在轴向柱塞泵中,配流副是最容易出现流量脉动和磨损失效的关键部件之一。分别研究油膜润滑、结构参数和液体性质等因素对轴向柱塞泵配流副性能的影响,重点总结归纳轴向柱塞泵配流副油膜润滑和结构优化的研究进展,提出改善配流副性能的规律和方法。最后对轴向柱塞泵配流副领域未来研究方向进行了总结与展望。

柱塞泵配流副油膜温度分布影响配流副油膜润滑、泄漏与摩擦。为了探究轴向柱塞泵配流副油膜的温度分布,搭建了配流副三点油膜厚度与多点温度测试平台。根据采集的配流副油膜三点膜厚试验数据,建立了配流副楔形油膜模型;考虑了柱塞腔、配流副油膜对缸体的静压力、配流副表面微凸体间作用力,建立了缸体轴向力平衡方程;考虑了配流副油膜的能量损失、热传导以及油液黏温特性,建立了配流副油膜热平衡模型。结果表明,配流副油膜最高温度值随着压力和斜盘倾角的增大而增大,最高温度点位置保持在高压腰型槽对称线两侧-20°~20°的区域内;最高温度理论与试验结果的相对误差小于8%。

配流副润滑特性直接影响柱塞泵的使用性能及工作特性,而油膜承载力是衡量润滑特性的重要指标,为此开展轴向柱塞泵配流副油膜承载力的研究。首先根据柱坐标下雷诺方程(Reynolds)推导配流副楔形油膜压力场模型,其次建立配流副稳态计算模型,借助CFD流场仿真软件分析油膜承载力对配流副润滑特性的重要影响。对比理论模型与仿真结果,验证理论模型的正确性,为轴向柱塞泵的性能优化奠定基础。

设计了轴向柱塞泵配流副的润滑特性试验系统,描述了润滑结构与特性试验系统的组成和功能.建立了配流副润滑膜形成的数学模型,该数学模型用于描述配流副间润滑膜的运动变化规律和工作介质在阻尼槽、压力平衡油槽中的压力、流量特性及分布规律.对不同工况下的配流副润滑膜的形成进行仿真分析,结果表明在其他工况不变时,润滑膜厚度随压力和温度的增加而减小.当转速达到3000r/min,盲孔个数为6时,盲孔包角应选为12°,或者盲孔个数为12,盲孔包角选为15°.

为研究配流机构工况参数对摩擦转矩的影响，根据轴向柱塞泵配流机构的受力特点，给出配流盘与缸体转子之间固体或边界润滑、全空间油膜润滑状态下的摩擦转矩构成及相应的理论计算．在不同油膜厚度、配流副转速下实测配流副的摩擦转矩变化，结合缸体转动周期讨论摩擦转矩变化过程及与配流副磨损形式的对应关系．结果表明，载荷是配流副摩擦转矩变化的根本因素；配流副正常磨损通常表现为配流盘吸油槽与压油槽间的不均匀磨损；油膜厚度对摩擦转矩的影响显著，但并不是单调反比例关系，5μm的油膜厚度引起近10％的摩擦功率损失．由配流副摩擦转矩的实测及与理论计算的对比，得出配流副摩擦转矩造成的整泵机械功率损失．

考虑到配流副在高压条件下的弹性变形量已与油膜厚度同一量级,该文应用弹性流体动力润滑理论,建立了弹性变形条件下配流副的润滑数学模型,采用有限差分法求解了模型的控制方程,进行了弹性变形对配流副润滑特性的影响分析。结果表明,在油膜厚度较小时,配流副的弹性变形使平均油膜厚度相比增大了14.48%,但最大油膜压力却减小了18.60%,且配流副的油膜承载力和泄漏量明显增大,而摩擦转矩明显减小;但油膜厚度大于15？m时,可以忽略弹性变形对配流副润滑特性的影响。研究为高压化轴向柱塞泵配流副的设计与研究打下了基础。

为研究轴向柱塞泵配流副的摩擦学特性,建立了模拟配流机构的润滑特性试验系统,以实测润滑特征参数,对工况进行实时调节与控制,寻求良好的润滑状态。论述了配流副润滑特性试验研究的优点,根据润滑理论模型分析了供油压力和油膜厚度等主要特征参数,提出了膜厚反馈的电液控制配流副油膜动态试验装置的结构及关键技术。通过平面配流密封带多点实测膜厚、泄漏流量、摩擦转矩的试验数据表明,供油压力对密封带润滑油膜厚度、形态等的影响较大。局部油膜破坏是导致缸体面磨损的主因,试验测得的膜厚分布与其磨损分布有直接关系。

本文根据力、力矩平衡、泄漏小以及结构紧凑的原则,建立了球面配流副的优化设计模型。采用这一模型设计,可以获得球面配流副的最佳结构参数,实现力和力矩平衡,并可大大缩短设计周期。

本文针对轴配流式曲轴加杆工液压马达配流副泄漏形成机理进行理论研究，对轴配流泄漏特性作了深入细致的分析，建立了配流副的泄漏数学模型，通过相应的仿真研究，获得了其泄漏脉动规律，最后分析了泄漏脉动对马达低速稳定性（爬行）的影响。

为了获得平面配流机构的压力分布特征根据轴向柱塞泵配流机构的实际工况基于二维圆盘缝隙流动的Reynolds方程推导了柱面坐标下各密封带任一点的压力计算模型引入牛顿-拉弗森法迭代和根据边界积分2种求解方法并在密封带流场域内计算内、外密封区的压力分布.结果表明对内外半径比rext/rint小于1.5的圆环密封区压力分布位于整个曲线的线性段而随半径呈近似线性关系处于这一区间分析时可作简化半径比大时非线性关系不可忽略.模型的解析与迭代2种算法均适用于中低压的窄密封带压力分布计算且迭代法简单、收敛快而对高压及宽密封带(内外半径比大)前者更为准确.