焊、摩擦焊、电阻焊等。所以，自从20世纪20年代初出现这种新型的焊接方法之后，就引起了广大学者的研究热潮，最近几年，螺柱焊在平稳快速的发展[2]。但是现阶段大多数螺柱焊接方法采用手工焊条电弧焊、以及半自动气体保护焊工艺。采用这些焊接工艺虽然能够实现焊接。但是焊接接头缺陷多、质量差、效率低，使得螺柱焊向智能化的发展受到限制[3]。目前铝合金装甲车辆的螺柱焊接采用手工TIG焊，即由操作工手工围绕螺柱与车体的焊接面焊接一圈从而实现焊接，此操作繁52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计琐，质量不稳定，可重复性低;如采用钢螺柱以螺纹的方式与车体连接，虽然暂时解决了钢一铝的连接问题，但由于铝合金自身的特性，螺纹易脱丝，导致此连接方式不可靠;现阶段大量采用的工艺为先将中空的铝螺柱焊接于铝合金车体上，在中空的铝合金内部过盈配合一钢套，在钢套内车内螺纹，再将钢螺柱以螺纹的形式与钢套配合，此工艺复杂，很难满足工业中的大批量生产;钎焊也是实现铝合金装甲车辆的螺柱焊接的方法，但钎焊接头的强度低，难以满足使用要求[4]。因此，研究新型的焊接工艺解决现有瓶颈成为迫切需要解决的问题。与电弧螺柱焊相比摩擦螺柱焊接技术是固相焊，接头组织晶粒细小，热影响区窄，不会产生缩颈、气孔、熔合不好、焊偏等缺陷；且能够实现异种材料之间的焊接，是一种新型的焊接工艺，该焊接技术可以用于汽车车身、船体、结构桥梁等建筑，钢螺柱一铝板异种材料摩擦焊接技术成熟后提升军事力量的同时可降低成本，既有军用价值又有民用价值，前景广阔。为了解决上述焊接难点，并对螺柱焊的材料、结构、工艺进行分析。本项目采用一种新的焊接工艺[5]:摩擦螺柱焊接工艺，该方法可以解决上述难题，直接将钢螺柱焊接在铝合金基体上，能够保证焊接接头为固相接头，适用于同种或异种材料之间的焊接，可焊接头形式为棒材和棒材或棒材与板材。并且操作简易，质量可靠，可重复性强。1.3文献综述1.3.1螺柱焊方法研究和发展现状电弧焊从世界范围的焊接材料产业来说焊条产业始于上世纪三十年代，埋弧焊是从四十年代中期发展起来的，到五十年代中期发展了气体保护焊，已经走过了几十年的发展历程。国外发达国家，焊接材料产业经历了六十年代到八十年代的高速发展时期，优胜劣汰后，均已步入比较成熟的传统产业范畴。焊条如图1所示[7]。图1焊条52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计电弧螺柱焊是一种电弧焊接方法。焊接过程中，螺柱（或类似的紧固件）和焊件的接触表面被在它们之间引燃的电弧加热和熔化，然后快速挤压在一起形成焊缝。其中引弧、电弧燃烧时间和挤压过程是自动控制的。实现电弧螺柱焊接，必须具备的设备有焊接电源、焊接时间控制器以及螺柱焊枪[6]。图2电弧螺柱焊的分类图3电弧螺柱焊示意图爆炸焊:爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的巨大能量，将2种或多种不同熔点、不同度、不同厚度、不同热膨胀系数以及硬度差别很大的金属焊接在一起，甚至能够对金属与非金属(如陶瓷)材料实施焊接爆炸焊接是L.凡aCd于1944年提出，并1959年由美国人Philiphcuk首次成功地应用于钢一铝焊接。之后,爆炸焊接技术的工业应用以及理论、试验研究便在前苏联、英国、联邦德国、捷克、日本等国迅速展开。20世纪60年代，我国也开始了爆炸焊接技术与理论的研究，尤其是20世纪80年代以来，爆炸焊接技术的理论研究和应用得到了，长足的发展，其应用领域在不断地拓宽，尤其是在造船、核工业、航空航天等领域显示出了不可代替的独特作用。但由于爆炸焊接过程的瞬态性以及爆炸作用过程的复杂性，关于爆炸焊接的理论、实验方法和手段等仍存在许多有待解决的问题[7]。电阻焊电阻焊具有较高的生产效率，焊接质量易于控制，易实现生产机械化和自动化化，在大规模的自动化生产线中得到了极其广泛的应用。在电阻焊设备中，点焊机的应用范围最广，焊缝机和对焊机相对较小，专用电阻焊机所占比例就更小一些。以电阻电焊机为例，气发展经历了工频交流、直流脉冲、三相低频、二次整流以及电容储能点焊机的过程。20世纪80年代中期，随着计算机技术和电力电子技术的。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计发展，发达国家还先后推出了逆变式电阻焊机和柔性化的电阻焊成套设备，促进了电阻焊设备的自动化、智能化的进一步发展[8]。图4对焊机示意图图5电阻焊工作原理1.3.2螺柱焊国内外发展现状国外螺柱焊接技术的发展阶段与动向国外螺柱焊的发展大体划分为三个阶段。第一阶段是20世纪40年代后期到70年代中期,是螺柱焊接技术发生与发展成为一种成熟的焊接工艺阶段[9]。从1947年到1974年大部分文献报导的是螺柱焊在工程上的应用及简单的产品介绍,70年代中期美国、德国及前苏联相继集中发表了讨论螺柱焊机控制原理及规范参数对接头质量影响的文章,标志了螺柱焊接工艺的成熟[10]。70年代中期到80年代中期是国际上螺柱焊长足发展与技术水平发生跳跃的几年。1974年美国《薄金属工业》杂志以螺柱焊的设计思路为题指出了带自动送料系统与多枪单元是当前的发展方向。1974年澳大利亚推出了带送料装置及多枪单元的螺柱焊接系统新产品,正常焊接生产率可达每分钟35个钉,一机可带2-12把焊枪。随后螺柱焊的功能进一步完善,德国UTCKER公司及美国NEI3〕N公司于1982一1984年间推出了具有手工、半自动及全自动多种模式的短周期拉弧式螺柱焊机。