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轴向柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测

机床与液压 2023年第16期51卷 165-171页

作者：唐宏宾杨婧唐一长沙理工大学汽车与机械工程学院湖南长沙410114

轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法... 详细信息

轴向柱塞泵工作环境恶劣、工况复杂,柱塞在柱塞腔内做往复直线运动,承受着复杂的交变应力,疲劳损伤是其常见的失效形式之一。为了分析柱塞泵的疲劳损伤、预测其剩余寿命,提高其运行的安全可靠性,提出柱塞泵疲劳损伤分析及寿命预测方法。建立柱塞泵的刚-柔-液耦合模型,进行联合仿真并分析;基于Miner疲劳累计损伤理论,运用ANSYS Workbench软件及nCode模块,得到柱塞的疲劳损伤云图和疲劳寿命云图,对柱塞泵疲劳损伤的薄弱部位以及剩余寿命进行分析,最后探究了主轴转速、工作压力对柱塞泵疲劳损伤及剩余寿命的影响。结果显示:在典型工况下,柱塞的疲劳寿命约为7448.8 h,基本可以满足柱塞疲劳寿命要求。

关键词：柱塞泵刚-柔-液耦合联合仿真疲劳损伤剩余寿命

角域多信息熵融合算法的EHA柱塞泵滑靴副状态评估方法

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液压与气动 2022年第6期46卷 52-62页

作者：孙红梅王杰王志伟刘思远北京电子科技职业学院北京100167 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 河北秦皇岛066004

滑靴副是电静液执行器(Electro-hydrostatic Actuator,EHA)柱塞泵中受力最为复杂和薄弱环节,在变转速极端工况下对其健康状态进行有效评估对于EHA的安全稳定运行尤为重要。针对滑靴副在变转速工况下磨损故障特征机理复杂、难以揭示的问... 详细信息

滑靴副是电静液执行器(Electro-hydrostatic Actuator,EHA)柱塞泵中受力最为复杂和薄弱环节,在变转速极端工况下对其健康状态进行有效评估对于EHA的安全稳定运行尤为重要。针对滑靴副在变转速工况下磨损故障特征机理复杂、难以揭示的问题。提出一种基于角域多信息熵融合算法的新状态评估方法,结合阶比分析与信息熵理论,针对EHA变转速极端工况提出“角域信息熵”新概念,运用BP神经网络和D-S证据理论构建基于角域多信息熵融合的滑靴磨损状态评估模型;最后在恒压变转速工况条件下,以滑靴外边缘偏磨磨损故障为例对评估模型进行测试试验验证和结果分析,证实状态评估方法有效性和评估结果的准确性。

关键词：电静液执行器柱塞泵滑靴副角域信息熵状态评估

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水液压柱塞泵摩擦副材料极限pv值

液压与气动 2022年第11期46卷 51-59页

作者：李东林刘明伟张良郭富航刘银水河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

针对水润滑摩擦副材料极限比功(pv值)不明导致水液压柱塞泵的设计缺乏依据的问题,对1Cr17Ni2与碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)配对副材料开展了极限pv值研究。首先对泵内三大摩擦副进行了运动和受力分析,获得了各摩擦副的接触比压和比功;... 详细信息

针对水润滑摩擦副材料极限比功(pv值)不明导致水液压柱塞泵的设计缺乏依据的问题,对1Cr17Ni2与碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)配对副材料开展了极限pv值研究。首先对泵内三大摩擦副进行了运动和受力分析,获得了各摩擦副的接触比压和比功;基于此,采用销-盘接触形式,研究了不同接触比压和滑动速度下1Cr17Ni2与CFRPEEK的摩擦系数和磨损率的变化规律,提出了以摩擦性能显著恶化为判据的极限pv值评价方法,得到了CFRPEEK的极限pv值为20~30 MPa·m/s;最后,经过200 h耐久性考核,泵的总效率为90.2%,各摩擦副摩擦表面光滑,磨损极小。结果表明,基于极限pv值的泵摩擦副材料选用合理,泵可长期高效运行。

关键词：柱塞泵水润滑摩擦副 CFRPEEK 摩擦磨损极限pv值

基于AMESim的音圈电机直线驱动水液压往复柱塞泵仿真

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机械设计与制造 2022年第7期377卷 280-284页

