轴向柱塞泵滑靴副服役损伤与防护的研究进展

轴向柱塞泵是液压传动系统的核心动力元件,广泛应用于诸多工程领域。滑靴副是轴向柱塞泵中3对关键摩擦副(滑靴副、配流副和柱塞副)之一,显著影响柱塞泵的服役安全。滑靴副的磨损是引起柱塞泵失效的主要原因,开展滑靴副的服役损伤与防护措施研究对柱塞泵向高速、高压化技术发展有着重要意义。概述了轴向柱塞泵的基本工作原理;介绍了滑靴副间隙润滑油膜的形成和3大作用(润滑、密封和承载),以及油膜特性测量方法和影响因素;阐述了滑靴副的磨损机理、磨损影响因素及磨损状态评估方法;基于滑靴副的油膜特性及磨损机理,着重讨论了滑靴副延寿设计方法和失效防护措施,如优化滑靴副材料匹配、结构的延寿设计方法,以及利用表面织构化、固体润滑涂层改善滑靴副表面摩擦学性能的表面改性方法。表面织构化的原理是利用微纳米加工手段在滑靴副材料表面加工出具有一定形状、尺寸且排列规则的几何阵列来收集磨屑、储存润滑介质或通过产生流体动压效应来增强润滑进而减小磨损,固体润滑涂层则是通过改变基体表面的组织结构来提高滑靴副表面的承载力和增强滑靴副的自润滑性能。最后对轴向柱塞泵滑靴副未来的研究方向提出了展望。     

频域特征量的故障敏感性实验研究

有效地提取故障特征向量,找到故障敏感因子是进行液压泵故障诊断的关键.采集轴向柱塞泵松靴、滑靴磨损、斜盘磨损以及中心弹簧失效等故障情况下的端盖振动信号,采用合适的信号预处理方法得到有价值的低频信号,从低频信号中提取出频域特征参量,分析频域特征量对每种故障的敏感性,找到各故障的频域敏感因子.为液压泵的故障诊断提供了可靠的敏感特征信息,增加了故障特征信息的完备性,对提高故障诊断系统的故障确诊率具有重要的意义.     

基于AMESim/Simulink的轴向柱塞泵滑靴副静压支承特性仿真研究

滑靴副是轴向柱塞泵的主要传递动力部件之一,将直接影响轴向柱塞泵的工作性能。目前,轴向柱塞泵存在的主要故障问题是关键摩擦副的油膜润滑失效和支承失效。采用AMESim/Simulink联合仿真技术研究轴向柱塞泵外部特性与滑靴副内部特性之间的规律,通过分析滑靴副的静压支承特性原理,建立滑靴副的静压润滑特性数学模型和液阻模型,并以接口模块连接两个模型构成虚拟模型。对轴向柱塞泵滑靴副的结构尺寸与滑靴副的泄漏流量、油膜厚度与刚度之间的变化规律进行基于AMESim/Simulink的联合仿真研究。仿真结果为滑靴副结构参数的优化设计提供依据,而且为后续开展的滑靴副润滑特性实际测量试验提供帮助。     

利用噪声信号诊断液压泵的故障

本文通过对轴向柱塞泵噪声信号的监测,利用噪声信号的功率谱和倒频谱分析技术,成功地诊断出轴向柱塞泵的松靴故障,实现了非接触式的故障诊断,为液压泵的故障诊断提供了更加简捷,方便的途径。．     

轴向柱塞泵滑靴副润滑膜的测量方法比较

比较了国内外轴向柱塞泵滑靴副润滑膜测量方法，并且根据位移传感器的安装位置对滑靴副润滑膜测量方法进行了分类。作者选择了一种方法，搭建了轴向柱塞泵的滑靴副润滑特性试验台，此试验台可以进行高压高转速大流量泵的滑靴油膜厚度测量研究，可以进行各种模拟工况下的滑靴副的润滑特性的实验研究。     

基于EEMD和ELM的齿轮故障状态识别

由于传统智能故障诊断方法所需调整参数多且难以确定、训练速度慢,致使齿轮轴承故障分类精度、效率差的问题,提出一种基于集合经验模态分解与极限学习机结合的齿轮诊断方法。首先将采集的信号经EEMD后,提取与原信号相关较大的IMF能量指标,建立齿轮的极限学习机故障分类模型;最后,将能量指标组成的特征向量作为模型输入进行齿轮不同故障状态的分类识别。把ELM识别的结果与SVM识别结果作对比,结果表明ELM的齿轮故障诊断方法具有较快的运行速度、较高的分类精度。     