这一时期称作第二阶段,其特征是螺柱焊接技术实现了自动化,即带自动送料系统及多枪单元的螺柱焊方法在这一阶段完成商品化[11]。螺柱焊发展的第三个阶段是最近几年,即80年代中期至90年代中期。其特征是计算机技术、ORBOT技术与逆变技术在螺柱焊接系统中的成功应用[12]。使螺柱焊接技术提高了一个新的水平,1985年之前所有螺柱焊机的电源除了储能电容外就是二极管整流抽头式及SCR整流式,作为短周期拉弧式螺柱焊接法,因为焊接时间只有6一8ms(电容拉弧式)及20ms(电弧短周期拉弧式)左右,如果采用上述电源则不可能进行闭环控52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计制。闭环控制是电流波形上前一个波头控制后三个波头,电容放电,电流只一个波头,无法取信号,普通整流电源,从取信号到反馈回去所需时间整整大于焊接时间。作为单个的螺柱焊接接头只能进行规范优化,无法抗拒外界各种干扰。连网路电压波动的补偿都解决不了。计算机技术及逆变技术的应用,顺利地解决了螺柱焊接的质量保证系统问题。90年代是螺柱焊接电源摆脱了普通整流电源及电容组电源而进人了逆变电源的应用时代[13]。国内螺柱焊接技术发展现状与差距据有关资料介绍，目前国内有15家在生产螺柱焊机。基本上都在同一个低水平上，这个水平都是在生产通用标准化螺柱焊机，要么是陶瓷套圈电弧螺柱焊机，要么是电容贮能(尖端放电式)螺柱焊机，而且都是手动形式。虽然各有特色，但并不鲜明，虽然都不一套图纸,但相互之间都可以非常熟悉对方的技术包括使用维护,而且都是用在建筑、桥梁、炉窑、化工电站等领域；极小部分用于汽车车身。再查一下近十年的国内期刊及成果公报、专利索引、及机械文献数据库等，国内高等院校及研究所和一些大企业，亦都在根据国内生产提出的新问题在研究开发一些针对工厂具体产品的专用焊机，如川焊多枪单元小电容贮能螺柱焊机、船舶工艺所为某企业研制的电容贮能式带自动送料系统的多枪焊系统(虽然自动送料是靠机器人定时给焊枪单个地代替人手装钉)等等。但如凤毛麟角至今不能作为商品面市[14]。国家计委“九五”科技攻关项目《轿车车身用螺柱焊接成套设备国产化科技攻关>>于19盯年9月通过了国家阶段鉴定,开发出了四种成套设备，(RZN7~1000A、RZN7~1000AA、RZN5~1000B、RZN5~1000B型)均带自动送料系统及多枪单位，IGBT逆变电源微机控制有良好的人机界面[15]。有ORBOT接口及群控接口，属于短周期拉弧式式。具有国内领先及国际先进水平，这套技术本身缩短了与国际水平的差距，将为国内螺柱焊接技术打开新的局面。1.3.3水下焊接技术的发展应用海洋工程结构因常年在海上工作，工作环境极为恶劣，除受到结构的工作载荷外，还要承受风暴、波浪、潮流引起的附加载荷以及海水腐蚀、砂流磨蚀、地震或寒冷地区冰流的侵袭。此外，石油天然气的易燃易爆性对结构也存在威胁。而且海洋工程结构的主要部分在水下，服役后焊接接头的检查和修补很困难，费用也高，一旦发生重大结构损伤或倾覆事故，将造成生命财产的严重损失。所以对海洋工程结构的设计制造、材料选择以及焊接施工等都有严格的质量要求。而随着海洋、石油和天然气工业的发展，海洋管道工程日益向深海挺进[16]。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。随着水下焊接技术的发展，除了常用的湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出现了一些新的水下焊接方法：水下螺柱焊接、水下爆炸焊接、水下电子束焊接、水下激光焊接和水下铝热剂焊接等。但是，从各国海洋开发的前景来看，水下焊接的研究远远不能适应形势发展的需要。因此，加强这方面的研究，无论是对现在还是将来，都将是一项非常有意义的工作[17]。水下电弧焊接技术：水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。从工作环境上区分，水下焊接方法可以分为两大主要类型：湿法焊接和干法焊接。前者是不采取特殊的排水措施，焊件的接缝在水湿状态下进行焊接的方法。湿法水下焊接中，水下焊接的基本问题表现最为突出，采用这类方法难以得到质量好的焊接接头。干法水下焊接包括局部干法水下焊接，高压干法水下焊接和常压干法水下焊接。常压干法焊接既不受水深的影响，也不受水的作用，焊接过程和焊接质量与陆上焊接时一样。图6水下电弧焊接图7局部干法水下焊接实验装置摩擦螺柱焊接技术：摩擦螺柱焊(FrictionStudWelding)是英国焊接研究所(TWI)在20世纪80年代发明的，属于摩擦焊技术领域最早发展成熟的一种。因该技术不受压力环境的影响且焊接接头性能优异而在水下连接领域得到了迅速发展。从目前的文献报道来看欧盟、美国、巴西，日本等国围绕摩擦螺柱焊技术在水下连接中的应用展开了一系列研究工作，并逐步应用于牺牲阳极等非重要结构物的连接，而国内对此关注极少。随着海洋油气资源开发力度的不断加强，海洋钢结构物的数量和油气田开采的深度逐年增加，海洋工程钢结构的连接及其安全保障技术也日益受到业界的关注。摩擦螺柱焊成形过程可分为接触加热、稳定摩擦、停转顶锻三个阶段，如图8所示，其中螺柱转速、轴52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计向进给速度、轴向压力等是影响成形质量的主要参数[19]。摩擦焊属于新型的固相连接技术，在水下应用具有独特的技术优势，但是对于具体的工程应用而言，仍然有不少工艺和设备问题需要进行进一步的研究。