海洋智能装备液压技术

第1章　绪论　/ 1

1.1　海洋装备液压传动的发展概况　/ 1

1.2　液压传动的工作原理及其组成部分　/ 2

1.2.1　液压传动的工作原理　/ 2

1.2.2　液压传动系统的组成与图形符号　/ 2

1.3　海洋装备液压传动的优缺点　/ 4

1.3.1　海洋装备液压传动的优点　/ 4

1.3.2　海洋装备液压传动的缺点　/ 6

1.4　液压传动在海洋装备中的应用　/ 7

1.4.1　液压传动与海洋油气资源开发装备　/ 7

1.4.2　液压传动与海洋新能源利用装备　/ 8

1.4.3　液压传动与水下航行器　/ 8



第2章　海洋液压流体力学基础　/ 10

2.1　海洋装备液压油　/ 10

2.1.1　海洋装备液压油的种类　/ 10

2.1.2　海水液压油的优缺点　/ 10

2.1.3　液压油的性质　/ 11

2.1.4　对海洋装备液压油的要求　/ 15

2.1.5　海洋装备液压油的选择　/ 15

2.1.6　海洋装备液压油的污染与防治　/ 16

2.2　液体静力学　/ 17

2.2.1　静压力及其特性　/ 17

2.2.2　重力作用下静止液体中的压力分布（静力学基本方程）　/ 18

2.2.3　压力的表示方法和单位　/ 19

2.2.4　静止液体中压力的传递（帕斯卡原理）　/ 20

2.2.5　液体静压力作用在固体壁面上的力　/ 21

2.3　液体动力学　/ 22

2.3.1　基本概念　/ 22

2.3.2　连续性方程　/ 25

2.3.3　伯努利方程　/ 26

2.3.4　动量方程　/ 32

2.4　流动阻力和能量损失（压力损失）　/ 34

2.4.1　流动阻力及能量损失（压力损失）的两种形式　/ 34

2.4.2　流体的两种流动状态　/ 35

2.4.3　圆管层流　/ 38

2.4.4　圆管紊流　/ 39

2.4.5　沿程阻力系数λ　/ 41

2.4.6　局部阻力系数ξ　/ 43

2.5　孔口和缝隙流量　/ 45

2.5.1　孔口流量　/ 45

2.5.2　缝隙流量　/ 47

2.6　空穴现象和液压冲击　/ 49

2.6.1　空穴现象　/ 49

2.6.2　液压冲击　/ 50



第3章　液压泵及液压马达　/ 53

3.1　液压泵概述　/ 53

3.1.1　液压泵的基本工作原理　/ 53

3.1.2　液压泵的分类　/ 54

3.1.3　液压泵的图形符号　/ 54

3.1.4　液压泵的主要性能参数　/ 54

3.1.5　液压泵特性及检测　/ 56

3.2　齿轮泵　/ 58

3.2.1　外啮合齿轮泵的结构及工作原理　/ 58

3.2.2　外啮合齿轮泵的流量计算　/ 59

3.2.3　齿轮泵结构中存在的问题及解决措施　/ 59

3.2.4　内啮合齿轮泵　/ 61

3.2.5　齿轮泵的优缺点　/ 61

3.3　叶片泵　/ 62

3.3.1　双作用式叶片泵　/ 62

3.3.2　单作用式叶片泵　/ 65

3.3.3　双联叶片泵　/ 68

3.3.4　叶片泵的优缺点　/ 69

3.4　柱塞泵　/ 69

3.4.1　径向柱塞泵　/ 70

3.4.2　轴向柱塞泵　/ 71

3.4.3　柱塞泵的优缺点　/ 73

3.4.4　柱塞泵在海洋中的应用　/ 73

3.5　螺杆泵　/ 74

3.6　液压马达简介　/ 75

3.6.1　液压马达的分类　/ 75

3.6.2　液压马达的工作原理　/ 75

3.6.3　液压马达的主要性能参数　/ 76

3.6.4　液压马达的图形和符号　/ 77

3.7　液压泵的性能比较及应用　/ 78



第4章　液压缸　/ 79

4.1　液压缸种类和特点　/ 79

4.1.1　活塞缸　/ 79

4.1.2　柱塞缸　/ 82

4.1.3　摆动缸　/ 83

4.1.4　其他形式的液压缸　/ 84

4.2　海洋液压缸结构　/ 85

4.2.1　缸筒及缸盖组件　/ 85

4.2.2　活塞与活塞杆组件　/ 87

4.2.3　缓冲装置　/ 93

4.2.4　排气装置　/ 94

4.3　液压缸的设计与计算　/ 94

4.3.1　液压缸的设计依据与步骤　/ 95

4.3.2　液压缸的主要尺寸确定　/ 95

4.3.3　强度及稳定性校核　/ 97

4.3.4　缓冲计算　/ 99



第5章　液压控制阀　/ 101

5.1　液压控制阀概述　/ 101

5.1.1　液压阀的分类　/ 101

5.1.2　海洋装备对液压阀的基本要求　/ 102

5.1.3　液压阀在海洋环境中的应用方法　/ 102

5.2　方向控制阀　/ 103

5.2.1　单向阀　/ 103

5.2.2　换向阀　/ 104

5.3　压力控制阀　/ 110

5.3.1　溢流阀　/ 110

5.3.2　减压阀　/ 115

5.3.3　顺序阀　/ 117

5.3.4　压力继电器　/ 118

5.4　流量控制阀　/ 119

5.4.1　节流口的流量特性　/ 120

5.4.2　节流阀　/ 121

5.4.3　调速阀　/ 124

5.4.4　温度补偿调速阀　/ 125

5.4.5　溢流节流阀　/ 126

5.4.6　分流集流阀　/ 127

5.5　其他类型的控制阀　/ 129

5.5.1　比例控制阀　/ 129

