液壓傳動(dòng)技術(shù)具有功率密度大，極限工作參數(shù)高、響應(yīng)頻率快等突出優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍十分廣泛，尤其是在要求驅(qū)動(dòng)功率大、空間限制比較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如工程機(jī)械、礦山冶金、建筑機(jī)械、注塑機(jī)械、機(jī)床設(shè)備以及航天航空等領(lǐng)域。但另一方面，液壓傳動(dòng)技術(shù)也存在效率低、能耗大等缺點(diǎn)。作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)核心動(dòng)力元件之一的REXROTH力士樂(lè)軸向柱塞泵，其最突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是泵的排量可以便捷的進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)泵輸出的功率與負(fù)載的匹配。因此，相較于閥控系統(tǒng)，變排量泵控系統(tǒng)可以提高液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。在變排量泵控系統(tǒng)中，REXROTH力士樂(lè)軸向柱塞泵為適應(yīng)負(fù)載的需求，常常工作在一個(gè)大幅度變化范圍的排量工況下。作為泵控系統(tǒng)的液壓動(dòng)力源，軸向柱塞泵在大幅度變化范圍排量工況下的效率和能耗品質(zhì)是決定變排量泵控系統(tǒng)效率性能的關(guān)鍵因素。

REXROTH力士樂(lè)軸向柱塞泵是機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子控制、液壓技術(shù)及彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑技術(shù)高度交叉耦合的一種動(dòng)力元件，泵內(nèi)部零部件間配合非常緊湊，運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)關(guān)系高度耦合，結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，造成了泵內(nèi)能耗種類(lèi)多、能耗源分布雜、能耗源檢測(cè)難、難于評(píng)估各能耗源對(duì)泵總能耗影響程度等問(wèn)題。對(duì)這些問(wèn)題的研究有助于加深對(duì)泵的效率及能耗在大幅度變化范圍排量工況下的分布特征及變化規(guī)律的理解與認(rèn)識(shí)，有助于低能耗、更高效率性能軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)。針對(duì)現(xiàn)有研究的不足，本研究基于納維-斯托克斯方程及流體連續(xù)性方程，推導(dǎo)出考慮了多種因素影響的滑靴副泄漏方程，并基于此方程建立軸向柱塞泵容積損失顯式的解析模型，結(jié)合在不同壓力、轉(zhuǎn)速及排量工況組合下對(duì)泵損失進(jìn)行的大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)寬幅排量工況下泵的效率及各容積損失變化特征進(jìn)行了研究討論。

研究結(jié)果表明：

1、REXROTH力士樂(lè)軸向柱塞泵總效率隨著排量的減小而顯著下降，當(dāng)泵轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速降到48%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，軸向柱塞泵低效區(qū)在小排量工況時(shí)顯著擴(kuò)大；

2、在額定轉(zhuǎn)速工況下，5~35 MPa壓力等級(jí)及13%~100%滿(mǎn)排量變化范圍內(nèi)，泵容積損失在泵總損失中所占比例在13%~47%范圍內(nèi)變化；

3、額定轉(zhuǎn)速下泵壓縮流量損失在總?cè)莘e損失中所占的比例在30 MPa壓力及88%滿(mǎn)排量等級(jí)以上時(shí)最高可達(dá)41%，此后隨著排量的減小而逐漸減小；當(dāng)排量降至低于38%滿(mǎn)排量或壓力降至低于5 MPa時(shí)，壓縮流量損失在泵總?cè)莘e損失中占比低于20%；

4、壓縮流量隨排量減小而減小，而在絕大部分工況下，泵泄漏流量的典型變化特征是隨著排量減小而逐漸增大，或先隨著排量減小而減小，當(dāng)減小到某一極小值時(shí)隨著排量進(jìn)一步的減小而逐漸增大；

5、由滑靴擠壓微運(yùn)動(dòng)造成的滑靴副擠壓泄漏可以達(dá)到與由壓差效應(yīng)造成的滑靴副壓差泄漏相當(dāng)?shù)臄?shù)量級(jí)；

6、本研究中建立提供的模型可以為高性能軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)提供理論參考與技術(shù)支持。