液压泵在深水环境下运行时,面临高压、低温等极端环境工况。这些环境参数将影响柱塞泵关键摩擦副之一的配流副的润滑特性,进而影响着泵的使用性能及工作寿命,为此开展变深下柱塞泵配流副的润滑特性研究。本文采用流场分析工具CFD研究工作参数、结构参数、水深环境参数变化对配流副动态流场特性的影响,同时基于配流副结构变形的有限元分析,运用油膜厚度叠加原理以预测其润滑特性。相关研究可为深海环境下柱塞泵配流副的润滑特性分析及设计提供指导,具有重要的工程应用价值。主要研究内容如下:(1)分析变深环境下介质特性变化规律。建立深海工况环境模型,分析水深变化、热量平衡等因素对油液介质物性,包括粘度、体积弹性模量的变化规律,结果表明油液粘度、体积弹性模量均与环境压力成正相关,与温度呈负相关,且两介质参数随水深增加呈非线性上升趋势。(2)研究变深环境下配流副的润滑特性。推导配流副油膜楔形压力场模型,结合介质特性变化规律,确立配流副的受力稳定性模型。考虑不同水深压力、温度影响,建立热-流耦合模型及弹性变形模型,分析水深变化对配流副的压力场、温度场、速度场等润滑特性的影响。(3)揭示工作参数、环境参数变化时油膜润滑特性的分布规律,为配流副的结构优化提供参考。提取流体域模型,通过CFD流场分析仿真软件研究深海配流副流场特性变化规律,结果表明普通配流副油膜压力场在上死点出现明显负压,下死点则为超高压,严重影响柱塞泵运转,且润滑特性差。在低负载压力、小转速、低斜盘倾角条件下,设计减震槽结构的配流副可缓冲油液压力,消除油膜负压和超高压现象,油膜稳定性增强,润滑特性较好,反之较差。随着水深的增加,配流副润滑特性变差,在[3000m,7000m]水深难以形成有效流体润滑。(4)考虑配流副结构变形时的油膜润滑特性分析。构建配流副结构变形模型,借助ANSYS软件分析深海环境下配流副的结构变化特点。结果表明以配流盘、缸体构成的配流副总变形量,在大气工况远小于油膜厚度,即此时结构变形对油膜厚度场影响小,润滑特性较好。随着水深增加,缸体高压油槽密封带处轴向变形非线性增大,高压区油膜薄,过渡区厚,而低压区居中,但外密封带变形较内密封带大,即油膜外薄内厚,分布不均,形成“伞状”油膜。配流盘的密封带处变形呈线性增大,油膜在高压油槽最大,低压油槽最小,过渡区适中,即外圈厚内圈薄,形成“卷边”现象。考虑配流副的结构变形影响时,缸体结构变形较配流盘大,综合油膜厚度高压区薄,过渡区厚,低压区居中,即沿径向呈“外厚内薄”分布,不易成型。在水深[0m,5000m]处,油膜润滑特性较好,[5000m,7000m]润滑特性差。在水深分别超过710m、736m时,配流副应力过大,超出材料的许用应力值,缸体(QT500-7)、配流盘(38GrMoAl)材料均不适用,需采用复合型高强度耐压材料。