柱塞泵关键摩擦副磨损造成的泄漏增大是其性能退化的主要原因,预测泄漏量的变化趋势有助于定量分析柱塞泵性能退化过程。该研究使用HP(Hodrick-Proscott)滤波对柱塞泵泄漏量进行分解,结合滤波后得到的趋势数据具有非线性及方差异性的特征,基于时间序列方法建立HP-ARIMA-GARCH(HP-Auto Regressive Integrated Moving Average-Generalized Autoregressive Conditionally Heteroscedastic)模型预测柱塞泵泄漏量变化。通过不同时段泄漏量预测结果比较可知,根据HP滤波分解后得到的趋势数据序列建立的HP-ARIMA-GARCH模型较传统时间序列模型预测结果的平均相对误差最高可减小5.42个百分点,能够实现对泄漏量的有效预测。研究结论可为柱塞泵性能退化的定量预测提供理论参考。

轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件之一,其性能的好坏直接影响液压系统整体的工作状况,如果能掌握轴向柱塞泵剩余使用寿命的分布规律,可以为液压系统实施健康管理提供依据。为此,以轴向柱塞泵泄漏回油流量作为其性能退化指标,应用非线性Wiener过程构建其剩余使用寿命预测模型。通过与柱塞泵实例寿命比较表明,具有随机效应幂函数结构的非线性Wiener过程模型预测结果,优于线性以及其他2种非线性Wiener过程模型,更接近轴向柱塞泵退化过程中的实际寿命。

针对轴向柱塞泵中柱塞存在加工锥度及运行中存在倾斜的事实,在综合考虑这2种因素影响的前提下,构建柱塞副泄漏流量模型。基于构建的泄漏流量模型,对柱塞副的泄漏流量进行分析,得到排油区柱塞副的临界半径间隙及2种因素对泄漏流量的影响。结果表明2种因素对泄漏流量的影响显著,所得临界半径间隙可为柱塞副的设计及排油区内泄漏流量方向的确定提供参考。

球面缝隙流动常见于多种机械结构,如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等,然而针对球面副半径不等及存在偏心的缝隙流动特性研究较少。针对2个半径不相等的球面元件形成球面缝隙且其球心存在一定偏心时,根据球坐标系下的N-S方程对其缝隙中流体的速度分布、压力分布、泄漏流量及流体的承载量进行了分析,得到了相应的解析表达式,依此可知,半径相等且球心存在一定偏心时球面缝隙中流体的相关解析表达式;同时,得到了仅与球面缝隙流动自身结构有关的球面支撑泄漏系数和球面支撑承载系数,进一步为形成球面缝隙的机械结构(如柱塞泵中的球面配流副、球铰副等)相关设计提供理论参考;最后以柱塞泵中球铰副形成的球面缝隙为例,对其缝隙中流体的压力分布、速度分布等参数进行了分析。