作者：吴鑫张增猛弓永军大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026

水液压柱塞泵是水液压系统关键元件,现有直线电机驱动的水液压柱塞泵一般都采用单向阀配流,阀配流式柱塞泵存在配流阀响应滞后的问题,为了解决这个问题,提出了一种音圈电机直线驱动水液压往复柱塞泵结构。本文介绍了音圈电机驱动水液压... 详细信息

水液压柱塞泵是水液压系统关键元件,现有直线电机驱动的水液压柱塞泵一般都采用单向阀配流,阀配流式柱塞泵存在配流阀响应滞后的问题,为了解决这个问题,提出了一种音圈电机直线驱动水液压往复柱塞泵结构。本文介绍了音圈电机驱动水液压柱塞泵的工作原理,建立了柱塞泵的流量数学模型。应用AMESim软件,构建了仿真模型。仿真结果表明,柱塞间隙为(8~10)μm时,柱塞泵的容积效率约为92%,双音圈电机输入运动信号相位差为3π/2时,柱塞泵的流量脉动最低,平均流量最大。随着柱塞泵两腔无效容积增大,柱塞泵的流量脉动增加。通过分析柱塞泵闭死容积的影响,柱塞阀芯部分配流遮盖量应取0.75mm。

关键词：水液压音圈电机柱塞泵 AMESim仿真

VMD模糊熵和SVM在柱塞泵故障诊断中的应用

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机械设计与制造 2023年第7期389卷 110-115页

作者：韩露程珩励文艳赵立红太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学机械工程学院山西太原030024

为有效提取非线性非平稳特性的柱塞泵故障特征,提高故障诊断准确率,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)模糊熵和支持向量机(Vupport Vector Machine,SVM)相结合的柱塞泵故障诊断方法。首先将信号经过VMD... 详细信息

为有效提取非线性非平稳特性的柱塞泵故障特征,提高故障诊断准确率,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)模糊熵和支持向量机(Vupport Vector Machine,SVM)相结合的柱塞泵故障诊断方法。首先将信号经过VMD分解形成K个固有模态分量(Intrinsic Modal Component,IMF);然后确定IMF个数,提出了基于峭度分析的IMF个数确定方法;其次取峭度值较大的IMF并计算其模糊熵,确定了各状态下相应的模糊熵;最后将模糊熵作为特征向量输入SVM进行故障识别,准确率可达98.3%。将该方法与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)模糊熵-SVM、VMD模糊熵-BP神经网络对比,结果表明,VMD模糊熵和SVM相结合的方法在柱塞泵故障诊断中具有优越性。

关键词：柱塞泵变分模态分解模糊熵支持向量机故障诊断

基于深度1DCNN的25YCY柱塞泵故障诊断网络优化及验证

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中国工程机械学报 2022年第3期20卷 269-272,278页

作者：马海英张鹏郭志军黄河交通学院汽车工程学院河南武陟454950 河南科技大学车辆与交通工程学院河南洛阳471003

以传统1DCNN模型分析柱塞泵故障时无法完成深度学习过程,对最终数据精度造成不利影响。在设计模型时加入更高比例的卷积层,促进D-1DCNN模型特征提取效率的显著增强。以型号25YCY轴向柱塞泵为测试对象,通过三轴加速度计和耦合器完成振动... 详细信息

以传统1DCNN模型分析柱塞泵故障时无法完成深度学习过程,对最终数据精度造成不利影响。在设计模型时加入更高比例的卷积层,促进D-1DCNN模型特征提取效率的显著增强。以型号25YCY轴向柱塞泵为测试对象,通过三轴加速度计和耦合器完成振动信号的获取,开展故障诊断测试分析。研究结果表明:对D-1DCNN进行网络参数调节优化确定,学习率为0.3,卷积核高度3,批处理量保持50,最大池化模型,Adam优化器。在10次迭代后再进行第二次迭代时达到100%准确率,训练时间共124 s,表明D-1DCNN能够满足对轴向柱塞泵故障进行准确诊断的结果,完全符合智能故障诊断指标。该研究对提高25YCY柱塞泵的故障诊断具有很好的实际应用价值。

