振动信号是机械设备故障诊断的重要信息来源。为克服传统检测方法需对系统进行拆卸的问题,创新性地利用光纤光栅传感方法对液压泵进行非介入式振动测量,充分发挥光纤传感的抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、稳定性好、测量敏感度高等优点。对光纤光栅振动传感原作了分析,设计、仿真分析了双等强度悬臂梁式光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)振动传感器,在此基础上利用光纤光栅解调系统和振动试验台对传感器的性能进行实验验证,得到该传感器灵敏度为0.024 nm/(m·s-2),固有频率为185 Hz,并且线性度较好;对轴向柱塞泵模态分析,优化布置传感采样点,实际测量泵的振动信号。研究结果可为液压泵非介入式状态监测和故障诊断提供可靠数据支持。

为了提高柱塞式液压泵的故障诊断效率和准确性,提出了SA-EMD-PNN柱塞泵故障诊断方法。提取各种状态下振动信号的特征参数,并对所提取特征参数进行敏感度分析(SA),找出敏感度较高的特征参数;对原始故障信号进行经验模态分解(EMD)结合,构造新的故障信号,再提取敏感度高的特征参数;将所提取特征参数以向量的形式输入概率神经网络(PNN)进行训练和测试。实验表明,SA-PNN方法能快速、有效的诊断出柱塞泵故障,减少诊断时间;而SA-EMD-PNN能在SA-PNN的基础上提高正确率。

基于6方程多相流模拟理论并结合Keller-Miksis方程半解析解进行对比验证,建立了适用于研究高液压水体中近壁面空化气泡坍塌问题的数值模型。选取周围水体p_(∞)=10^(6) Pa、p_(∞)=10^(7) Pa、p_(∞)=10^(8) Pa三种高液压工况以及S=0.1R_(0)、S=0.4R_(0)、S=0.7R_(0)、S=1.1R_(0)四种空化气泡与壁面之间间距工况对高液压水体中近壁面空化气泡坍塌的动力学特性进行系统探究。结合数值纹影、压力场无量纲化等后处理技术,对不同组合工况下空化气泡坍塌演变、压力波生成与传播以及壁面径向原点位置压力峰值进行了详细地对比分析,并深入揭示了周围水体液压以及气泡与壁面之间间距对于近壁面空化气泡坍塌动力学特性的影响规律和内在机理。

针对全回转舵桨液压系统出现的回转抖动现象,基于AMESim搭建了含平衡阀的回转液压系统仿真模型,详细分析了平衡阀的最大节流流量、阀芯行程-通流面积特性对其动态特性的影响。结果表明:平衡阀控制压力的周期性波动会导致阀芯位置、通流面积的波动,是含平衡阀系统发生回转抖动现象的根本原因;当CB系列平衡阀的最大节流流量略小于或者等于系统设计流量时,回转动作更容易获得较好的平稳性;当含平衡阀系统的设计流量小于平衡阀最大节流流量时,CB系列平衡阀的通流面积梯度越大则回转抖动越严重,反之回转动作越平稳,所以全节流型平衡阀更容易获得平稳性,但这是以损耗回转速度为代价的;MBE*改进型平衡阀阀芯的有效行程大,有效地降低了通流面积对阀芯行程的敏感度,不仅在系统流量较小时能够获得良好的稳定性,而且在设计流量较大时仍能保持...

针对液压泵故障振动信号信噪比低，故障特征难以提取的问题，对液压泵振动信号预处理方法进行研究。针对现有自适应随机共振优化算法及其目标函数存在的问题，将量子遗传算法（Quantum Genetic Algorithm，QGA）引入自适应随机共振中，提出一种改进的自适应随机共振的信号预处理方法。该方法以广义相关系数为目标函数，采用 QGA 算法对随机共振系统的结构参数进行优化，从而实现对信号的降噪预处理。仿真及实验结果表明，该方法能够有效提取强噪声背景下的液压泵振动信号频率特征，是液压泵故障特征提取及故障诊断中信号预处理的有效方法，可进一步发展至实际工程应用。

为了抑制模态混叠和降低分量中的噪声含量,提出了一种基于奇异值分解的液压信号时域分解方法.根据奇异值分解的两点特性：①每个频率成分对应两个大小相当的奇异值;②各频率对应的奇异值的大小与该频率的振幅呈正相关,该方法先选取原信号中的某一频率,向其中叠加频率相同、振幅已知的周期信号,使叠加信号中该频率的振幅最大,这样与其对应的奇异值一定位于对角矩阵的前两阶,解决了原信号该频率的奇异值阶数无法确定的问题,继而选取前两阶奇异值重构,再减去前步加入的周期信号,即还原出原信号中该频率的时间序列.同样,对于原信号中的其他频率用相同方法处理,最终获得一组分量.经实验,该方法较EMD不仅能有效消除模态混叠,而且降低了分量中的噪声含量.

提出了一种新的激振方法,即用液压变压器与蓄能器、作动缸组成变刚度弹性机构,该机构连接振体构成液压激振振动回路。调节变压器的排量可以改变弹性机构的刚度,进而改变振动回路的固有频率和振动特性。由于这种方法不再依赖液压阀控制振动,所以能够避免节流损失。构建了激振回路数学模型,进行了仿真分析,表明该回路的固有频率可通过液压变压器在一定范围内任意调节。

飞行器液压管道的振动关系着飞行器管道系统的使用寿命及飞行安全,该振动主要由液压泵体振动、机身振动及管道与流体耦合振动三部分组成。前两种振动可以通过软管连接而得到较好的解决,最后一种振动则需要通过对管道系统进行优化设计来减弱。在管道与流体耦合振动中,管道转弯处又是耦合的敏感区域,应用有限单元法及计算流体动力学法对某型飞行器一典型的高压管段进行了数值液固耦合分析,探讨了在航空泵非定常流速下弯管转角对该管道振动特性的影响。分析结果表明,管道弯头的转角从90°降低到60°,其振动幅值降低了50%,振动峰峰值降低了68.29%,可见弯管转角对管道振动的影响需要在将来的设计中应给予足够的重视。

针对轴向柱塞式液压泵性能退化中振动信号非线性强、退化特征提取困难等问题，提出基于形态非抽样融合与DCT（Discrete Cosine Transform）高阶奇异熵的退化特征提取方法。在一般框架下提出形态非抽样小波融合方法，通过构建特征能量因子筛选各分解层近似信号，据融合规则实现双通道振动信号融合重构、改善重构信号的特征信息；并利用DCT高阶谱分析法对融合信号进一步处理，通过奇异值分解分别计算Shannon、Tsallis奇异熵作为液压泵性能退化特征向量；用仿真信号及液压泵实测振动信号验证该方法的有效性。

电液位置伺服系统在起动、换向以及动态过程中，对液压源流量的需求很大，当液压源供油能力相对不足时，产生液压冲击。为解决这一问题，提出利用液压执行器的速度信号抑制冲击的方法。通过检测执行器速度计算出执行器高压腔体积变化所产生的体积流量，当该体积流量大于液压源所能提供的最大实际流量时，冲击过程中出现暂短的压力急降现象，通过调整电液伺服阀输入信号，使执行器实际流量始终小于液压源所能提供的流量，达到抑制冲击的目的。仿真和试验均显示，该方法易于实现，可明显抑制电液伺服系统中因流量不足引起的冲击。