基于刚-柔-液耦合特性分析的工程机械高压大流量柱塞泵故障诊断方法研究

批准号:
11402036
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
唐宏宾
依托单位:
学科分类:
A0707.神经与智能系统动力学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
邓习树、贺湘宇、周振华、李战慧、邹鸿翔、王泽湘
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中文摘要
具有压力高、流量大等优点的柱塞泵是工程机械的动力源和关键元件,开展其故障诊断技术的研究对于提高工程机械的安全性和可靠性、保障人民生命财产安全具有重要意义。现有柱塞泵故障诊断方法由于对其刚-柔-液耦合特性,尤其是故障状态下的刚-柔-液耦合特性缺乏深入分析,导致不能实现故障的定量评估。本项目立足于该研究现状和技术实际,拟开展基于刚-柔-液耦合特性分析的柱塞泵故障诊断方法研究。主要内容包括:分析柱塞泵的结构特点和流体特性,构建其刚-柔-液耦合动力学模型,包括多体动力学模型、有限元的柔性化模型、流体传动模型和摩擦副油膜动力学模型;分析柱塞泵复杂环境下的动力学特性,揭示不同类型故障的形成机理与发展趋势;分析柱塞泵故障状态下的刚-柔-液耦合动力学行为,研究不同类型、不同程度的故障与系统动态响应的对应关系,实现对其故障的定量分析。
英文摘要
Piston pump with high pressure and large flow is the power source and key component in construction machinery. In order to not only improve the safety and reliability of construction machinery, but also protect people's lives and property, it is important to carry out the research on fault diagnosis of piston pump. The existing fault diagnosis methods of piston pump can not achieve the quantitative analysis. In piston pump, the coupling of rigid-flexible-fluid is a basic feature. The aim of this project is to evaluate failure of piston pump quantitatively based on rigid-flexible-fluid coupling modeling and analysis. The main contents include: At first, the structural and fluid characteristics of piston pump will be studied. The rigid-flexible-fluid coupling model which includes multi-body dynamics model, flexibility model, fluid transmission model and oil film dynamic model will be established. Rigid-flexible-fluid coupling mechanism will be investigated. Then, the dynamic behavior of piston pump in the complex environment will be analyzed. The formation mechanism and developing trends of different types of failure will be revealed. At last, the relationship between fault and dynamic response will be investigated. The fault diagnosis model will be built. Through these work, we can evaluate failure of piston pump quantitatively.
开展工程机械高压大流量柱塞泵故障诊断技术的研究,对于提高工程机械的安全性和可靠性、保障人民生命财产安全具有重要意义。本项目利用多体动力学仿真软件ADAMS建立了柱塞泵的多刚体动力学模型,采用有限元分析软件ANSYS对关键部件进行了柔性化处理,利用AMESim软件建立了柱塞泵的液压模型。在上述三个模型的基础上,搭建了柱塞泵的刚-柔-液耦合动力学模型,进行了联合仿真分析,得到了各运动部件位移、速度、加速度、受力等刚体模块参数,压力、流量等流体模块参数,关键部件应力、应变等柔体模块参数,分析了柱塞泵的动力学特性。对柱塞的静态应力分析结果表明:柱塞球头是应力应变最大位置,这与柱塞泵运行过程中容易发生的滑靴磨损故障位置相符;对柱塞球头的动态应力分析结果表明:随着柱塞泵的高速运转,柱塞球头承受的是周期性的冲击载荷,因此会产生高周疲劳磨损,从而揭示了滑靴副磨损故障的形成机理。对柱塞副磨损四种不同工作状态进行了仿真模拟,通过对其故障状态下动力学行为的分析,获得了柱塞副磨损故障与其动态响应(压力、流量、振动等)的对用关系。进行了柱塞泵故障诊断试验研究,采集了柱塞泵正常状态和5种单一故障、3种复合故障状态下壳体的振动信号和出油口的压力信号,然后利用经验模式分解将振动信号分解到不同的频带并提取这些不同频带的能量特征,提取了压力信号的9个时域特征,再将振动信号特征和压力信号特征进行融合,输入到PSO-SVM中进行故障模式识别,通过上述故障诊断模型有效地对柱塞泵的故障进行识别和分类。以上研究成果为提高柱塞泵等关键设备的可靠性、安全性和使用寿命提供理论基础和技术保障。
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DOI:--
发表时间:2018
期刊:电子测量与仪器学报
影响因子:--
作者:唐宏宾;王胜学;谭建;邓习树
通讯作者:邓习树
Research on rigid–flexible coupling dynamic characteristics of boom system in concrete pump truck
混凝土泵车臂架系统刚柔耦合动态特性研究
DOI:10.1177/1687814015573854
发表时间:2015-03
期刊:Advances in Mechanical Engineering
影响因子:2.1
作者:Hongbin Tang;Wu Ren
通讯作者:Wu Ren
数字孪生驱动的液压机械臂轨迹规划与状态监控方法研究
- 批准号:2025JJ70668
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:唐宏宾
- 依托单位:
国内基金
海外基金
