利用fluent软件的mixture(两相混合)模型及RNGκ-ε湍流模型,通过动网格、滑移网格模拟柱塞移动及缸体的转动,UDF(User Defined Function)设置流体的可压缩性,建立水压轴向柱塞泵有限元计算模型。发现柱塞腔的空化程度与m值(柱塞腔直径与缸体腰形孔当量直径的比值)有很大关系,并建立不发生空化mc值的数学模型。经仿真分析发现:m值越小,柱塞腔中空化度越小。斜盘倾角β、缸体角速度ω越大,柱塞腔中不发生空化区域越小。通过研究,合理选择m值,可以减小柱塞腔的空化,减小柱塞泵的振动,提高柱塞泵容积效率,对轴向柱塞泵的设计具有实际意义。

以某型号轴向柱塞式水泵为原型,用非光滑表面斜盘置换原有光滑表面斜盘,对试验泵在3种不同压力(7、10及12 MPa)下的流量-压力、容积效率-压力、机械效率-压力等静态特性进行测试,采用激光共焦显微镜和扫描电子显微镜对斜盘磨损表面进行观测。研究结果表明:非光滑表面滑靴副由于凹坑可以产生动压润滑效应并具有容屑能力,可在摩擦过程中实现自润滑,达到了降阻减磨效果;随着工作压力的增大,滑靴在非光滑表面斜盘上半圈高压区域的摩擦痕迹逐渐明显,磨损表面的沟槽变宽变深,黏着磨损和氧化磨损加重,摩擦磨损加剧;非光滑表面滑靴副试验泵的容积效率、机械效率和总效率较光滑表面滑靴副试验泵分别提高了0.2%~0.6%、0.1%~1.7%和0.1%~2.3%。

如果设计不合理,水的低粘度将使得水压泵滑靴静压支承的泄漏流量极其严重,导致滑靴几乎不能正常工作,于是对其设计计算提出了新的要求.利用滑靴支承面与柱塞头之间的短节流小孔来补偿细长阻尼孔的节流作用,对滑靴结构参数和性能参数进行了详细的分析与计算,为滑靴的设计提供了一定的参考依据.讨论了温度对支承性能的影响.

为了调查流量特性,以水压轴向柱塞泵为研究对象,在考虑预升压角的作用和关键摩擦副泄漏的前提下,建立了泵实际输出流量的数学模型,对配流盘的结构参数进行了设计计算.运用PumpLinx软件对不同预升压角下泵的流场进行了数值模拟,对泵的流量特性进行了分析.研究结果表明：水压轴向柱塞泵在排水过程中,会产生流量倒灌现象,使得单个柱塞腔内的压力和流量以及泵的输出流量产生脉动.增大预升压角可以增长柱塞腔内部流体的预压缩时间,减小柱塞腔内部和泵出口的压力差,从而减少柱塞腔的流量倒灌量,降低柱塞腔内的压力和流量脉动.适当增大预升压角有利于提高泵的流量特性,预升压角取20°时,泵的流量特性最佳.但预升压角超过20°时,预升压区和预卸压区流量倒灌的叠加会导致泵出口的流量脉动增大.

水压柱塞泵关键零部件的固有频率与激励频率相同或相近时将会发生共振导致零部件疲劳破损甚至柱塞泵不能正常运转。针对水压柱塞泵的核心部件配流盘进行模态分析研究其各阶振型并计算其相应的固有频率。为了有效地避免配流盘的共振现象通过增设加强筋对配流盘结构进行优化改进。仿真结果表明增设加强筋能够提高配流盘的固有频率并且能够避开激振源的倍频从而降低了配流盘在柱塞泵运行过程中引发共振的可能性。研究成果为避免配流盘受到激振力时发生共振提供了理论依据。

利用CFD（C0mputational fluid dynamics）软件对水压柱塞泵的配流副流场进行了数值解析；获得了水膜流场的速度、压力分布及其泄漏流量；对3种不同结构的配流副流场特性进行了比较分析，同时与经典润滑理论的计算结果进行了对比；仿真结果为水压柱塞泵配流副的结构设计或改进提供了参考。

针对水压柱塞泵u形阻尼槽的结构参数进行研究，通过流场仿真对比不同阻尼槽结构参数下水压柱塞泵的流量特性，确定水压柱塞泵的压力、流量脉动率最优的阻尼槽结构参数，从而降低水压柱塞泵的流体振动。仿真结果表明，在现有结构参数下当水压柱塞泵阻尼槽宽度设置为2mm、深度为0．8mm、配流盘预升／泄闭死压角为11．8。时，柱塞泵的压力和流量脉动率最小。开展了水压柱塞泵的振动试验，对比了阻尼槽优化前后的试验数据，试验结果表明优化后的阻尼槽结构能够有效降低水压柱塞泵的振动。

在分析水压轴向柱塞泵结构特点的基础上详细说明了Pro/E在柱塞泵三维造型设计和机构仿真制作的全过程从而为水压泵的设计提供了有力的工具.

在分析水压轴向柱塞泵结构特点的基础上详细说明了Pro/E在柱塞泵三维造型设计和机构仿真制作的全过程从而为水压泵的设计提供了有力的工具.