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在航空航天领域,轴向柱塞泵是电静液作动器(EHA)的核心元件之一,具有体积小、功率密度高的特点。提高转速是实现EHA轴向柱塞泵小型化和高功率密度的一个有效手段,但是高速化将会给EHA轴向柱塞泵的设计带来诸多挑战,包括滑靴磨损、缸体倾覆以及柱塞腔空化。本文围绕EHA轴向柱塞泵高速化面临的上述挑战,创新设计了核心旋转组件新结构,建立了核心旋转组件设计准则,研究成果用于指导和支撑上万转超高速EHA轴向柱塞泵样机的研制。具体的研究工作包括以下几个方面:(1)分析了传统分布式滑靴的工作特点并拟实测量了其全周范围内的油膜厚度,由此推断出极端工况下传统分布式滑靴面临的挑战。设计了一种适用于极端工况的新型一体式滑靴结构,彻底解决传统分布式滑靴的磨损问题。建立了新型一体式滑靴的润滑模型,并数值分析其润滑特性。试验对比了高压高速工况下两类滑靴的磨损情况,确定了新型一体式滑靴的优越性并验证了其润滑模型的正确性。(2)理论分析和试验研究了柱塞滑靴组件惯性力对缸体倾覆行为的影响。为避免高速下缸体发生倾覆失效,提出了EHA轴向柱塞泵缸体花键设计准则,利用柱塞泵产品数据验证了该准则的有效性。为解决EHA系统电机发热量大的难题,创新设计了一种EHA轴向柱塞泵负载敏感变量机构,研究了柱塞滑靴组件惯性力对负载敏感变量过程的影响,分别开展了元件和系统的模拟试验,验证了EHA轴向柱塞泵负载敏感变量机构的可行性。(3)评估了缸体倾覆行为对核心旋转组件加工误差的敏感性。基于缸体倾覆力矩阈值和运行工况,建立了EHA轴向柱塞泵核心旋转组件典型加工误差控制准则,试验对比了不同加工误差等级下EHA轴向柱塞泵的工作性能,验证了加工误差控制准则的正确性,为EHA轴向柱塞泵核心零件的设计、制造以及装配提供了具体指导和参考。(4)建立了柱塞腔压力预测模型,CFD仿真分析了柱塞腔内的空化现象,揭示了离心效应对柱塞腔压力分布和空化的影响规律。创新设计一种内倾型的缸体腰形槽结构,利用离心效应将缸体腰形槽处旋转油液“甩入”柱塞腔,从而抑制高速工况下柱塞腔内的空化现象,提高EHA轴向柱塞泵的自吸能力和有效输出流量。