为此，我国在“十五”期间便开始了水下摩擦焊接技术的探索性研究，在“十二五”期间开始了其工程化应用研究。本研究开发的基于ROV平台的水下摩擦焊系统，可替代饱和潜水焊接作业，完成海底管道及水下结构物牺牲阳极组件的更换工作，从而大大降低施工成本，提高生产效率[20]。图8摩擦螺柱焊形成过程水下摩擦螺柱焊接技术：水下摩擦焊主轴头（图9）以液压作为动力,通过安装在其顶部的高速液压马达实现旋转运动，液压缸实现焊接过程中的进给运动。该主轴头为了适应水下作业的需要，零配件全部采用不锈钢材料，液压马达最高转速10000rpm，最高工作压力32MPa，液压缸最大行程80mm。另外，传动轴部分亦采用了机械动密封结构，可在外部压力2.5MPa、最高转速8000rpm的条件下正常工作[21]。水下摩擦焊系统的液压控制模块（图10）与ROV的工具用液压驱动模块相连，采用整体耐压密封壳密封，由ROV携带下水。该阀组由两个调速阀、一个减压阀、三个电磁换向阀组成,其控制电缆通过水下密封插头与加装在ROV电子舱内的摩擦焊电控系统的主控单元相连接，可对焊接主轴头液压马达的转速、液压缸的进给速度等参数进行调节以满足焊接工艺的需要[22]。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图图9水下摩擦焊主轴头图10液压控制模块原52525252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计第二章液压系统设计2.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。我国的液压工业开始20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已经从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、点液伺服阀、电液数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。2.2液压传动在机械行业中的应用机床工业--磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、数控机床、加工中心等。工程机械--挖掘机、装载机、推土机等。汽车工业--自卸式汽车、平板车、高空作业车等。农业机械--联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等。轻工机械--打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等。冶金机械--电炉控制系统、轧钢机控制系统等。起重运输机械--起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等。矿山机械--开采机、提升机、液压支架等。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计建筑机械--打桩机、平地机等。船舶港口机械--起货机、锚机、舵机等。铸造机械--砂型压实机、加料机、压铸机等。2.3液压传动系统的组成液压与气压传动系统主要由以下五部分组成：（1）能源装置：将机械能转化成流体压力能的装置。常见的是液压泵或空气压缩机，为系统提供压力油或压缩空气。（2）执行元件：将流体的压力能转换成机械能输出的装置。它可以是作直线运动的液压缸或气缸，也可以是作回转运动的液压马达、气马达、摆动缸。（3）控制元件：对系统中流体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的装置，以及进行信号转换，逻辑运算和放大等功能的信号控制元件，如溢流阀、流量控制阀，换向阀等。（4）辅助元件：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置，如过滤器、油箱、管件等。（5）工作介质：用它进行能量和信号的传递，液压系统以液压油液作为工作介质。2.4液压与气压传动的优缺点与机械传动和电力拖动系统相比，液压与气压传动具有以下优点：（1)液压与气动元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。（2)可以在运行过程中实现大范围的无极调速，调速范围可达2000:1（3)液压传动和液气联动传递运动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。（4)操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。液压与气压元件属机械工业基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大。因为液压传动的动力元件可采用很高的压力（一般可达32MPa,个别场合更高），因此，在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计液压与气压传动的缺点：（1)在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。（2)由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响，不能严格保证定比传动。（3)液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油机液压油作传动介质时还需注意防火问题。