瞬时转速波动在轴向柱塞泵故障诊断中的应用

针对轴向柱塞泵配流盘磨损的故障诊断所使用的信号大多存在非平稳、非线性特性的缺点,提出利用轴向柱塞泵的瞬时转速波动信号进行故障诊断.利用瞬时转速波动信号良好的抗噪性能与经过阶比分析后可以转化为角度域内的平稳信号的特点,以克服传统监测信号的不足.通过动力学分析对轴向柱塞泵瞬时转速波动的成因进行了溯源.结果表明,对于具有Z个柱塞的轴向柱塞泵,活塞的惯性力和配流副处的库仑摩擦力会产生Z倍于转频的转矩波动,从而在轴向柱塞泵主轴上产生Z阶转速波动.柱塞高压腔的压力的变化会产生2Z倍于转频的转矩波动,从而在轴向柱塞泵主轴上产生2Z阶转速波动.在变负载条件下对理论分析结果进行了试验验证,结果表明对于9柱塞的轴向柱塞泵,其9阶瞬时转速波动分量幅值的变化可以很好地反映出配流盘磨损状况的变化.随着配流盘磨损程度增加,9阶瞬时转速波动的最大幅值从1.229增大至2.023 r/min;9阶瞬时转速波动分量幅值随着配流盘磨损加剧而增大.     

轴向柱塞泵全局耦合动力学建模

轴向柱塞泵内部子系统强耦合作用下柱塞泵呈明显的全局耦合特性,而柱塞泵传统局部动力学模型普遍存在恒压力、定转速等假设条件,缺乏对全局耦合特性的综合分析能力,为此在分析子系统间结构关系及耦合情况的基础上,提出一种基于数组的键合图建模方法,建立了斜盘式轴向柱塞泵键合图模型。进行了柱塞-滑靴子系统摩擦学-动力学耦合机理分析,并定义能量损耗因子,综合包含非线性因素的各子系统动力学方程参数,最终导出柱塞泵全局耦合动力学模型。对模型进行了仿真,仿真结果与实际情况吻合,验证了模型的有效性和正确性。     

考虑定常能量损失因子的柱塞泵效率特性建模

针对轴向柱塞泵效率特性模型难以保证全工况下模型预测精度的问题,提出利用定常能量损失因子对现有的轴向柱塞泵总效率计算模型进行优化.首先,利用能量守恒定律对轴向柱塞泵的能量损失构成进行了研究,分析了轴向柱塞泵总效率计算模型误差产生的原因;其次,建立了全工况下轴向柱塞泵效率特性模型,并验证了其有效性;最后,对变排量工况下轴向柱塞泵的效率特性进行仿真分析与试验验证.研究结果表明:在变转速、变压力与变排量工况下,考虑定常能量损失因子的效率特性模型均可准确预测轴向柱塞泵的总效率,且在全工况范围内,模型的效率预测最大相对误差仅为4.8%;考虑定常能量损失因子的柱塞泵总效率模型能够完成全工况范围内轴向柱塞泵总效率的精确预测,这为柱塞泵的节能优化设计与节能控制提供了基础.     

轴向柱塞泵效率特性半经验参数化建模方法

针对轴向柱塞泵效率特性机理分析不够深入、全工况下机理模型精度差,提出一种基于力学正反问题的柱塞泵效率特性半经验参数化建模方法。首先考虑油液可压缩性导致的容积损失和倾覆力矩作用下形成的柱塞副库伦摩擦力,建立了流量、转矩损失机理模型;然后分析了系统参数非线性变化规律,在此基础上利用试验数据拟合机理模型中复合参数经验公式;最后导出柱塞泵效率特性半经验参数化模型。对比分析表明:复合参数经验公式显著提高了机理模型精度,流量、转矩损失半经验参数化模型平均相对误差分别为3%和1%。结果分析表明:复合参数以及对应损耗能量比重直观反映了柱塞泵效率特性,极限工况下柱塞泵效率下降以及容积效率和机械效率无法再次提升的根本原因在于油液有效体积弹性模量、库伦摩擦因数等系统参数的急剧变化。     

基于两种加载元件的液压系统压力响应试验研究

【目的】比较分析电磁比例溢流阀与磁粉制动器在同一机电液系统中的加载特性.【方法】在泵控马达液压系统中对这两种元件进行模拟加载实验研究,分析两种加载元件的静、动态响应特性.【结果】在相同工况条件下,相比磁粉制动器加载灵敏度13.6 MPa/V,加载控制电压死区8.33%,动态响应滞后时间1.5s,最大滞后误差0.96 MPa,最大超调量35%;电磁比例溢流阀加载灵敏度低2.12 MPa/V,加载控制电压死区大28.9%,动态响应滞后时间长4.8s,但最大滞后误差小0.2MPa,最大超调量小6.25%,抗干扰能力强.【结论】研究结果可为在实验室条件下根据负载特性选择合适的加载元件提供参考依据.     

液力变矩器在离心载荷作用下的强度分析

【目的】为了计算液力变矩器在高转速工况下的受力与变形,避免与周围的结构产生干涉,对液力变矩器在离心载荷作用下的强度进行分析.【方法】借助三坐标测量仪对某车用液力变矩器进行逆向求解并建立模型,基于液力变矩器离心载荷的求解过程,利用ANSYS软件对液力变矩器的结构强度进行计算,得到了100~2 500r/min转速条件下液力变矩器的应力应变情况.【结果】液力变矩器泵轮与涡轮的应力主要集中在叶片的焊接点与壳体外环,最大应力分别为为20.155 MPa和24.031 MPa,最大应变主要分布于壳体外环,分别为6.0431×10~(-3) mm和5.45×10~(-3) mm.应力应变随着转速的增加而增加,且在相同转速时,涡轮的应力应变相对较大.【结论】研究结果可为液力变矩器的结构设计与车辆传动系统的空间设计提供参考依据.