柱塞泵(plunger pump)[1]是液压系统的动力源,属于系统的“心脏”,[6]是液压系统中最核心、技术难度最大的组成部分,[7]其主要功能是从主缸储液罐中泵出制动液,升压后送到蓄能器。[8] 1905年,美国Janny设计了世界上第一台斜盘式轴向柱塞泵;20世纪50-60年代,轴向柱塞泵采用轴承支承缸体的形式,以及通轴泵的诞生,使柱塞泵产生两次大的飞跃;其后,德国斜盘式轴向柱塞泵问世;1989年,浙江大学路甬祥等开发电反馈电液比例恒功率变量泵,具有稳态控制性能和动态响应特性;1995年,浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室成立,并发展为中国柱塞泵设计制造领域的重要科研力量。[7] 柱塞泵工作原理是依靠往复运动的柱塞将能量直接以静压力形式传给液体,以增加液体动能,[9]柱塞泵靠柱塞的往复运动改变柱塞孔腔内的容积来实现吸、压油,转子每转一转,柱塞在每个径向孔内吸油、压油各一次。[10]柱塞泵主要分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类,工作机构是柱塞,其相对于中心线的位置决定径向柱塞泵或轴向柱塞泵的基本形式,传动机构决定泵的配流方式。[11]
作为液压系统系统核心部件,柱塞泵在造船、石油开采、载重机等方面得到广泛应用。[3]航空航天领域的柱塞泵压力、转速、效率、安全性和可靠性等要求更高,[7]开展高速、高压、大流量轴向柱塞泵技术研究,满足运载火箭技术需要,有着重要意义。[2]尤其是通过表面改性的方式减小摩擦副的摩擦磨损,提高柱塞泵的性能,延长寿命,是柱塞泵未来研究发展的主要方向。[7] 发展简史