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专利号: 2022106891292
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液体变容式机械;液体泵或弹性流体泵
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于柱塞泵在多工况下的故障模拟方法,其特征在于,所述故障模拟方法基于一种多故障模拟试验装置,所述多故障模拟试验装置包括油箱、吸油过滤器、流量计、温度计、空气滤清器、液位计、柱塞泵、柱塞泵驱动电机、高压过滤器、单向阀、压力传感器、快换接头、比例溢流阀、压力表、温度传感器、回油过滤器和风扇冷却器,所述柱塞泵的吸油口通过吸油过滤器和所述油箱的第一端连接,所述柱塞泵驱动电机的输出端和所述柱塞泵的第一端连接,所述柱塞泵的泄油端通过第一流量计和所述油箱的第二端连接,所述柱塞泵的第一出油端依次通过高压过滤器、比例溢流阀和第三流量计与所述油箱的第三端连接,所述柱塞泵的第二出油端依次通过第二流量计、单向阀、压力传感器、快换接头的进油口和温度传感器与模拟变负载油路中比例节流阀的进油口和模拟液压冲击油路中三位四通电磁换向阀的进油口并联连接,所述快换接头的出油口和所述压力表连接,所述油箱的第四端、第五端和第六端分别与液位计、空气滤清器和温度计连接;

所述模拟变负载油路还包括二位二通电磁换向阀,所述比例节流阀的出油口和所述二位二通电磁换向阀的进油口连接;所述模拟液压冲击油路,其包括三位四通电磁换向阀、第一单向节流阀、液压缸和第二单向节流阀,所述三位四通电磁换向阀的第一出油口和所述第一单向节流阀的进油口连接,所述第一单向节流阀的出油口和所述液压缸无杆端连接,所述液压缸有杆端和所述第二单向节流阀的进油口连接,所述第二单向节流阀的出油口和所述三位四通电磁换向阀的第二出油口连接,所述三位四通电磁换向阀的第三出油口和所述二位二通电磁换向阀的出油口并联连接,依次通过回油过滤器和风扇冷却器与油箱的第七端连接;

所述故障模拟方法具体包括以下步骤:

S1、采集柱塞泵在正常状态下的试验数据,并建立正常状态和故障状态试验数据种类表达式,具体表达式如下:其中,K为实验数据种类;xT为温度状态种类;xp为压力状态种类;xq为流量状态种类;xs为采样频率种类;xe为故障种类;xg为故障程度数量;n为复合故障所取故障种类,(n=1,2,

3);

所述步骤S1的具体实施过程为:

S11、启动柱塞泵液压系统,当柱塞泵在系统中运行平稳后,使二位二通电磁换向阀得电,三位四通电磁换向阀失电处于中位,使柱塞泵液压系统处于变负载油路;

S12、对试验工况的温度、压力、流量和采样频率试验参数进行设定,每次在一定的采样时间、采样次数和采样间隔的前提下,采集变负载油路时柱塞泵正常状态下柱塞泵壳体在X、Y和Z三个方向的加速度传感器数据以及流量计、压力传感器、温度传感器和声级计的数据;

S13、通过将二位二通电磁换向阀失电,三位四通电磁换向阀两端电磁铁交替得电,使柱塞泵液压系统处于液压冲击油路;

S14、固定位于液压缸有杆端的两个电感式接近开关的相对位置,每次在一定的采样次数、采样间隔和采样时间的前提下,在液压冲击油路中柱塞泵正常状态下,采集柱塞泵壳体在X、Y和Z三个方向的加速度传感器数据以及流量计、压力传感器、温度传感器和声级计的数据,并记录活塞换向次数;

S2、采集柱塞泵在多工况故障状态下的试验数据:

S21、对柱塞泵进行单一故障或复合故障的优化模拟,同时根据柱塞泵的故障类型考虑内部不同元件磨损量、破坏程度和松靴程度,设置不同程度的故障等级;

S22、启动柱塞泵驱动电机,根据油液温度和故障类型对故障柱塞泵进行跑合;

S23、当故障柱塞泵在液压系统中运行平稳后,使二位二通电磁换向阀得电,三位四通电磁换向阀失电处于中位;

S24、根据步骤S1中对液压系统的压力、流量和温度三种状态的设定,分别设定比例溢流阀的压力、比例节流阀的流量,通过柱塞泵跑合的预设时间与风扇冷却器配合设定不同的温度,使具有不同故障等级的柱塞泵在压力、流量和温度三种条件中的多种状态下各运行一次;

所述步骤S24的具体实施过程为:

S241、在和步骤S12相同的采样时间、采样次数和采样间隔下,采集采样频率为d1kHz状态下,声级计、流量计、压力传感器、温度传感器和加速度传感器的数据;

S242、重复步骤S241,采集采样频率为d2kHz状态下,声级计、流量计、压力传感器、温度传感器和加速度传感器的数据;

S25、根据步骤S24采集的数据,计算不同故障类型中不同程度故障的柱塞泵的容积效率ηv,所述容积效率ηv的计算表达式如下:ηv=(q1+q2)/(q1+q2+Δq)

其中,Δq为在每一次的故障模拟中第一流量计采集的柱塞泵的泄漏流量,q1为在每一次的故障模拟中第二流量计在相应时间内采集的主回路的流量,q2为在每一次的故障模拟中第三流量计在相应时间内采集的溢流回路的溢流流量;

S26、在每次的故障状态数据采集完成后,使二位二通电磁换向阀失电,三位四通电磁换向阀左端电磁铁得电,使系统接通液压冲击油路;

S27、重复步骤S1中温度、压力、流量以及采样频率的数值设定,每次在一定的采样时间、采样次数和采样间隔的前提下,采集液压冲击油路时柱塞泵故障状态下柱塞泵壳体沿X、Y和Z三个方向的加速度传感器数据以及流量计、压力传感器、温度传感器和声级计的数据,并记录活塞换向次数;

S3、将S1和S2采集的数据作为原始数据并保存。

2.根据权利要求1所述的用于柱塞泵在多工况下的故障模拟方法,其特征在于,在步骤S14中,所述数据为液压缸活塞正常运行时和方向切换瞬间时各个传感器所采集的数据。

3.根据权利要求1所述的用于柱塞泵在多工况下的故障模拟方法,其特征在于,在步骤S21中,所述柱塞泵的故障类型,其包括滑靴、柱塞、配流盘各元件磨损量和滑靴松靴程度以及滚动轴承内圈、外圈、滚动体破坏程度。