（4)液压与气动元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。2.5水下机器人的海水液压执行机构系统潜水机器人的海水液压执行机构系统已经发展起来。这个系统包括一个高压轴向柱塞泵，流量控制伺服阀和用来使约束流量运动的执行机构，而且这个系统可以非常有效的使潜水机器人小型化。为了确认这个系统的全部特性，建立了一个为水下工作的远程操作器。操作器控制系统是依据主人—阀思想，还带有些电子控制技术使操作简单。通过水下操作实验海水液压系统的所有特性和机器人模型的工作表现都被证实足够用于实际。液压系统作为潜水机器人的能量系统是非常流行的。如果这个系统应用海水作为液体，那么将对潜水机器人更有益。因为这个系统也就是海水液压执行机构系统可以消除液压油的额外重量。没有笨重的液压灌，管道系统和机械运动的润滑油膛提升了潜水机器人的移动性。海水低粘度高压缩的特性为水下执行机构提供了较高的效率和良好的控制性能。另外海水十分干净和安全，因为不可能发生油污染和意外火灾。但是海水液压执行机构系统有几个问题。海水具有腐蚀性和磨损性，而且海水较低的粘度（大约是油的1/30）使组件内部巨大的泄露。2.5.1海水液压执行机构系统（1）液压泵图2-1展示了海水液压泵的结构。主要的结构是参考常见的油压轴向柱塞泵。内部零件被用于其它组件最恶劣的环境中。为了避免缠绕和磨损保证较低的内部泄露，轴承和摩擦零件(活塞、阀门挡板、推力板等)由CFRP、陶瓷或者镀铬不锈钢做成。而且，海水静态压力润滑装置也用于这些零件中。使用海水润滑装置后，一切油润滑罐都不需要。获得的输出能量的质量比是0.65kw/kg，这几乎是以前使用的油压泵的四倍。最大压力为210(300psi),额定流量是35L/min，可获得的最大效率为92%。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图2-1海水液压泵的结构（2）伺服阀伺服阀的流量控制特性是决定操纵器精确平稳运动的重要因素之一。因此一个直接驱动型的芯阀被采用，这个阀是用压电陶瓷驱动器驱动的。由于这个驱动器的位移太小无法获得符合要求的流速，因此采用一个带有柔性铰链的位移放大装置。图2-2显示了这个海水伺服阀的轮廓。阀芯的位移通过使用张力测量仪测量回程封锁弹簧的弯曲张力测得。额定流量为4.5L/min,额定压力为140(2000psi),内部泄露不到0.1L/min。频率响应能够达到大约200Hz（-90°）。图2-2海水伺服阀的结构5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计（3）执行机构两种不同种类的执行机构技术已经成熟。一种是偏心叶片式马达，另一种是橡胶肌肉式执行机构。1）用于机器人手臂的偏心叶片马达：作为机器人手臂的驱动器，良好的控制性能是依靠线性扭矩特点和较高的效率。图2-3为已经成熟的偏心叶片马达略图。考虑到应用海水作为液压流体，内部泄露和机械连接零件的摩擦是严重的问题。因此特别设计了叶片的密封装置用来减少内部泄露和摩擦。马达的主体部分是用较轻的钛或者铝合金做成的，并且轴承是用陶瓷制成的以减轻质量。这个马达具有高达13kgm/kg质量比的输出转矩，并且在额定压力140（2000psi）下产生足够的输出扭矩19.2kgm，这足以直接驱动机器人的关节。扭矩的传递效率超过90%。2）用于机器人手腕和手指的橡胶肌肉执行机构：橡胶肌肉式执行机构被称为McKiben人工肌肉，在图2-4是这种驱动器的略图。人工肌肉式由薄橡胶管制成，橡胶管由合成光纤做的十字绳索缠绕。受压液体被压人管中，在十字绳索的作用下管由膨胀变为收缩。人工肌肉质量很轻，大约为5g。在额定压力20(286psi)下，收缩压力为50kg。这个驱动器用于机器人的手腕和手的机械装置，以用一个回程弹簧互拉的原理工作。图2-3偏心叶片马达的结构5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图2-4橡胶肌肉驱动器的结构2.5.2海水液压系统的伺服特性为了了解这些构件的基本特点，建立了图2-5所示的位置反馈伺服系统，并且做了实验。图2-6显示了静态和动态特点：图2-5海水液压伺服系统52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计（1）偏心叶片驱动器：定位精确度和响应速度与油压系统的相同。（2）橡胶肌肉驱动器:位移信号上小的震动是由于一个小负载单元上的噪声。对阶梯响应来说，拉伸的静态决定时间比弯曲的长很多，因为橡胶肌肉内的压力由于管阻变小的不快。图2-6基本特征2.5.3远程操作系统图2-7是这个系统的简要原理图。在较远的位置，在盛满人造海水或者生水的水罐里放着一个由胳膊和手组成的机器人。海水伺服阀和驱动器安装在手臂上。一个泵装置（泵本身和电子马达）在灌中吸水并给水加压。高压流体被注入机器人中。机器人控制器在操纵者一边。人类操纵员通过精确的仪器控制机器人，这个仪器通过视力照相机从水下获得视觉的信息和通过机器手获得的触觉信息。下面是水下远程操控系统个部件的详细信息。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图2-7远程操控系统的实验结构图2-8显示机器人的外形和关节的结构。1）手臂：这个手臂有七个类人类的自由度。其中四个用来定位，其他用来定向。对于定位来说四个自由度是多余的，因此机器人可以用适当的姿势在宽阔的工作空间接近物体。