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《西安建筑科技大学》 2018年
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轴向柱塞马达压力脉动产生机理及时域特征提取方法研究

李瑞  
【摘要】:轴向柱塞马达作为液压系统中的核心执行元件,在国民经济建设中的诸多领域广泛应用,如建设机械、航天航空、机械制造业、石油化工等。随着机电液一体化系统不断向着高精度、大功率、高速及高压方向发展,柱塞马达在高强度工况下作业导致的噪声加剧、效率下降、元件磨损、性能退化等问题对液压系统发展造成严重阻碍。柱塞马达压力脉动是引起噪声和振动的一个重要原因,同时也是诱导柱塞副故障的重要源头,压力脉动不仅与柱塞马达自身结构以及运行参数有关,而且还受到随环境工况而变化的油液特性所影响,因此开展柱塞马达压力脉动产生机理及时域特征提取方法研究是本学科基础应用领域的迫切需求。本文采用AMESim流体仿真软件搭建了轴向柱塞马达模型,在此基础上研究压力脉动的产生机理,针对柱塞马达入口端压力信号存在复杂信号耦合现象,利用EEMD和小波包分解相结合的非平稳信号处理方法提取压力脉动信号的时域特征,为柱塞马达的性能退化、降振减噪、故障诊断、状态监测等方面的研究提供理论依据和方法支撑。本文完成的主要工作如下:(1)建立了基于AMESim的轴向柱塞马达仿真模型。结合斜盘式轴向柱塞马达工作原理及运行状态,充分考虑油液含气量、动力粘度、柱塞副泄漏等客观因素对压力脉动的影响机制,基于AMESim流体仿真平台建立了HMV-105轴向柱塞马达的仿真模型。仿真分析了柱塞马达入口端压力脉动和流量脉动的动态特性以及柱塞腔内部流量和压力的变化规律,最后通过实验验证了模型的有效性和实用性。(2)研究柱塞马达压力脉动的产生机理。根据柱塞马达流量脉动方程求解压力脉动解析式,理论上分析了压力脉动的影响因素;利用柱塞马达仿真模型分析流量脉动随运行参数的变化规律;通过分析柱塞腔内压力过渡过程与柱塞马达内泄漏和流量冲击的关系,揭示压力脉动的产生机理。结果表明柱塞马达内泄漏和流量冲击是引起流量脉动和压力脉动的关键,随着负载压力的升高压力脉动率增大,随着转速的升高压力脉动率降低。(3)不同油液特性以及柱塞副故障对压力脉动的影响机制。通过柱塞马达仿真模型分析不同油液特性对压力脉动的影响机制,同时对柱塞的磨损故障和失效故障进行仿真分析,结果表明随着油液体积弹性模量、油液温度、油液含气量的增大和动力粘度的减小,压力脉动率升高;随着柱塞副泄漏流量的增大压力脉动率升高;柱塞马达旋转速度及波动幅值可作为单柱塞故障压力信号的故障特征,为工程实际应用中柱塞马达故障诊断提供技术支撑。(4)研究柱塞马达压力脉动信号时域特征提取方法。针对柱塞马达入口端压力信号存在复杂信号耦合现象,提出一种EEMD和小波包分解相结合的非平稳信号处理方法,成功提取了压力脉动信号的时域特征,并验证了压力脉动机理分析的正确性和模型的有效性,为液压系统复杂信号特征提取提供了方法支撑。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH137.51

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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