为减小微型轴向柱塞泵滑靴副的摩擦因数并提高油膜润滑性能,在滑靴底部设计椭圆微织构,建立滑靴副几何模型,并采取流场仿真对滑靴底部的油膜压力场以及剪切场进行求解分析,发现采取微织构能够减小滑靴底部的摩擦因数。为了进一步增强动压效应的作用,提升支承力并减小摩擦因数,通过Design-Expert响应面分析设计实验水平表进行计算分析,以泄漏量最小、支承力最大及摩擦因数最小为目标函数建立数学模型,最终得到微织构的优化尺寸。优化后滑靴副的油膜润滑性能得到提高,优化后的参数可作为柱塞泵结构优化的依据。

为满足航空泵高功率密度化要求,微型高压柱塞泵采用阀配流方式能够有效减少泄漏,提高容积效率。针对影响微型高压柱塞泵流量输出特性的主要因素,建立阀配流微型高压柱塞泵数学模型,通过AMESim搭建不同结构的单向阀配流模型,将球阀、锥阀、平板阀等不同形式的单向阀芯进行不同组合结构的建模及仿真试验,对微泵的余隙容积、斜盘倾角、负载压力及单向阀的弹簧刚度、阀芯质量等影响因素进行仿真分析。结果表明:在现有结构下,吸液阀和排液阀均为平板阀时是最优配流阀组合形式;微泵在变转速工况下容积效率稳定,阀芯质量对配流阀迟滞性影响较小;增大斜盘倾角及减小负载压力和余隙容积能够有效改善配流阀开启滞后角,进而提高容积效率。

微型柱塞泵是微型液压驱动系统的核心部分。由于微型柱塞泵进出管和配流阀流道小,使得在研究微型柱塞泵自吸性能时,除了流体重力、惯性力和黏性力外,还要考虑毛细流动效应对微型柱塞泵自吸性能的影响。在对比了流体黏度、管径和浸润角等因素后,对微型柱塞泵自吸过程进行了理论分析。结果表明,微型柱塞泵自吸性能受流体重力、惯性力、黏性力和毛细流动效应共同作用影响,并且在不同管径、流体黏度和浸润角下,各种力的影响程度不同。