因为没有直角关节（第二和第四关节），所以手臂的外形比较苗条，从而减小液体阻力。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计手臂结构为骨骼型可以减轻重量，并且维修方便。马达主体部分和阀块被设计成构成骨架的一部分。构成材料全为铝合金，且其表面覆盖氧化物和聚四氟乙烯防止海水腐蚀而起到保护作用。像位移传感器或者伺服阀这样的电子部件放在防水的容器中，电线通过气动连接器放在气动导管中。2）机器手：机器手是机器人的重要装置，可以在水下接触，抓，操控物体。因此为了代替潜水员的手来实现高水平的任务，就要求多功能性和灵敏性。从直接远程操作控制，也需要人类操作员来掌握机器手和目标之间的相对位置。考虑到这些问题，一个模拟人手形状和功能的有指机械手就被采用了。但是从手的原理和控制的复杂程度模拟手指和关节的数量是非常难的也是不现实的。因此手指的数量定位三个（拇指、食指和中指），因为这是实现操控和稳定抓住不同形状目标的最小数量。图2-9是成熟的三指机械手的一个关节结构。其中的七个关节是由操作员灵活控制的，七个是拇指的三个关节和另外两个手指的中间和下面关节。剩余的关节为适应目标而弯曲。执行结构也就是橡胶肌肉驱动器安装在手掌，并且每个关节都由连接链驱动。这些关节的收缩由人工肌肉完成，伸展由回程弹簧完成。每个关节的收缩角度通过用一个小的负载单位测量回程弹簧的收缩压力来测得。一个关节的收缩转矩最大为0.3kgm，足够用于实际应用。每个手指尖都是应用帕斯卡原理的触觉传感器。指尖主要部分安装一个小型的压力传感器，传感器被包裹在由橡胶管做成的空腔内。这个腔内装满水。当手指尖接触物体，水的压力随着接触压力按比例增长。图示是这个成熟的三指手的外形图。这个手在形状和重量上和一个成年男性的手相似。长度（从指尖到掌跟）为200mm，质量为600g。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图2-9机器手关节的结构2.5.4控制系统图2-10是远程机器人的控制系统的功能模块图。图2-10控制系统结构2.6液压系统的计算和元件选型2.6.1确定主轴扭矩设计要求：1)主油路最大流量为90L/min2)进给油路最大流量为5L/min3)液压系统压力为32MPa4)油路块耐压等级为3000米水深52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计HMS3000摩擦叠焊主轴头，该主轴头的最高工作压力达到20kN，最大工作扭矩为100Nm，可以实现IP65管线钢的焊接，性能参数完全满足要求。HMS3000摩擦叠焊主轴头虽然性能优越，但价格十分昂贵。下面是对焊接扭矩的计算。如图2-10(a)所示，当塞棒在基块预制孔中旋转时，由于两者的接触面在轴向载荷Q的作用下彼此压紧，所以在接触面问也将产生摩擦力，该摩擦力对轴的回转轴线之矩即摩擦力矩T，其大小可由如下求出：如图2-l0(b)所示，从接触面上取出环形微面积ds=2πρdρ，设ds上的压强p（单位面积上的正压力）为常数，则环形微面积上所受的正压力dN=pds,而环形微面积上产生的摩擦力为dF=fdN=fρds，于是dF对回转轴线的摩擦力矩dT应为:dT=ρdF=ρfdN=ρfρds公式(2-1)轴端所受的总摩擦力矩T为：T=rRρfρds=2πfrRpρ2dp公式(2-1)整个接触面上的压强P处处相等，即P=常数，公式(2-1)p=Qπ(R2+r2)图2-10摩擦接触面T=2πfrRpr2dr=23pfp(R3-r3)公式(2-4)5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计T=2fQ(R3-r3)3(R3-r3)公式(2-5)当r=0时T=2fQR33R2公式(2-6)取焊棒直径为D=30mm，轴向载荷Q=20000N，f一般可取为0.3代入上式计算出扭矩:T=2fQR=2´0.3´2000´0.03=120N×m33公式(2-7)2.6.2液压马达的选型由表2-1：取排量马达的理论流量：qmt=n×v×hv=18´10-3´8000´95%=152L/min<156L/min公式(2-8)马达满足最高转速8000rmp的需求，因此选用力士乐A6VM变量马达。参数如表2-1所示。表2-1力士乐A6VM变量马达参数表规格28Vgmaxcm328.1排量Vg0cm305252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计2.6.3液压泵的选型设定液压泵的工作压力p=31.5MPa，总效率h=hv´hm=0.95´0.95=0.9η=PPR=pqTϖ公式(2-9)推导出：q=T×v×h=120´103´835´60´0.9=172L/minP31.5´106公式(2-10)选择液压泵的型号为HPV50-02变量柱塞泵技术参数如表2-2：表2-2HPV50-02变量柱塞泵技术参数液压泵型号额定压力最大排量最大转速HPV50-0242MPa50ml/r3500r/min5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计q=175L/min>172L/min公式(2-11)选择HPV50-02型号的液压泵合适。2.6.4电机的选型根据转速选择电机型号为Y200L1-2三相异步电动机，外形尺寸如图2-11，参数如表2-3，三维图如图2-12所示。