配流副油膜能量损失

柱塞泵内部结构复杂，工作过程中油液温升较大。泵内部的各种功率损失引起的发热造成油液温度上升，就配流副油膜而言，其温度的上升由流入流出配流副的油液功率损失决定。

图9.1　配流副的基本结构原理

配流盘中油液流经配流缝隙时，产生压力损失，同时与壁面发生摩擦，产生的热量使得油液温度升高。以配流副油膜流体微元为控制体进行分析，能量变化如下。

1）泄漏能量损失

配流副处的流量泄漏主要由配流副的工作压差引起，其中的能量损失将转换为热能进入控制体。

假设油膜为平行状态时，配流副的泄漏流量按下式计算

式中，h为油膜厚度；μ为液压油黏度；φ为腰形槽包角。

配流副的泄漏流量是内密封带和外密封带的泄漏流量之和，即

故配流副总泄漏流量可表示为

式中，ps为供油压力；p0为回油压力；R1、R2、R3、R4分别为配流盘内孔半径、内密封带半径、外密封带半径和配流盘外圆半径。

配流副的总泄漏能量损失为

实际工作中柱塞泵缸体处于浮动的状态，与配流盘形成一个夹角，配流副油膜呈楔形状态。计算油膜泄漏量时可将油膜划分成圆柱形油膜部分q1和完全楔形油膜部分q2，如图9.2所示，分别计算两部分的泄漏流量，然后相加可得总泄漏流量。

图9.2　楔形油膜模型

由圆柱坐标系下的N-S方程及流量连续方程可得到油液径向流动的速度为

故楔形油膜圆柱形部分的泄漏流量q1按下式计算

式中，d A=2φd z；φ为腰形槽对应的角度；ce为流量修正系数。

完全楔形油膜部分的泄漏流量q2的表达式为

式中，d A=r dθd z；k为完全楔形油膜部分斜角的正切值，k=h2/2Ra。

故楔形工作状态时配流副油膜单位时间内泄漏流量的能量为

2）黏性摩擦能量损失

考虑黏性摩擦能量损失时，将配流盘划分为内密封带、外密封带和隔断密封带进行计算，如图9.3所示。

正常工作时配流盘楔形油膜的厚度差不大，为简化计算，将配流副油膜处的油液视为平行端面缝隙流动。根据牛顿内摩擦定律，配流盘和缸体之间的油膜切应力为

式中，μ为油液动力黏度；h为油膜平均厚度；ω为轴向柱塞泵工作时的角速度。

单位时间内油膜控制体摩擦损失的能量为

图9.3　配流副密封带划分

计算时，当控制体在内、外密封带时，θ的取值范围为（0～π）；当控制体在隔断密封带时，θ的范围为