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液压废纸打包机液压泵的故障诊断

液压废纸打包机液压泵是液压系统的心脏,其故障诊断是液压系统故障诊断的重要部分。由于流体的压缩性、泵源与伺服系统的流固耦合作用及液压泵本身 具有大幅度的固有机械振动,使得液压泵的故障机理复杂,故障特征提取困难,故障诊断的模糊性强。大量的液压泵故障诊断数据表明,通过泵源出口检测到的 故障信号常被干扰信号淹没,单一故障检测信号常呈现出强的模糊性,采用常规的信号处理方法难以提升有效的故障特征。

从故障诊断学的角度来看,任何一种诊断信息都是模糊的、不精确的,对任何一种诊断对象,用单一信息来反映其状态行为都是不完整的,如果从多方面获取同 一对象的多维故障冗余信息加以综合利用,就能对系统进行更可靠更精确的监测和诊断。本文针对柱塞泵球头松动故障模式,通过在液压泵出口配置振动传感器 和压力传感器进行故障检测,通过小波分析进行信号消噪处理,利用主成分分析提取有效融合信息,采用改进算法的BP神经网络实现液压泵微弱信号或多故障的 有效诊断。

1、液压泵球头松动故障机理分析

由于制造误差或液压泵在工作过程中的压力冲击,常常使柱塞球头与球窝沉凹变形使球头与球窝间隙增大,从而产生柱塞球头松动的故障。

2、基于振动信号的故障机理分析

液压泵缸体在转动过程中,柱塞在油缸中往复运动。当缸体转过一定角度时,经过上死点柱塞进人吸油区,球头与柱塞发生一次碰撞;当缸体转动经过上死点后 ,球头开始向柱塞方向运动,球头与柱塞发生相对运动;当转过排油区时,高压油作用在柱塞上,使柱塞迅速向球头方向运动,从而又一次产生冲击。缸体转动 一周,球头与柱塞发生两次碰撞,经过传动轴和轴承将能量传递到壳体上,故球头松动故障的振动频率为轴频率的2倍。

3、基于压力信号的故障机理分析

球头松动对液压泵出口的压力脉动也有影响。当缸体转过上死点时,球头向柱塞方向运动,当油缸的排油进入卸荷区时,球头与柱塞还未发生碰撞,这时在高压 油的作用下,柱塞又向球头方向运动,球头与球窝发生碰撞,产生振动冲击的同时,碰撞通过柱塞作用在高压油上从而产生一个压力脉动,所以球头松动引起泵 出口的压力脉动频率与泵的轴频率相同,由上述分析可知,如果球头与球窝的间隙很小时,球头与柱塞的相对速度不大,产生的碰撞能量很小。当间隙增大时, 产生的振动能量就会增大,且具有周期变化的时变特性,壳体检测的振动能量通常分布于2倍轴频率处;对于压力脉动信号,能量主要分布在轴频率处。


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