图2-11Y200L1-2三相异步电动机图2-12电机外形尺寸图52 表2-3Y系列三相异步电动机的技术参数52 2.6.5轴的校核(1)按强度要求查表得[t]=40MPaτ=T0.2d2≤τ公式（2-12）可以根据公式推导出d≥3T0.2τ=3120x1030.2x40=24.7mm公式（2-13）（2）按许用应力要求，查表得σ=113σ=FA=F0.5πd2≤σ公式（2-14）根据许用应力公式可推导出d³2F=2´2000´10=10.63mm公式(2-15)p[s]p´113综上所述，选择d=45mm2.6.6轴承的校核选择7309C型轴承轴承参数如下：轴承内径ds=45mm，轴承外径Ds=100mm，轴承宽度BZ=25mm，额定当量动载荷cr=49.2KN，最高转速nmax=8000rpm轴承所承受的轴向力Fa=20000N，选用四个相同的角接触球轴承，则计算时fa取5000N，Fr1=Fr2=100N,可以忽略不计。(1)先计算轴承1,2的轴向力Fa1，Fa2，查表得轴承的内部轴向力：Fs1=FS2=0.68Fr1=0.68´100=68N公式(2-16)Fs2+FA=68+5000=5068N>Fs1公式(2-17)52 所以轴承2为压紧端。Fa1=Fs2+FA=5068+5000=10068N公式(2-18)轴承1为放松端Fa2=Fs2=5068N公式(2-19)(2)计算轴承1,2的当量动载荷查表得e=0.68而Fa1Fr1=10068100>0.68Fa2Fr25068100>0.685252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计查表得X1=0.41,X2=0.41,Y1=Y2=0.87当量动载荷：P1=X1Fr1+Y1Fa1=0.41´100+0.87´10068=8800N公式(2-20)P2=X2Fr2+Y2Fa2=0.41´100+0.87´5086=4466N公式(2-21)(3)计算所需的径向基本额定动载荷Cr因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，令P1>P2，故应以轴承1的径向当量动载荷p1为计算依据，因受中等冲击载荷，查表得fp=1.5；工作温度正常，查表得ft=1，所以因为Cr16.3MPa),V=(6~12)qp。根据实际设计需要，选择的P主泵站=31.5MPa，P辅助泵站=17.5MPa所以系统都属于高压系统。V=(6~12)qp式中：V----液压油箱有效容积；qp----液压泵额定流量；主泵站中选择的液压泵额定流量为175L/min，辅助泵站中选择的液压泵额定流量为3.8L/min；V主=6´175~12´175=1050~2100LV辅=6´3.8~12´3.8=22.8~45.6L取V主=1760LV辅=40L应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱，为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。所以，实际油箱的体积为：V=V=V主+V辅=1760+40=2250L公式(3-1)0.80.80.8根据油箱的体积，设计油箱的具体规格如图3-1所示，尺寸要求如表3-2所示。箱顶上安装液压泵组时，顶板的厚度应为侧板厚度的四倍，以免产生振动。液压泵组与箱顶之间应设置隔振垫。为了便于布置和维修，有时采用装在箱顶上的回油过滤器。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计图3-1设计油箱的具体规格表3-2油箱的尺寸要求公称油液容b1b2l1l2h固定孔最小壁量/L厚22501320122025001840680225箱顶上一般要设置空气过滤器，注油口，通气器通常为附带注油口的结构，取下通气帽可以注油，放回通气帽即成通气过滤器。注油过滤器的网眼应小于250μm,过流量应大于20L/min。通气过滤器的过滤精度不小于40μm，保持通气压降不超过0.1KPa。油箱箱顶上的螺纹孔应该用盲孔，以防污染物落入油箱内。此设计选择的空气过滤器及其滤油器的参数如表3-3、3-4所示。表3-3PFB-35-75L空气过滤器参数52元件型号空气流量空气过滤阀开启压连接方式/(mm/min)精度/μm力/MPa空气过滤PFB-35-75L0.75400.07螺纹G3/4器52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计表3-4WU-250过滤器参数元件型号过滤精度压力损失连接方式流量通径/mm/μm/MPa/(L/min）滤油器WU-250×180180≤0.01螺纹连接250503.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计对于钢板焊接的油箱，用来构成油箱体的中碳钢板的最小厚度为5mm,但设计的系统箱顶上安装液压泵组，侧板厚度应适当加大，因此，选择侧板厚度为10mm。清洗孔的数量和位置应便于用手清理油箱所有内表面，清洗孔法兰盖板应该能由一个人拆装，法兰盖板应配有可以重复使用的弹性密封件。为了便于油箱的搬运，应在油箱四角的箱壁上方焊接吊耳。吊耳有圆柱形和钩形。此设计选用的是圆柱形吊耳。其尺寸如图3-2、表3-3所示。图3-2圆柱形焊接吊耳5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计表3-3圆柱形焊接吊耳尺寸表每吊耳起dd1LlRrck重量/t11.2801208038256415液位计通常为带有温度计的结构，液位计一般设在油箱外壁上，并靠近注油口口，以便注油时观测液面。