轴向柱塞泵滑靴副热流体润滑特性的研究进展

滑靴副的润滑机制和传热特征影响轴向柱塞泵的工作性能和使用寿命,是工程机械装备关键基础部件的主要课题之一。综述了轴向柱塞泵滑靴副热流体润滑特性的研究现状。阐述油液黏度、能量耗散、弹性变形对滑靴副热流体润滑特性影响的应用情况。介绍了轴向柱塞泵滑靴副润滑特性测试装置,比较了微米级润滑油膜厚度和温度的测试方法,为研制出高性能轴向柱塞泵奠定实验基础。最后,总结了滑靴副热流体润滑特性的研究重点和发展趋势。     

基于EEMD与CPSO-ELM的车削机床刀具磨损故障检测与识别

鉴于数控车床刀具在机械加工系统中占有重要的地位,故数控车床刀具磨损故障的在线检测与识别具有重要意义。以华中数控车床为研究对象,提出了以平均经验模态分解(EEMD)、混沌粒子群(CPSO)以及核极限学习机(ELM)等方法对车床刀具磨损故障进行诊断。介绍了EEMD、CPSO以及ELM的基本原理和过程;对采集得到的刀具磨损信号进行前期预处理,经EEMD分解后得到IMF分量,以峭度、峰值、均方根值作为一种选取标准,选择包含较多故障信息的几个IMF进行信号重组并计算;将计算结果组成特征向量输入CPSO-ELM、SVM以及BP神经网络等分类器进行故障识别和对比。实验结果表明:对比传统的BP神经网络和SVM分类器,CPSO-ELM分类器具有快速、精确、有效的识别特性,能够有效检测和识别刀具磨损故障。     

静压支承滑靴副油膜挤压承载力的求解

在轴向柱塞泵中,斜盘与滑靴之间的滑靴副是一对很重要的摩擦副,其很大程度上影响着轴向柱塞泵的性能及寿命。本文对该摩擦副建立的压力场进行了分析,得到了挤压承载力的计算公式,为高速高压轴向柱塞泵的设计提供了一定的理论依据。     

基于变分模态分解与支持向量数据描述结合的液压泵性能退化评估方法

针对液压泵性能退化过程定量评估,提出了变分模态分解(VMD)和支持向量数据描述(SVDD)相结合的综合评估方法。利用VMD方法将信号分解成一系列不同频率成分的BIMF分量,并用SVDD方法对异常点进行剔除;使用SVDD方法对正常状态样本进行训练得到超球体模型,并计算各样本到球心的距离;再将各样本到球心的距离转化为隶属度,作为性能退化指标。通过对轴向柱塞泵滑靴磨损和松靴故障实验数据分析,验证了该性能退化评估方法的有效性。     

K3V柱塞泵的CFD分析与模拟

针对K3V轴向柱塞泵的流道非定常流动,应用CFD软件对柱塞泵的流场进行了数值分析。利用滑移网格技术与动网格技术对柱塞泵缸体的旋转运动与柱塞的直线运动进行了动态模拟,得到了柱塞泵油膜在不同时刻的压力云图、泵出口流量变化曲线以及柱塞腔内压力变化曲线,对流量倒灌现象进行了分析,为K3V柱塞泵流道设计提供理论基础。     

基于改进LFQPSO优化MRVM的轴向柱塞泵故障诊断

针对传统粒子群优化算法以准确率或误判率作为适应度函数耗时长和轴向柱塞泵故障机制较为复杂的问题,提出一种基于改进适应度函数的Lévy飞行量子粒子群优化(QPSO)多分类相关向量机(MRVM)的轴向柱塞泵概率性智能软状态判别方法。为了克服人为设定核参数不精确、效率低等缺点,采用基于Lévy飞行的QPSO搜索MRVM的最优核参数;为了缩短寻优时间,将样本间余弦相似度作为寻优算法的适应度函数,并利用UCI机器学习标准数据集进行仿真来验证改进后优化方法的有效性及优越性;采集柱塞泵不同故障状态的数据,提取时频域和时域特征,输入到优化后的MRVM中,进行训练及测试。实验结果表明：所提方法可以有效提高故障诊断的准确率及诊断效率,同时能够实现软分类,即以概率形式输出诊断结果,能够为设备检修及维护提供可靠且符合实际的故障信息。     

