轴向柱塞泵是一种典型的容积式流体机械,依靠内部元件的相对运动来完成配流动作,这使得其内部存在诸多摩擦副。其中滑靴副作为连接斜盘和柱塞的中间元件,长期处于高相对速度、高接触比压的摩擦工况,是轴向柱塞泵最容易出现故障的组件之一,也是影响轴向柱塞泵使用寿命、制约其高压化和高速化的关键因素。长期以来,国内外学者主要着眼于轴向柱塞泵正常服役阶段的动力学特性研究,而泵在发生滑靴副磨损故障时会表现出与正常状态下完全不同的动力学特性,并且这方面的研究工作也是准确进行泵故障诊断和状态评估的前提和基础。为此,本文以轴向柱塞泵滑靴副为研究对象,深入分析滑靴副不同磨损故障程度的动力学特性差异以及磨损对泵整体结构动力学参数的影响。通过探讨滑靴副磨损故障的发展机理,给出磨损量与磨损轮廓的数学描述方程,并以此作为滑靴副油膜厚度的磨损修正量,得到倾斜状态下滑靴副磨损的油膜厚度分布。对滑靴副运动受力情况及工作原理进行了分析,得到力/力矩平衡方程和流量平衡方程,并结合压力控制方程建立了滑靴副磨损故障的动力学模型。利用MATLAB软件对模型进行了优化求解,分析磨损对滑靴副油膜压力分布、承载力、抗倾覆力矩、油膜厚度以及滑靴倾斜角的影响。并进一步推导出滑靴副油膜刚度的表达式,获得了滑靴副有效支撑面积、结构参数(阻尼)、油膜刚度与磨损量的变化规律。针对轴向柱塞泵整体结构复杂、动力学模型精确求解困难等问题,采用工作模态分析方法来研究滑靴副关键参数变化对泵整体动力学特性的影响。根据轴向柱塞泵激励特点,首先采用Op.PolyMAX方法识别出包含谐模态在内的多阶模态参数,并利用Morlet小波簇带通滤波器分离出各模态频率对应的时域信号。然后利用结构随机响应与谐波响应统计学特性的差异,成功剔除了由泵转频引起的谐波模态,得到轴向柱塞泵的三阶固有模态。进一步将正常和故障状态下的模态参数进行对比分析,实现了轴向柱塞泵滑靴副磨损故障的特征提取。