液位计的下刻线至少应比吸油过滤器或吸油管口上缘高出75mm,以防吸入空气。液位计的上刻线对应着油液的容量。液位计与邮箱的连接处有密封措施。选择的液位计参数如表3-4所示。表3-4液位计参数表元件产品型号承受压力/MPa温度范围/℃液位液温计YWZ-800.1～0.15-20～1003.3箱底、放油塞、支脚图3-3一般液压油箱地面构造5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计应在油箱底部最低点设置放油塞M18、1.5，以便油箱清洗和油液更换。为此，箱底应朝向清洗孔和放油塞倾斜，倾斜坡度通常为1/25~1/20；这样可以促使沉积物（油泥或水）聚集到油箱中的最低点。图3-3为一般液压油箱底面的构造，据本设计的需要，选了（C）型构造。为了便于放油和搬运，应该把油箱架起来，油箱底至少离开地面150mm。油箱应设有支脚，支脚可以单独制作后焊接在箱底边缘上；也可以通过适当增加两侧壁高度，以使其经弯曲加工后兼作油箱支脚。支脚上有地脚螺钉用的固定孔，支脚应该有足够大的面积，以便可以用垫片或楔铁来调平。隔板要把系统回油区与吸油区隔开，并尽可能使油液在油箱内沿着油箱壁环流。隔板缺口处要有足够大的过流面积，使环流流速为0.3~0.6m/s。隔板结构有溢流式标准型、溢流式和回流式等多种形式，如图3-4所示。隔板高度不应低于液面高度的，隔板下部应开有缺口，以使吸油侧的沉淀物经此缺口至回油侧，并经放油口排出。根据设计要求，此设计选择的是溢流式。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计第四章压力表辅件及管件4.1压力表辅件主要包括压力表及压力表开关。4.1.1压力表液压系统各工作点的压力一般都用压力表来观测，以调整到要求的工作压力。在液压系统中最常用的是弹簧管式压力表，其工作原理如图4-1所示，当压力油进入弹簧弯曲管1时，产生管端变形，通过杠杆4使扇形齿轮5摆转，带动小齿轮6，使指针2偏转，由刻度盘3读出压力值。压力表精度用精度等级来衡量，即压力表最大误差占整个量程的百分数。如1.5级精度等级的量程为10MPa的压力表，最大量程时的误差10MPa、1.5%、0.15MPa。压力表最大误差占整个量程的百分数越小，压力表精度越高。一般机械设备液压系统采用1.5~4级精度等级的压力表。在选用压力表时，其量程应比液压系统压力要高，即压力表量程约为系统最高工作压力的1.5倍左右。图4-1弹簧管式压力表1-弹簧弯管；2-指针；3-刻度盘；4-杠杆；5-扇形齿轮；6-小齿轮；压力表不能仅靠一根细管来固定，而应把它固定在面板上，压力表应安装在调整系统压力时能直接观察到的部位。压力表接入压力管道时，应通过阻尼小孔以及压力表开关，以防止系统压力突变或压力脉动而损坏压力表。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计4.1.2压力表开关压力表开关用于切断和接通压力表与油路的通道，压力表开关相当一个小型截止阀。压力表开关有一点、三点、六点等。多点压力表开关用一个压力表可与几个测压点油路想通，测出相应点的油液压力。图4-2为压力表开关的结构图。图4-2压力表开关4.2管件管件是用来连接液压元件、输送液压油液的连接件。包括油管和管接头。管件要有足够的强度，密封性能要好，绝对不允许有外泄漏存在。油液流经管件时的压力损失要小，且拆装方便。4.2.1管路的配置1）吸油管和回油管液压泵的吸油管和系统的回油管要分别进入由隔板隔开的吸油区和回油区，管端应加工成朝向箱壁的45度斜口，这样既可增加开口面积，又有利于沿箱壁环流，为了防止空气吸入吸入管或混入回油管，以免搅动或吸入箱底沉积物，管口上缘至少要低于最低液面75mm，管口下缘至少离开箱底最高点50mm。2）卸油管卸油管应尽量单独接入油箱并在页面以上终结。如果卸油管通入面以下，要采取措施防止出现虹吸现象。例如可在卸油管露出液面的部分开一个小孔。3）穿孔的密封油管长从箱顶或箱壁穿过而进入油箱，穿孔处要妥为密封。最好在接口处焊上高出箱顶20mm的凸台。以免维修时箱顶上的污物落入油箱[21]。5252 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计第五章结论与展望该摩擦螺柱焊装置液压系统的设计有以下优点：（1）该液压系统结构简单，便于加工，加工成本较低。（2）液压元器件的选型合理且布置不受严格的空间位置限制，布局安装有很大的灵活性，整个装置外型美观。（3）主泵站和辅助泵站油路块的设计合理，油路分布较均匀，便于加工。（4）该液压传动运动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。随着世界范围内海洋石油及天然气资源开发力度的加强,水下油气田开采深度不断加深,海洋深水工程钢结构的连接及其修复技术日渐受到重视。但是就我国的摩擦焊技术的发展现状还很不适应国民经济高速发展的需要，今后5年到10年内我国摩擦焊工作者还要在材料的焊接性、摩擦焊的焊接方法、摩擦焊设备和摩擦焊的应用领域展开更加深入的研究。基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计52 参考文献[1]高辉,焦向东,周灿丰.基于工作级水下机器人的水下摩擦焊技术研究[J].现代焊接,2014,137(5):7-10.[2]张惠芸.钢螺柱－锅板异种材料摩擦螺柱择工艺和装置研究[D].