斜盘式轴向柱塞泵具有工作压力高,功率密度大等特点,是一类目前较为广泛运用的深海油压动力源。柱塞与缸孔间良好的摩擦与配合及可靠的往复运动是柱塞泵输出高压油液的关键。柱塞副作为其对应的主要摩擦副,其优良的润滑性能是柱塞泵正常运转的基础。本文以深海环境油源柱塞副为研究对象,从环境参数对油液介质属性的改变出发,研究水下环境柱塞副的油膜润滑特性,而后分析了柱塞结构改变对柱塞副油膜润滑性能的影响,相关研究可为用于深水环境工作柱塞泵柱塞副的设计和开发提供参考。主要工作包括:(1)分析了水下压力补偿型柱塞泵的工作原理,指出深海环境主要通过改变油液介质物理属性对柱塞副油膜润滑产生影响。深入分析垂直海深下环境压力、海水温度的变化特征,建立变水深下的环境模型。考虑实际水深变化,综合水深模型和介质属性,建立以环境压力和海水温度为参数的变水深油液介质动态变化模型,获得液压油粘度、密度、体积模量等介质参数在变水深工况下的变化规律。(2)深水环境下柱塞副流体动力润滑模型建立与求解。描述柱塞在缸孔中的倾斜姿态,推导油膜厚度方程,结合介质变粘度模型,变密度模型和雷诺压力模型,确立了深水环境下柱塞副流体动力润滑模型,采用有限差分法离散求解压力控制方程,获得油膜压力分布,承载力和油液泄漏量。基于稳态条件下的柱塞副润滑模型,给定柱塞偏心位置,得到柱塞自身运动参数对摩擦副润滑性能的作用规律。(3)深海环境柱塞副的全周期动态润滑特性研究。考虑一个周期内外负载和柱塞位置的时变性,对柱塞进行受力分析,建立动力学平衡方程组,借助MATLAB编程工具,采用一维方向黄金分割法与多维方向上坐标轮换法对柱塞外力/力矩和油膜支撑力/力矩的耦合关系进行求解,揭示出一个完整周期内柱塞副的油膜厚度分布、压力分布、轴向摩擦力及油液泄漏量的变化规律。继而设定多种仿真工况,分别考察变负载压力、变主轴转速、变斜盘倾角下柱塞副主要性能指标的变动趋势。(4)研究柱塞表面织构对润滑性能的影响。为避免深海环境柱塞副的油膜压力分布不均匀而导致油膜润滑发生不稳定的现象,根据工程经验选取单一环形沟槽结构参数进行仿真分析,对比发现表面织构对柱塞副油膜润滑性能具有改善效果。