[发明专利]液压设备动能刚度检测系统及图示化监测方法

权利要求书

1.液压设备动能刚度检测系统，其特征在于，包括数据采集系统和信号调制与信息融合系统；

数据采集系统包括：分别用于采集机电液系统中电机输出转速n_e、电机转矩T_e、液压泵输出流量Q_p、液压泵输出压力P_p、液压马达输出转速n_m、液压马达转矩T_m的电机转速传感器、电机转矩传感器、液压泵流量传感器、液压泵压力传感器、液压马达转速传感器和液压马达转矩传感器；

信号调制与信息融合系统用于对数据采集系统采集的电机输出转速n_e、电机转矩T_e、液压泵输出流量Q_p、液压泵输出压力P_p、液压马达输出转速n_m、液压马达转矩T_m进行求变化率处理、信号调制处理，然后进行电机转速刚度李萨如图绘制、液压泵流量刚度李萨如图绘制和液压马达转速刚度李萨如图绘制，通过绘制的电机转速刚度李萨如图、液压泵流量刚度李萨如图、液压马达转速刚度李萨如图获得电机、液压泵及液压马达的动能刚度角，最后利用获得的电机、液压泵及液压马达的动能刚度角绘制机电液系统的动能刚度圆；

信号调制处理为选用单位幅值的正弦信号对机电液系统的电机输出转速、电机转矩、液压泵输出流量、液压泵输出压力、液压马达输出转速和液压马达转矩的变化率进行调幅处理，得调幅信号为：

x=dAdtsin(ωt+ψA)y=dBdtsin(ωt+ψB)z=dCdtsin(ωt+ψC)---(4)]]>

式中，A∈{ω_e，Q_p，ω_m}，B∈{T_e，P_p，T_m}，C∈{i_e，ω_p，Q_m}其中，ω_e——电机输出角频率；ω_p——油泵输出角频率；ω_m——油马达输出角频率；i_e——电机的输入电流；Q_m表示液压马达输入流量；ψA为A信号变化率的载波信号的相位，ψB为B信号变化率的载波信号的相位，ψC为C信号变化率的载波信号的相位；

令为动能信号与势能信号载波的相位差，ψ_C＝ψ_A；令α＝ωt+ψ_B，得：

由式(5)得：

当载波信号的相位差时，由式(6)得：

y=-dBdAx---(7)]]>

同理得：

z=dCdAx---(8)]]>

在笛卡尔坐标平面内，由式(7)、(8)绘制电机转速刚度李萨如图、液压泵流量刚度李萨如图、液压马达转速刚度李萨如图；李萨如图包括过原点的两条直线，分别称为逆向刚度线与正向刚度线，逆向刚度线、正向刚度线与水平坐标轴的夹角称为动能刚度角；

电机、液压泵及液压马达的动能刚度角大小分别为ζ_M、ζ_P、ζ_m，得方程组(9)；

SM=π(ξM)2SP=π(ξP)2Sm=π(ξm)2---(9)]]>

在笛卡尔坐标系内，式(9)所绘制的同心圆称为动能刚度圆；式中，ζ_M∈{α_M，β_M}，ζ_P∈{α_P，β_P}，ζ_m∈{α_m，β_m}；其中，α_M为电机的正向动能刚度角，β_M为电机的逆向动能刚度角；α_P为液压泵的正向动能刚度角，β_P为液压泵的逆向动能刚度角；α_m为液压马达的正向动能刚度角，β_m为液压马达的逆向动能刚度角；

其中，动能刚度：液压设备实际输出动能抵抗外部激扰的能力；

动能刚度角：动能刚度李萨如图的倾角；

动能刚度圆：在笛卡尔坐标系中，以动能刚度角为半径所绘制的圆。