[发明专利]一种非侵入式的轴向柱塞泵缸体动态特性测量方法

说明书

本发明公开了一种非侵入式的轴向柱塞泵缸体动态特性测量方法，属于状态监测与故障检测领域。缸体是轴向柱塞泵的主要旋转部件，其动态特性比外部特性更能反映泵的健康状况。为了准确地获得缸体的动态特性，提出了一种非接触式测量方案，以减小检测设备对缸体运动的影响。通过测量不同工况下缸体表面两个截面沿相互垂直方向的径向位移，得到缸体轮廓信号和径向位移信号，然后从径向位移信号中精确去除缸体轮廓信号，获取缸体的平移和倾斜运动特性。本测量方法具有测试精度高、操作简单、成本低、可用于实际工况的优点，对监控泵的健康状况以及故障诊断具有重要意义。

技术领域

本发明属于状态监测以及故障诊断领域，尤其是旋转类缸体的动态特性测量、工况健康监测以及故障诊断。具体涉及一种非侵入式的轴向柱塞泵缸体动态特性测量方法。

背景技术

为了满足智能化液压系统和元件的需求，轴向柱塞泵要求具有自我信息感知能力，以监测运行中的健康状况。另一方面，故障诊断也是轴向柱塞泵的一个重要研究领域。以往对轴向柱塞泵状态监测和故障检测的研究主要依靠壳体的振动信号，辅以压力信号和泄漏流量信号。然而，壳体的振动信号也会受到其他因素的影响。另外，故障信号只有通过不同的传输路径传输到壳体上才能被测量到，这就削弱了故障信号。因此，由故障引起的振动信号的微弱变化淹没在背景噪声中，给轴向柱塞泵的状态监测和故障检测带来了很大的挑战。由于故障信号传输路径短，且旋转组件相对于壳体的运动几乎不受外界环境的影响，所以旋转组件的运动行为能够更直接地反映泵的健康状况。因此，在实际系统中，对旋转组件的动态特性进行测量，是进行状态监测和故障检测的必要条件。

在前人研究中，在实际工作条件下，对缸体的动态特性进行了测量，对轴向柱塞泵的壳体甚至旋转部件进行了修改，以获得足够的信息。旋转部件的修改对缸体的动态特性有一定的影响。此外，利用测量点的平均油膜厚度研究了缸体的倾斜行为，但对其瞬态特性的研究还不够重视。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，发明一种新的非接触的测量监控方法，这种方法对泵的改动较少，通过信号提取方法，能够准确获得真实工况下测试泵的缸体平移以及倾斜运动信号。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种非侵入式的轴向柱塞泵缸体动态特性测量方法，具体包括如下步骤：

(1)采集轴向柱塞泵缸体的径向位移信号；轴向柱塞泵作为测试泵，将测试泵连接第一电机，由第一电机通过联轴器驱动，压力由测试泵出口管路中的节流阀控制，使用转速传感器同步测量测试泵的转速脉冲，采用两组涡流传感器分别采集测试泵缸体表面两个截面上沿X轴和Y轴的径向位移信号，具体为：依据转速脉冲信号换算为主轴的转角信号，依据主轴转角将转角信号以及位移信号按旋转周期拆分为若干个片段，然后每个片段的信号进行插值保证具有相同的数据长度。各个数据片段的位移数据按数据点进行平均，然后依据转角信号得到位移随旋转角度的变化关系，即可得到缸体旋转一周的径向位移信号。

(2)采集轴向柱塞泵缸体的轮廓信号；将测试泵连接第二电机，由第二电机通过减速器驱动，所述减速器为双出轴减速器，分别连接测试泵和编码器，避免测量测试泵转角时安装传感器产生的额外加工，编码器测量测试泵的转速脉冲，用于精确测试泵缸体的旋转周期，编码器具有零位信号，可以标记缸体测量轮廓的起始位置，通过两组涡流传感器采集缸体位移信号，减速后的柱塞泵缸体不会产生明显的倾覆，此时径向位移信号可视为缸体的轮廓信号。根据编码器测量脉冲，对涡流传感器采集得到的轮廓信号在每个旋转周期内重采样，使轮廓信号的数据长度与步骤(1)采集的径向位移信号的数据长度在每个周期内保持一致。

(3)通过基于特征极值的互相关方法计算得到径向位移信号与轮廓信号之间的延迟量，并通过移动轮廓信号实现径向位移信号与轮廓信号之间对齐。通过对齐后的径向位移信号与轮廓信号之间的差值得到缸体两个测量截面中心的位移。依据缸体两个测量截面中心的位移计算得到缸体的径向振动与倾覆特征。

进一步地，在测试泵壳体上加工四个螺纹孔用于安装涡流传感器，每两个涡流传感器作为一组，涡流传感器采用双螺母固定，防止在运行过程中松动。