关键词：柱塞泵故障诊断深度一维卷积神经网络准确率采样

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一种轴向柱塞泵内部压力测试方法

机械设计与制造 2022年第8期378卷 181-184页

作者：周晓磊武兵王君太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室山西太原030000

针对目前轴向柱塞泵工作过程中柱塞腔压力信号难以测试的问题,提出了一种基于无线传感器的柱塞腔测试方法。通过在柱塞泵相关部件上打孔,将测试节点固定到柱塞泵缸体及轴端,使微型压力传感器直接与柱塞腔内部液压油接触以此来采集压力... 详细信息

针对目前轴向柱塞泵工作过程中柱塞腔压力信号难以测试的问题,提出了一种基于无线传感器的柱塞腔测试方法。通过在柱塞泵相关部件上打孔,将测试节点固定到柱塞泵缸体及轴端,使微型压力传感器直接与柱塞腔内部液压油接触以此来采集压力信号。节点集成压力采集、无线数据传输、无线供电等模块,实现了压力信号的高速准确采集。该设计方案理论上能够进行柱塞泵旋转缸体内部压力测试,为柱塞泵状态监测和压力特性研究提供了新的技术手段,经测试,节点具有较高的稳定性和准确性,能够满足柱塞泵压力信号测试要求。

关键词：柱塞泵无线监测无线供电数据采集嵌入式无线传感器节点

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液压轴向柱塞泵空载排量的测定方法研究

机床与液压 2023年第2期51卷 64-68页

作者：王洋定李亦鸣郑智剑钱咪贺梁宁波市产品食品质量检验研究院(宁波市纤维检验所) 浙江宁波315048 中国台湾海洋大学机械与机电工程系中国台湾基隆202907 国家智能制造装备产品质量监督检验中心(浙江) 浙江宁波315800

采用具有A级测试精度的液压泵综合性能试验台,按液压轴向柱塞泵的型式试验要求,分别测试在不同进出口压差、转速下泵的出口流量。基于测试数据,分别采用零压力截取法、一步TOET法和两步TOET法计算泵的空载排量,并进行对比分析。结果表明... 详细信息

采用具有A级测试精度的液压泵综合性能试验台,按液压轴向柱塞泵的型式试验要求,分别测试在不同进出口压差、转速下泵的出口流量。基于测试数据,分别采用零压力截取法、一步TOET法和两步TOET法计算泵的空载排量,并进行对比分析。结果表明:采用零压力截取法计算得到的泵的空载排量受转速的影响较大,特别是在低速测试工况下,与泵的公称排量存在较大差异;而采用TOET法计算得到泵的空载排量更接近其公称排量。超过被测泵额定压力或额定转速下测得的数据可能会导致较大的数据偏差。

关键词：空载排量柱塞泵零压力截取法一步TOET法两步TOET法

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柱塞泵滑靴副的流体润滑特性试验系统及原理

西安交通大学学报 2021年第8期55卷 9-17页

作者：李焕军张义民杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018

针对现有的柱塞泵滑靴副油膜3点厚度推导法的不足,提出了更高精度的双面平均6点推导法,并对相关联的压力场分布、功率损失及泄漏量理论进行了完善,进一步地,基于恒温振动工况对滑靴副流体润滑特性研究进行了试验系统设计。通过该试验系... 详细信息

针对现有的柱塞泵滑靴副油膜3点厚度推导法的不足,提出了更高精度的双面平均6点推导法,并对相关联的压力场分布、功率损失及泄漏量理论进行了完善,进一步地,基于恒温振动工况对滑靴副流体润滑特性研究进行了试验系统设计。通过该试验系统,可以准确测量轴向柱塞泵在恒温和变温、振动与非振动工况下不同转速、输入压力及结构形式时测点的油膜厚度、压力、温度及泄漏量,进而得出滑靴副功率损失、温度分布、压力分布、泄漏量的变化规律;验证在振动情况下现有关于滑靴副流体润滑特性理论的适用性。该试验系统能实时精确地测量滑靴副油膜的厚度,测量误差小于1μm;温控试验时,能保证试验系统所需目标温度误差小于0.1℃;采用了电液控制的三向振动系统,调频范围为0~200 Hz,基本能满足所有工况下振动频率的测试需求。此试验系统为恒温振动工况下柱塞泵的流体润滑特性研究提供了平台。

关键词：柱塞泵滑靴副润滑特性试验系统