[发明专利]液压泵寿命试验台

说明书

技术领域

本发明涉及典型液压泵设备故障预测技术领域的信号监测与采集技术，特别涉及基于液压泵全寿命数据的故障预测技术。

背景技术

随着复杂、昂贵系统的使用，人类对于精确故障诊断与实时预测技术的需求与日俱增，对于电子、机械以及液压设备亦是如此。为了提高装备的可靠性，满足后勤保障方面新的、革命性的变革，迫切需要开展更为专业的、更为高级的故障预测技术研究。

液压设备广泛应用于航空、航天、兵器、舰船、工程机械等重要领域。随着液压设备向快速、大功率、高精度的方向发展，其系统规模越来越庞大，功能越来越多，结构和信息越来越复杂，性能指标越来越高，各部分关联也越来越密切。作为液压设备的关键部分之一，液压泵发挥着动力源的作用，一旦发生故障，轻则影响任务的完成，重则造成功能性故障，甚至灾难性故障。与传统机械设备不同，液压泵由于流体的压缩性、泵源与伺服系统的流固耦合作用以及自身所具有的大幅度固有机械振动，振动信号呈现较强的非线性、非平稳性，且在不同的故障退化阶段呈现不同的特征趋势。因此，有必要开发一种能够获取液压泵全寿命数据的试验装置，提取不同阶段的退化特征，全面表征故障退化过程，以提高故障预测的精准性。

故障预测技术通常包括监测信号的采集与处理、故障特征提取以及故障预测等内容。作为数据基础，监测信号的采集与处理直接影响着后续提取特征的优劣以及预测的精准性。现有面向液压泵故障预测的试验装置所采集的数据多是基于单一振动信号的，并且监测的是已知故障模式下的某种特定信号，如滑靴磨损故障下的振动信号、斜盘磨损故障下的振动信号以及松靴故障下的振动信号，这样虽然可以提取相应的故障特征，达到一定的预测效果，但对于故障退化过程的表征，缺乏全寿命数据的支撑，影响了其实际使用与推广。

液压泵故障退化是一个复杂而又相对漫长的过程，如果在正常条件下运转液压泵直至达到退化要求，会需耗费大量的人力、物力，是很不现实的。因此，为了加速液压泵的故障退化过程，需要在合理的范围内对其进行超压、超速试验，从而得到全寿命数据。此外，在液压泵故障退化过程中，不同阶段所对应的振动信号、压力信号以及流量信号均会有不同的反映，基于单一振动信号数据所进行的研究已不能满足现代装备精准故障预测的需求，因此，需要全面采集故障退化过程的多方面信息，后续通过信息融合等技术，对所采集的数据进行分析与处理，提取更为全面、准确的故障特征，以提高故障预测的精准性。

综上所述，基于全面监测振动信号、压力信号、流量信号且具有超压、超速承受能力及 变加速运转功能的液压泵寿命试验台是本发明研究解决的主要内容。

发明内容

本发明的目的是开发一种液压泵寿命试验台，能够采集液压泵三方向振动信号、压力信号、流量信号以及温度信号，并且可实现最大压力40Mpa、转速为3000r/min、供油量为90L/min下的液压泵超压试验、超速试验以及正弦变速试验等功能。

为实现上述目的，本发明主要由驱动系统、压力调节系统、流量监测系统、电气控制、测控系统、冷却系统、管路联接、液压柜、仪器仪表模块等组成，其基本原理如图1所示，外形结构如图2所示。

驱动系统主要由2极交流变频电机(90KW，转速3000rpm)、联轴器、安装边等组成；压力调节系统采用电磁比例溢流阀对泵出口压力进行调节和卸荷；流量监测系统设有两个流量计，分别采集出口流量和回油流量信息；冷却系统采用风冷散热器；电气控制系统由由所需控制的各种电器元件及电气接线盒等组成，通过面板上的按钮开关实现功能的操作性，在面板上可显示系统运行及报警状态，系统压力、流量、温度均可在操作面板上显示；测控系统主要由压力传感器及指针表、流量计和温度传感器及二次仪表组成，能够对被试产品的压力、流量、油液温度等参数进行测量、显示及报警，其中所用的传感器部分(压力、流量、温度等)组成，能够对被试产品的压力、流量、油液温度等参数进行测量和数据显示，存储于Access数据库，存储周期可在大于1秒时间内任意设定，以1秒存储一次为例可连续存储10天左右。可定期将试验数据导出作为历史数据便于追溯查询；管路连接选用材质为20#碳钢无缝钢管；液压柜以整体式安装，所有测试回路的显示仪表、电机启动停止按钮、显示器均集成于控制面板之上，方便调节和测试。安装有机玻璃罩壳，能很好地起到观察及安全防护的作用。

本发明的特点是：

(1)安全特点