并联轴向柱塞泵过渡区域脉动特性分析

并联轴向柱塞泵具有结构简单、能效高的特点,但柱塞泵内部结构配流盘排油单边腰型槽拥有双配流窗口,柱塞在经过配流窗口进行吸排油转换时,柱塞腔内闭死容积及通流面积的变化会产生较大的压力冲击和噪声,影响并联轴向柱塞泵的使用寿命和系统的稳定性.针对该问题,理论分析了柱塞泵运动学关系、配流盘配流面积等,利用多学科软件AMESIM建立了单柱塞模型,在此基础上构建整泵仿真模型.通过对单柱塞模型偏转角度和阻尼槽深度角进行分析,优化过渡区域几何关系,得到偏转角为7°,阻尼槽深为6°,该配流结构最为合理.进一步搭建试验台,对整泵的压力脉动进行试验验证,验证了模型的准确性,并得到随着负载压力的增大,输出压力脉动变大.     

闸变量式轴向柱塞泵的流量特性

为研究闸变量式轴向柱塞泵的流量特性,建立闸变量式轴向柱塞泵机构模型,对其变量原理进行论述,并推导相关公式,在考虑泵柱塞数为奇数和偶数情况下,将闸变量式轴向柱塞泵的流量特性与斜盘式轴向柱塞泵的流量特性进行对比仿真分析。结果表明：采用闸变量式轴向柱塞泵,无论泵柱塞数为奇数还是偶数,泵的周期瞬态流量曲线形状发生变化,但瞬态流量周期没有发生改变;斜盘式轴向柱塞泵的流量脉动不随斜盘斜角的变化而变化,闸变量式轴向柱塞泵的流量脉动随配流盘转角增大而增大,且增大趋势逐渐增加。因此,采用闸变量式轴向柱塞泵时要考虑在满足泵实际排量变化范围要求下尽量控制配流盘最大转角范围,并且对闸变量式轴向柱塞泵采取必要的稳流措施非常重要。     

基于级联森林模型的液压泵信息融合状态诊断

为了提高对液压泵复杂条件下的故障诊断能力，综合运用传感器数据融合与级联森林模型来实现液压泵的健康评价。运用特征级与决策级融合技术来实现对柱塞泵各传感器信息的快速融合，以随机森林模型对初步特征重要性实施评价并从中选择具备高重要度的初始特征参数，通过级联森林模型对液压泵健康检测结果实施分类。结果表明：以多传感器信息融合方法构建的级联森林模型进行预测时可以实现对液压泵健康状态的准确诊断，只设置5%训练集时，液压泵健康诊断结果达到99.5%精确率；当采用单一温度特征无法同时满足精确率与召回率条件时，组合模式的各类预测精确率与召回率相对其他模式达到了更高的预测精度与召回率，其中，温度融合流量组合形式具备更大优势。     

斜盘连杆式海(淡)水柱塞泵的流量脉动分析

为降低柱塞泵的压力脉动,必须对其流量脉动有所了解.为此,在分析斜盘连杆式柱塞泵的柱塞运动特性的基础上,对具有不同柱寒数的柱塞泵的流虽脉动进行分析,并从理论和试验上阐述其与其他斜盘式柱塞泵在脉动率及脉动频率上的区别.分析结果为以后压力脉动的衰减提供了理论基础.     

一种新型多缸高压径向柱塞泵结构设计

针对多缸高压径向柱塞泵的柱塞易磨损和回程弹簧的伸缩长度受限制问题,设计一种弹簧外置回程机构和正多边形传动机构相结合的新型柱塞泵结构,将柱塞底面的点接触改变为面接触,减缓了磨损的速度,延长了柱塞泵的使用寿命。并进行SolidWorks建模与仿真,对柱塞泵进行干涉和碰撞分析,最终得到一种新型结构径向柱塞泵。     

一种高集成一体化液压能源设计及其密封优化

为适应未来导弹对舵机舱轻质小型化的需求,提出一种液压能源系统设计。采用液压能源集成一体化技术,将原本独立的液压部件的芯体集成为一体式能源,在不牺牲技术性能的前提下,达到液压能源系统的轻质、小型化目的;同时优化液压能源配流盘、活塞调节结构、柱塞滑靴组的密封设计,降低液压泄漏、提高容积效率。仿真和试验结果表明:高集成的一体化液压能源设计实现了弹上用液压能源的轻质、小型化,同时有效降低了液压泵的泄漏量,具有效率高、零流量输入扭矩小、对弹上电源需求低的特点。