5.5.2　插装阀（逻辑阀）　/ 133

5.5.3　叠加阀　/ 136



第6章　液压辅助装置　/ 137

6.1　蓄能器　/ 137

6.1.1　蓄能器的功用　/ 137

6.1.2　蓄能器的分类　/ 138

6.1.3　蓄能器的容量计算　/ 140

6.1.4　蓄能器的安装和使用　/ 141

6.2　油箱及热交换器　/ 141

6.2.1　油箱的作用和结构　/ 141

6.2.2　油箱的设计要点　/ 142

6.2.3　油箱容积的确定　/ 143

6.2.4　热交换器　/ 143

6.3　过滤器　/ 145

6.3.1　过滤器的功用　/ 145

6.3.2　过滤器的性能指标　/ 145

6.3.3　过滤器的典型结构　/ 146

6.3.4　过滤器的选用　/ 149

6.3.5　过滤器的安装　/ 149

6.4　连接件　/ 150

6.4.1　油管　/ 150

6.4.2　管接头　/ 152

6.5　密封装置　/ 153

6.5.1　O形圈密封　/ 154

6.5.2　间隙密封　/ 154

6.5.3　压力补偿器　/ 156



第7章　海洋液压基本回路　/ 158

7.1　海洋压力控制回路　/ 159

7.1.1　海洋调压回路　/ 159

7.1.2　海洋减压回路　/ 160

7.1.3　海洋增压回路　/ 160

7.1.4　海洋保压回路　/ 161

7.1.5　海洋卸荷回路　/ 163

7.1.6　海洋平衡回路　/ 163

7.1.7　海洋锁紧回路　/ 164

7.2　海洋速度控制回路　/ 164

7.2.1　海洋调速回路　/ 164

7.2.2　海洋快速运动回路　/ 177

7.2.3　海洋速度换接回路　/ 179

7.2.4　海洋工程装备实例　/ 180

7.3　方向控制回路　/ 186

7.3.1　简单方向控制回路　/ 186

7.3.2　复杂方向控制回路　/ 186

7.4　多执行元件控制回路　/ 188

7.4.1　顺序动作回路　/ 188

7.4.2　同步回路　/ 192

7.4.3　多缸工作运动互不干扰回路　/ 194

7.5　深海压力补偿技术　/ 195

7.5.1　压力补偿技术　/ 196

7.5.2　深海油箱设计实例　/ 196

7.5.3　压力补偿技术的应用　/ 198



第8章　海洋装备典型液压系统　/ 200

8.1　液压系统图的阅读和分析方法　/ 200

8.1.1　液压系统图的阅读　/ 200

8.1.2　液压系统图的分析　/ 201

8.2　120kW漂浮式液压海浪发电站　/ 201

8.2.1　概述　/ 201

8.2.2　120kW漂浮式液压海浪发电站液压系统工作原理　/ 202

8.3　“蛟龙号”液压系统　/ 203

8.3.1　概述　/ 203

8.3.2　“蛟龙号”液压系统的工作原理　/ 204

8.3.3　“蛟龙号”液压系统的特点　/ 204

8.4　海底底质声学现场探测设备液压系统　/ 206

8.4.1　概述　/ 206

8.4.2　海底底质声学现场探测设备液压系统的工作原理　/ 206

8.5　海水泵架液压油缸升降系统　/ 207

8.5.1　概述　/ 207

8.5.2　海水泵架液压油缸升降系统的工作原理　/ 208

8.5.3　海水泵架液压油缸升降系统的特点　/ 209

8.6　深水水平连接器的液压系统　/ 209

8.6.1　概述　/ 209

8.6.2　深水水平连接器的液压系统的工作原理　/ 211

8.7　海洋固定平台模块钻机转盘的液压系统　/ 213

8.7.1　概述　/ 213

8.7.2　海洋固定平台模块钻机转盘液压系统的工作原理　/ 214

8.7.3　海洋固定平台模块钻机转盘液压系统的特点　/ 215



第9章　海洋装备液压系统的设计与计算　/ 216

9.1　概述　/ 216

9.2　明确系统的设计要求　/ 216

9.3　分析工况编制负载图　/ 217

9.4　确定系统的主要参数　/ 219

9.5　拟订系统原理图　/ 221

9.6　选取液压元件　/ 224

9.7　系统性能的验算　/ 232

9.8　绘制工作图、编制技术文件　/ 235



第10章　液压伺服系统　/ 237

10.1　概述　/ 237

10.1.1　液压伺服系统的工作原理　/ 237

10.1.2　液压伺服系统的构成　/ 238

10.1.3　液压伺服系统的分类　/ 240

10.2　典型的液压伺服控制元件　/ 240

10.2.1　滑阀　/ 240

10.2.2　射流管阀　/ 243

10.2.3　喷嘴挡板阀　/ 243

10.3　电液伺服阀在海洋装备液压系统中的应用　/ 245

10.3.1　喷嘴挡板式电液伺服阀的组成　/ 246

10.3.2　电液伺服阀的特性　/ 246

10.3.3　电液伺服阀的选用　/ 248

10.3.4　电液伺服阀的研究现状和在海洋装备中的应用　/ 250



附录　/ 254

附录1　常用液压与气动元（辅）件图形符号（摘自GB/T 786.1—2009）　/ 254

附录2　常见液压元件、回路、系统故障与排除措施　/ 260



参考文献　/ 276



索引　/ 277