[发明专利]液压设备动能刚度检测系统及图示化监测方法

摘要

本发明公开了一种液压设备动能刚度检测系统及图示化监测方法，包括1分别采集机电液系统运行过程中的电机输出转速ne、电机转矩Te、液压泵输出流量Qp、压力Pp、液压马达输出转速nm和液压马达转矩Tm；2对采集的数据进行求变化率处理、去量纲化处理；3对变化率进行调幅处理；然后进行李萨如图绘制，通过绘制的李萨如图获得电机、液压泵及液压马达的动能刚度角；4利用获得的动能刚度角绘制机电液系统的动能刚度圆。本发明能够实现变工况下液压设备运行状态、性能可靠性的综合评价问题，避免了单一信号评价的片面性等问题，经具体实施验证，具有实际应用价值。

主权项

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ne、电机转矩Te、液压泵输出流量Qp、液压泵输出压力Pp、液压马达输出转速nm、液压马达转矩Tm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ne、电机转矩Te、液压泵输出流量Qp、液压泵输出压力Pp、液压马达输出转速nm、液压马达转矩Tm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∈{ωe，Qp，ωm}，B∈{Te，Pp，Tm}，C∈{ie，ωp，Qm}其中，ωe——电机输出角频率；ωp——油泵输出角频率；ωm——油马达输出角频率；ie——电机的输入电流；Qm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，ψC＝ψA；令α＝ωt+ψB，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ζM、ζP、ζm，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，ζM∈{αM，βM}，ζP∈{αP，βP}，ζm∈{αm，βm}；其中，αM为电机的正向动能刚度角，βM为电机的逆向动能刚度角；αP为液压泵的正向动能刚度角，βP为液压泵的逆向动能刚度角；αm为液压马达的正向动能刚度角，βm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。