160MYCY14-1BF,柱塞泵

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**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**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，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，就能对系统进行可靠的监测和诊断。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。

1.1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。

1.2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。

1.3球头松动故障诊断系统

针对球头松动故障，在液压泵出口垂直方向安装了2个加速度传感器ax、a。检测振动，1个压力传感器P检测泵的压力脉动。由于液压泵出口检测到的振动信号和压力信号常**扰信号淹没，为了提取故障特征，对上述传感器的检测信号进行小波消噪处理。

2、小波信号消噪处理

液压泵的工作环境一般比较恶劣，其工况受环境的影响较大，通常在泵出口检测到的信号含有很大的噪声。试验表明，液压泵出口检测到的压力信号和振动信号体现出以下特点：①信号的频谱分布很宽、波形杂乱，规律性差；②时变与非平稳性表现明显。

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