南京理工大学，2015,1-2.[3]龚胜峰.螺柱焊接技术及工艺[J].电焊机,2006,35(4):4-7.[4]薛鹏飞.螺柱与中厚高强钢复合热源螺柱辉试验研究[D].南京理工大学,2008.[5]杨立.复合热源摩擦螺柱辉系统研究[D].南京理工大学,2013.[6]迟强，张建勋,付继飞.电弧螺柱焊技术的发展与应用[J].焊接技术,2003,32(6):18.[7]田建胜.爆炸焊接技术的研究与应用进展[J].材料导报,2007,21(11):99-100.[8]王福生.国内外电阻焊设备的发展[C].电焊机,2005,35(2):1-2.[9]N.RajeshJesudossHynes.UltrasonicevaluationoffrictionstudweldedAA6063/AISI1030[J]，MaterialsandDesign,2014,(62):118-123.[10]R.M.ChandimaRantayake.UnderwaterfrictionstudweldingOptimalParameterEstimation:EngineeringRobustDesignBasedapproach[M].TransactionsoftheASME,2015,137,1-2.[11]HiizuOchi.Strengthof5083aluminumalloystudjoints[M].Osakainstituteoftechnology,2014,15(6):145-146.[12]Nomura,Hirokazu,Sugitani,etal.DevelopmentofautomaticfilletweldingprocesswithKimCH,NaSJ.Astudyofanarcsensormodelforgasmetalarcweldingwithrotatingarc-part1:dynamicsimulationofwiremelting.ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers-PartB,London,2001,215(B9):1271-1279.[13]GosakuKawai.Numericalsimulationoftheeffectofvariousstudandholeconfigurationsonfrictionhydro-pillarprocessing[J].InternationalJournalofMechanicalScience,2014.45-47.[14]DiltheyU,GollnickJ.Through-the-arc-sensinginGMAWeldingwithhighspeedrotatingtorch.Proceedingsofthe24thAnnualConferenceoftheIEEE,UnitedStates,基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计1998.1017-1026.52 [1]张义,李洪文,符占宣,李靖.国内外螺柱焊接技术的发展趋势[M].1999,36(4):14-16[2]朱加雷，俞建荣，焦向东等.水下焊接技术研究和应用的进展[B].焊接技术,2005，34(4):1-3.[3]朱加雷,焦向东,蒋力培,周灿丰.水下焊接技术的研究与应用现状[A].焊接技术2009,38(8):4-6.[4]王元良.螺柱焊接技术的发展与应用[C].电焊机,2006,36(1):15-16.[5]尤建兵.螺柱焊接技术的发展趋势[C].电焊机,2006,36(1):9-10.[6]徐亚国，焦向东，周灿丰等.摩擦螺柱焊水下焊接工艺的初步研究[A].热加工工艺,2015,44(11):190-191.[7]高辉，焦向东，周灿丰等.基于Abaqus的水下摩擦螺柱焊焊接过程仿真[N].焊接学报,2014,35(12):51-52.[8]于延凯,孙斌,李一平等.液压系统在水下机器人中的应用[B].液压与气动,2002,(11):6-11.52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计致谢毕业设计是大学本科教学的一个必经环节，它使我得到了一次很好的实践机会，把大学四年所学的知识进行了一次综合的运用，为以后的工作打下了一定的基础。同时，也让我发现了学习中的缺点与不足，为以后的工作与学习指明了方向。正所谓：学然后知不足。本文的全部研究和论文的撰写工作都是在导师高辉讲师的悉心指导和帮助下完成的，高老师渊博的知识、富有朝气的治学态度和创造性的工作方法使我终身受益。没有他的严格要求和在遇到困难时的指点迷津，论文很难保质保量的顺利完成，在此对他表示崇高的敬意和衷心的感谢！在论文撰写过程中还得到了教研室其他老师和许多同学的帮助，正是在各位老师的大力支持和各位同学的通力协助下，我才得以顺利完成学位论文，在此一并表示深深的谢意。感谢所有曾经帮助过我的老师和同学们，祝大家一生平安，工作顺利，心想事成！谢谢！由于本人知识水平有限，文中难免有错误和不完善之处，谨请读者提出批评和指正。此外，还要感谢评审组的老师在百忙之中评阅我的论文。52 基于ROV的水下摩擦螺柱焊装置液压系统模块化设计声明本人郑重声明：所呈交的学位论文（毕业设计说明书），是本人在导师指导下，独立进行研究（设计）工作的总结。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：张乃公日期：2016年6月17日52