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%。

使用倾斜方位描述法建立了考虑径向表面轮廓的油膜形状模型,利用表面形貌仪测量了配流盘径向表面轮廓,并同理想型、内凹型及内凸型三种类型缸体径向表面轮廓进行对偶配对;利用柱坐标系下稳态润滑控制方程,仿真分析三种对偶形式配流副的动压力分布并进行了试验验证,最后研究了表面凹距对稳态润滑特性的影响并给出对配流副的设计意见。

针对轴向柱塞泵配流副滑摩过程中由摩擦温升所引起的摩擦磨损问题,建立配流副轴对称非稳态热传导方程,利用ABAQUS有限元软件进行配流副摩擦磨损及热力耦合特性分析,并利用端面摩擦磨损试验机进行试验验证。结果表明:在滑摩初期,相比于中低压力,高压力工况更易发生磨粒磨损;随着滑摩进行,材料表面粗糙峰被磨平,加之温度上升,材料强度下降,高转速取代高压力成为接触面温度和摩擦系数增大的主要影响因素,此时的磨损机制主要为黏着磨损;在滑摩过程中,外径出现了应力集中现象,且接触压力高于内径;转速及压力对配流副摩擦温升及磨损特性的影响是非线性的,在相同PV值下,转速比压力的影响更为显著。

建立不同造型的微观织构柱塞泵配流副润滑油膜控制方程，采用有限差分法对其进行了求解，分别对比分析正方形、三角形、圆柱形、波浪形、球冠形微观织构的油膜负载能力等润滑特性；随转速变化，微观织构对其油膜负载力、油膜厚度、摩擦力等影响。随转速升高，流体动压压力升高，但并不是线性关系。

为提高低速大扭矩水压马达配流副的承载能力进而降低摩擦减少磨损延长其使用寿命构思了具有6种不同凹坑形状的非光滑表面配流盘。运用数值模拟的方法对非光滑表面配流盘与马达转子端面组成的配流副间的液膜压力分布和承载能力进行了数值计算分析了非光滑表面凹坑深度、形状以及转子转速对承载力的影响。结果表明:具有相同凹坑深度的非光滑表面配流副间液膜承载力随转子转速的增加而增大;相同转速下圆形锥坑、方形锥坑、圆形半球坑所组成的非光滑表面其承载力随凹坑深度的增加近似呈线性减小但减小的缓慢其中圆形锥坑的非光滑表面配流副承载力对凹坑深度的变化最不敏感且承载力较高;相同转速下圆形柱坑、方形柱坑、三角形柱坑所组成的非光滑表面配流副液膜承载力随凹坑深度的增加近似呈双曲线规律减小且承载力在凹坑

本文针对径向力全平衡轴配流式曲轴连杆式液压马达配流副泄漏形成机理进行理论研究，提出了配流副泄漏计算数学模型公式。进行了相应的仿真研究，获得了配流副的泄漏规律。最后，比较了全平衡配流轴与径向力平均配流轴的泄漏特性。

研究了Ｎ＾＋离子注入的表面改性处理对柱塞式液压泵配流副的摩擦系数，粘着磨损及抗胶合能力的影响，试验证明经调质氮化后的２５Ｃｒ３ＭｏＡ钢再作Ｎ＾＋离子注入后具有较满意的摩擦学性能。

为预测深水环境下压力、温度及油膜分布等变参数对柱塞泵使用性能及工作寿命的影响规律,建立深水环境工况模型,基于雷诺(Reynolds)方程求解配流副稳态油膜控制方程,采用CFD方法仿真分析工作参数、水深环境参数等变化时油膜压力场、温度场变化规律。结果表明:当工作水深从海平面增加至7000m时,排油腔高压油块A、上死点B及吸油腔低压油块C3点处的轴向压力不断增大,油膜呈现楔形分布,而温度场分布在海平面至1000m处温度急剧下降,之后降幅减小。随着水深的增加油膜受到的压力增大,温度减小,进而导致稳定性下降。指出变深环境对配流副油膜压力场、温度场影响显著,为深水环境下柱塞泵配流副的流场特性分析及性能优化打下基础。

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率以马达的配流副为研究对象基于力平衡方程及流量方程建立了配流体端面与转子端面间的泄漏流量损失和功率损失的数学模型。以配流体转子间的水膜厚度、介质温度和马达转速等为性能指标分析了不同供流方式下间隙、温度和转速对其性能的影响。研究结果表明：间隙越大配流体转子端面的泄漏流量损失和功率损失越大温度越高功率损失越大同时内环供流时水压马达的性能要优于外环供流。因此减小水膜厚度降低水温可减小配流副的泄漏流量损失和功率损失提高水压马达的容积效率及马达性能。综合考虑配流间隙控制在4～5μm较为合适水温控制在室温（20±5）℃状态下为宜。同时基于上述研究设计加工出低速大扭矩水压马达物理样机并对样机的性能进行了加载试验测试得到了相应的性能曲线试验