深海采矿悬挂机构的液压系统设计

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1、液压气动与密封／2010年第1O期深海采矿悬挂机构的液压系统设计周水根肖体兵吴百海(广东工业大学机电工程学院，广东广州510090)摘要：本设计是用于解决深海采矿水下设备下放和回收的，所设计的液压缸采用复合缸的形式，既提供了下放和回收所需的力，又实现了在下放和回收过程中在重力方向上的运动补偿关键词：深海采矿；复合缸；下放和回收；补偿中图分类号：TH137．9文献标识码：A文章编号：1008—0813(2010)10—0018—03TheHydralicSystemDesignofSuspeasio

2、nMechanisminDeep——seaMiningZHOUShui-genXIA0Ti——bingWUBa／——ha／(GuangdongUniversityofElectricalEngineering，Guangzhou510090China)Abstract：Thedesignisusedforresolvingthedecentralizationandrecyclingofunderwaterequipmentindeep-seamining．Thecylinderinthisdes

3、ignadoptscompositecylinderwhichcannotoffertheforceofthedecentralizationandrecyclingbutalsorealizetheheavecompensationintheprocessofdecentralizationandrecycling．KeyWords：deep-seamining；c0mp0sitecylinder；decentralizationandrecycling；compensationU日IJ吾说明其

4、工作和原理。考虑到系统的负载很高，采用两个相同的悬挂机构并联而成。本文就以单个悬挂机构的随着陆地资源逐渐枯竭，开发国际海底矿产资源液压系统为研究对象。它主要由复合缸(由主动缸和被是大势所趋。为了维护我国开发国际海底资源的应有动缸组成，主动缸套在被动缸中)、气液蓄能器、电液比权益，必须大力发展深海技术。然而要使采矿作业能顺例方向阀、溢流阀等组成，其液压原理图如图1所示。利进行，扬矿管等水下设备的安全下放和回收是前提。而要实现下放和回收的工作就需要由悬挂机构来完成。由于受海浪的影响，悬挂机构在回收或下

5、放的过程中采矿船会带着扬矿管一起随着海浪在重力方向上深沉，扬矿管的升沉易导致疲劳损坏。因此，为保证回收和下放水下设备正常进行，在回收和下放过程中还需进行重力方向的升沉补偿，使扬矿管基本上保持匀加速上升或下降。1悬挂机构的回收原理1．1悬挂机构的液压原理图回收和下放是两个相似的过程，在此以回收为例图1悬挂机构的液压原理图其中被动缸尺寸比较大主要用来提供上升所需的收稿日期：2010—03—15作者简介：周水根(1981一)，男，江西吉安人，研究生学历，研究方向：机电液力，主动缸尺寸比较小主要用来克服进

6、行补偿时的负智能控制。载惯性、摩察力等。被动缸下油腔处安装了一个液控单合式机械手，机械手动作由气压驱动，搬运动作由电动2008(10)．机驱动，结构简单、刚性好、体积小、寿命长和维修方『2】黄伟，胡青龙．机械手PLC控制系统的设计[J】．机电工程技术，2008(11)．便。用可编程控制器设计的机械手电气控制系统，线路【3]方传青，尹丽娟．仿真设计(ADAMS)在农业机械手设计中的简单，系统的可靠性高，功能强，可以实现储气罐搬运应用fJl1．农业装备与车辆工程，2008(2)．的自动化。『4]席思文

7、，李伟光，罗玮韬，朱火美．一种搬运机械手的运动学参考文献仿真研究【JJ．机电工程技术，2009(2)．【1】宋娟．上下料机械手PLC控制系统设计【J】．装备制造技术，18!：：向阀，其作用是在拆卸扬矿管时以防漏油起锁紧作用。为，其主要与采矿船的类型、结构、尺寸以及波浪的周电磁换向阀和顺序阀的作用为：扬矿管在下放过程中期和波长有关，海浪周期为。则采矿船的加速度方程；电磁换向阀工作在左位、顺序阀工作在小于设定压力。=孥sinf(1)1。1下时，系统利用扬矿管在下放过程中自身重力向蓄能考虑6级海况情况下

8、仍能正常回收水下设备，取器中存储能量，而在回收时，电磁换向阀工作在右位，／z=0．4，巨浪波高x=4．9m，周期8s，则采矿船的最大加从而达到节能的目的。传感器1用于测量采矿船的升速度am~=0．6m／s2o要使扬矿管相对于采矿船以不变的加沉加速度，传感器2用于测量扬矿管的升沉加速度。速度(此加速度是根据回收5000m扬矿管所需时间，不1-2悬挂机构的液压工作原理包括拆卸时间而得出。当然可以变，视回收时间而定，只以悬挂机构回收过程为例，来介绍其液压工作原是所需提升力不同而已)向上运