低速大扭矩高水基液压马达是液压传动系统中重要的执行元件,广泛应用于功率密度高、负荷变化范围宽、工作速度低的工况中。在冶金矿山、煤矿井下、水下施工、食品机械等有环保和防爆要求的特殊场合中有大量需求。但高水基介质对马达关键摩擦副的设计方法和制造工艺提出更高要求,现有高水基马达结构原理、设计理论和技术均不能满足要求,关键摩擦副的磨损、泄漏、腐蚀等问题限制了低速大扭矩高水基马达的开发应用和推广。因此,必须从工作原理、结构、配流方式及摩擦副特性等方面对高水基马达进行深入研究。本文依托国家自然基金面上项目“矿用高压低速大扭矩径向柱塞摆缸式高水基马达设计理论及关键技术”（项目编号:51675519）,设计了一种新型阀配流内曲线式高水基液压马达。基于低速、大扭矩、高水基工况,从理论分析和试验研究两方面对内曲线轨道、柱塞副、关键动密封、阀配流特性、样机研制与性能测试等方面开展了深入研究,建立了低速大扭矩阀配流高水基马达的设计方法和关键技术工艺体系。本文主要研究内容和成果如下:（1）发明了新型阀配流结构的低速大扭矩内曲线高水基马达,基于运动学理论研究了不同内曲线的度加速度、度速度、极径及幅角分配,建立了不同内曲线轨道轮廓轨迹的数学方程;分析了内曲线轨道接触应力、压力角、输出扭矩和转速波动等特性,设计确定了接触应力较小、输出波动为零的对称等加速-等减速修正规律内曲线轨道;建立了高水基液压马达内曲线轨道的设计方法和评价标准。（2）研究了柱塞-转子副、柱塞-滚子副的摩擦行为和水润滑状态,揭示了水润滑下间隙密封柱塞-转子副的工作特性,设计确定了具有更好工作性能的密封圈密封的柱塞-转子副结构。分析了静压支承式、动压润滑式柱塞-滚子副润滑液膜的承载特性,建立了静压支承式和动压润滑式柱塞-滚子副润滑液膜成膜厚度与尺寸参数间的关系,揭示了水润滑下柱塞-滚子摩擦副的摩擦机理,据此提出了适用水润滑工况的柱塞耐磨Peek衬垫-滚子副结构。结果表明:衬垫表面应力分布存在偏载,耐磨Peek衬垫有效降低了柱塞-滚子副的接触应力;柱塞副在试验中未产生明显的泄漏和剧烈磨损,水润滑下柱塞-转子副、柱塞-滚子副工作中存在局部干磨。（3）针对动密封水润滑工况,研究了配流体旋转动密封、推杆往复密封的作用机理和密封性能,建立了动密封仿真的有限元模型,揭示了密封结构参数和工况对密封接触面应力分布的影响规律;基于流体力学计算了往复动密封摩擦面润滑液膜厚度,揭示了水润滑下动密封摩擦面的润滑行为。研究了不同材质的推杆与往复动密封的摩擦磨损性能,分析了推杆和往复动密封挡圈表面的磨损规律。结果表明:42Cr Mo+QPQ处理的推杆与密封圈有最佳的对磨性能,旋转密封过大的密封接触应力会产生较大摩擦力矩,水润滑下动密封摩擦副形貌产生了较大变化,摩擦副不能产生连续的润滑液膜,改性PTFE+青铜粉制成的动密封具有优异的耐磨性和密封性能。（4）针对高水基马达配流的特性要求,设计了适用水介质的直推式配流阀和配流机构,建立了配流阀性能试验台,研究了配流阀和配流凸轮的工作特性。在Fluent中建立了配流阀的流场仿真模型,揭示了不同阀口开度下乳化液的流态和压力分布规律;基于高水基马达柱塞配流原理,设计了不同类型的配流凸轮轨迹,计算了配流凸轮轮廓轨迹的数学方程,建立了单柱塞阀配流AMESim仿真模型,揭示了不同配流凸轮对柱塞输出特性的影响规律。结果表明:阀口流态基本为层流分布,阀内几何边界的拐角处产生了局部湍流,在柱塞工作流量下阀内未产生空化现象;配流阀能在0～21 MPa、转速0～15 r/min工况下稳定工作,阀口压力响应迅速;进、回液配流阀协同配流性能和通断性能优异。（5）为研究高水基马达关键零部件和摩擦副的设计理论、工作性能,建立了低速大扭矩高水基马达关键零部件的制造方法和关键技术体系,首次成功研制出适用低速大扭矩高水基工况的阀配流内曲线液压马达样机,马达排量1.4 L/r、额定压力15 MPa、最大压力达21 MPa、最大输出扭矩达到3264.5 N·m、工作转速1～10 r/min。搭建了样机性能试验系统和实时数据采集系统,开展了样机空载和加载试验研究。试验表明:空载最小启动压力为2.3 MPa,泄漏量随转速升高而变大,在转速10 r/min时容积效率最大为99.73%。加载试验中样机需消耗部分压力用于克服动密封的摩擦力,转速10 r/min、进口压力20.19 MPa时,输出扭矩3128.91 N·m、容积效率达98.41%。对比了样机使用油介质和乳化液介质的输出特性,马达样机使用油介质的容积效率、机械效率和总效率均有提升,表明马达样机对不同介质有较好的适应性。该论文有图184幅,表20个,参考文献159篇。