题目：叶片式摆动液压马达的密封研究及其对伺服系统性能的影响

高精度叶片式摆动液压马达是应用在电液伺服系统中的液压执行元件，随着我国航空航天技术与军事工业的飞速发展，负载模拟器与转台对叶片式摆动液压马达的要求变得越来越高，从基础着手深入研究叶片式摆动液压马达，对提高负载模拟器与转台的性能具有非常重要的意义。大量的工程实践经验表明叶片式摆动液压马达的摩擦力矩与泄漏量对负载模拟器和转台的性能有很大的影响，从马达的密封研究为出发点，对叶片式摆动液压马达的摩擦力矩与泄漏量进行准确的理论研究是本文的重点与难点。针对这些问题，本文开展了以下几方面的工作：

（1）叶片密封的密封机理研究。叶片密封是摆叶马达密封的重要组成部分，采用组合密封的结构。密封界面的油膜厚度分布是研究摆叶马达叶片组合密封的密封机理的一项重要内容，而油膜厚度分布的计算依赖于密封界面的接触压力，因此研究叶片密封的密封机理的首要问题是获得叶片组合密封界面上的接触压力分布。在考虑叶片组合密封的圆角半径的情况下，将Hertz接触理论与弹性变形理论相结合，对叶片组合密封的密封界面接触力分布模型进行了详细的推导，并得出完整的密封界面接触力分布模型，并且对理论模型进行了仿真，用有限元的方法对其做了验证，结果表明有限元计算结果与理论计算结果基本吻合，验证了密封界面接触力分布理论模型的合理性。

（2）背压型轴肩密封的设计研究。轴肩密封是设置在摆叶马达叶片轴轴肩处的组合密封，是摆叶马达中的关键动密封，其作用是阻止压力介质通过摆叶马达叶片轴轴肩端面的泄漏，在高压情况下，轴肩密封会出现失效现象。针对这些问题，本文设计了一种背压型轴肩密封，将叶片式摆动液压马达两腔中的高压腔的压力通过单向阀引入到轴肩密封的“背后”，为其施加背压载荷，很好的解决了轴肩密封高压环境下失效的问题。并对传统轴肩密封与背压轴肩密封进行了对比分析，对影响背压型轴肩密封性能的各个参数做了详细的研究，最终得到了背压型轴肩密封的设计准则。

（3）叶片式摆动液压马达的密封特性研究。叶片式摆动液压马达的密封特性包括泄漏量和摩擦力矩，研究密封的泄漏量和摩擦力矩的关键参数为密封界面接触压力与油膜厚度，两者的关系可由弹性流体动压润滑理论建立联系。在叶片密封的密封特性研究中，以Hertz接触理论得到的密封界面接触压力为依据，运用弹性流体动力润滑理论对叶片密封的密封界面接触压力、油膜厚度以及泄漏量和摩擦力矩做了系统的研究，得出叶片密封密封特性以及影响因素。在叶片式摆动液压马达工作时，其内部的工作介质可谓是“无孔不入”，因马达特殊的密封结构，导致摆叶马达内部的缝隙很难避免，如轴肩密封与叶片密封相邻处间的缝隙等，马达内部的缝隙产生的泄漏量占总泄漏量的绝大部分。针对马达特殊的密封结构，得到了它的非线性泄漏模型与摩擦力矩模型。

（4）叶片式摆动液压马达电液伺服系统的非线性控制。电液伺服系统是典型的电液伺服系统，其执行机构为叶片式摆动马达，本文以叶片式摆动液压马达的非线性泄漏和摩擦特性为依据，用基于数学模型的Backstepping方法设计控制器，对电液伺服系统进行泄漏补偿控制，旨在说明更准确的泄漏模型对提高以系统的控制精度具有重要的意义，仿真结果表明，精确的马达泄漏量模型对提高系统性能有积极的作用。

（5）叶片式摆动液压马达的实验研究。针对理论研究的结果，本文在叶片式摆动液压马达的实验台上对其摩擦力矩、泄漏量进行了测量，通过与理论研究结果进行比较，得到叶片式摆动液压马达泄漏的一般性规律，完善了理论研究结果，为摆叶马达的密封件设计提供了理论基础。