对多作用恒流轴向柱塞泵的柱塞副进行了受力分析,建立了柱塞副侧倾力数学模型.为减小柱塞因受侧倾力而导致的摩擦磨损,提出了一种静压支承结构并对采用静压支承的柱塞副侧倾力进行了数值仿真与对比分析,同时对静压支承结构进行了容积效率分析.结果表明该静压支承结构能有效减小柱塞副的侧倾力与摩擦磨损,且能满足柱塞副的密封要求.

作为液压传动系统核心动力元件的轴向柱塞泵,超高压化是其必然发展趋势与要求,然而超高压化会造成其中关键的柱塞副摩擦界面油膜形成显著的固液耦合作用,对柱塞副油膜的摩擦润滑与密封承载性能产生规律尚不明确的影响。为此,建立一种基于变形矩阵法的固液耦合作用求解方法,该方法基于有限容积法解算油膜流体润滑方程,基于有限元法实现摩擦界面变形计算节点规则化设置及变形矩阵精准计算,在此基础上建立柱塞副油膜弹性流体动压润滑数值计算模型,针对采用软硬配对的柱塞副63 MPa超高压工况下的摩擦界面油膜固液耦合作用特性进行研究,结果表明:固液耦合作用有助于减小柱塞副处轴向黏性摩擦力和泄漏流量,一个周期内柱塞副总周向黏性摩擦力大小基本不变但分布更为集中,导致产生了更大峰值的瞬时摩擦力;显著的结构变形产生于柱塞副摩...

针对柱塞副油膜超薄、易破坏进而加速柱塞副磨损失效的问题,将黏温-黏压效应考虑在内后,建立了油膜热-流耦合模型。开展了对不同柱塞腔入口油温下柱塞副油膜特性的分析,建立了入口油温与整体油温、油膜厚度之间的关系;使用有限体积法离散雷诺方程和能量方程,结合周期性三对角循环算法对离散方程进行了求解;随后,在一种360°油膜特性试验台上,对柱塞副油膜3个区域内的温度及偏心量进行了测量。研究结果表明:在入口端和出口端,柱塞副油膜温度整体变化较为平缓,但有微小凸峰的存在,在中段整体呈“线性”上升;柱塞副最小油膜厚度随温度上升而变薄,且处于排油区时,变化更为明显;当油温超过45℃时,油膜热平衡被破坏,最小油膜厚度急剧减小。

采用数值计算方法,建立了基于平均流动因子的往复密封混合润滑模型。分析了阶梯形组合密封圈表面粗糙度对其往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度的影响规律。结果表明:内行程摩擦力随粗糙度的增大而增大,而外行程摩擦力无明显变化。存在临界粗糙度σc,当σ<σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量大于向外的压差流量,内行程泄漏量为正值,表现为越来越小的内泄漏;当σ≥σc时,随粗糙度的增大,内行程向内的剪切流量小于向外的压差流量,内行程泄漏量为负值,表现为越来越大的外泄漏。随着速度的增大,其临界粗糙度随之增大;随粗糙度的增大,平均油膜厚度增大,而粗糙度对量纲一化油膜厚度影响很小。研究方法为往复密封结构设计与优化提供了依据。

该文对船用高压细水雾灭火泵柱塞副开展了受力分析,在综合考虑摩擦力和摩擦升温的前提下建立了柱塞副的泄漏量和热平衡分析模型,开展了不同柱塞副间隙和工况下柱塞副的热平衡分析并获得了相应的变化规律,并对柱塞副的初始配合间隙进行了优化,提出了避免柱塞副卡死的技术措施,研究结果可以为船用高压细水雾灭火泵柱塞副的结构优化,提高柱塞泵综合性能提供理论依据。

为完善轴向柱塞泵柱塞副性能分析理论体系,针对温度分布影响柱塞副性能问题进行研究,建立瞬时油膜厚度场、压力场和温度场模型以及柱塞副摩擦与泄漏模型,采用交错网格技术划分油膜网格,采用有限体积法求解能量方程和雷诺方程,以 MATLAB 仿真软件为依托耦合各物理场模型和柱塞微运动特性,对柱塞副动态温度场进行数值求解.研究温度对油膜压力分布、柱塞副轴向摩擦力和泄漏量的影响,并分析油膜不同入口温度对柱塞副性能参数的影响规律.研究结果表明：温度变化数值计算结果与实验结果基本-致;在柱塞副中引入动态温度后油膜压力峰值明显降低,轴向摩擦力有所下降,但柱塞副泄漏量增加较快;控制油膜入口油温能有效提高柱塞副工作性能.

柱塞式流体泵因具有工作压力高的优点，广泛应用在流体输送、压力清洗和动力传递等领域。对用于流体输送的柱塞泵而言，流体介质中的杂质会加剧柱塞副的磨损和密封失效，大大降低泵的工作寿命。提出一种利用气体隔离的新型柱塞副密封形式，通过压力气膜分隔液体介质和密封圈，防止杂质（腐蚀性液体）进入摩擦副，提高柱塞副寿命的同时避免液体介质外泄。利用FLUENT软件仿真计算了新密封技术的密封流场参数，分析了在加压排液和降压吸液两个过程中的流场特性,初步验证了密封原理的可行性。

为了分析柱塞副偏心状态对油膜特性的影响,采用动压支承理论和数值模拟方法,研究在不同柱塞腔压力和缸体转速时柱塞副油膜形态及其变化规律,采用寿命试验台测试液压泵试验件并与理论结果进行对比验证.结果表明：柱塞偏心状态下,柱塞副油膜出现最小厚度值,油膜内部压力高于柱塞腔压力;压油区油膜厚度随压力增加而线性增加,随转速增加而减小,但转速越大,油膜厚度减少量越小,柱塞转过90°时油膜厚度达到最小值;吸油区最小油膜厚度几乎不随转速变化,且吸油区最小油膜厚度小于压油区油膜厚度;柱塞副最小油膜厚度出现位置与斜盘摩擦力方向一致.

径向液压泵的柱塞副在工作过程中做复合运动，即柱塞沿缸孔做往复直线运动，同时柱塞绕转子转动，因而受到附加科氏惯性力的影响。考虑摩擦力、惯性力等综合因素，对柱塞副的受力情况进行建模。分析了柱塞长度、滚子半径等参数的变化对柱塞所受的正压力、应变、摩擦力、压力角的影响。计算结果表明高压时柱塞副受力急剧增大。得出了在柱塞副上设置复合垫圈、增大柱塞长度、增大滚子半径有助于减小接触应力等的结论。

以某型号的轴向柱塞马达为研究对象分析了其柱塞副的泄漏流量以及柱塞和缸孔的单边配合间隙对泄漏流量的影响最后还探讨了影响配合间隙的主要因素为柱塞副的设计提供了参考。