为掌握液压泵全寿命周期健康状态,提出一种基于改进VMD算法的液压泵寿命状态检测方法。针对变分模态分解中难以确定分解层数和分解带宽的问题,引入萤火虫算法对VMD初始参数组合进行优化,通过仿真分析验证该方法的有效性。开展液压泵加速寿命试验,提取液压泵不同寿命阶段出口压力脉动信号,应用改进VMD算法进行分解,计算各IMF分量的能量占比、IMF重构信号的能量熵及时域指标作为12维状态特征样本库,建立结构为12-20-5的DBN神经网络进行液压泵寿命状态识别。分析结果表明,该方法在泵全部寿命阶段均能保证较高的识别准确率,平均准确率达到97.4%,为液压泵寿命状态检测提供了新的方法。

基于面积扫过法计算直线共轭内啮合齿轮泵理论瞬时流量,得到啮合点位置与泵瞬时流量的对应关系,进而求得泵几何流量脉动。产生困油容腔是泵实际运行过程中普遍存在的现象,也是影响泵出口流量平稳性的关键因素。对直线共轭内啮合齿轮泵运行过程进行分析,依据控制容积法将内部流道划分为吸油容腔、排油容腔、齿轮齿间容腔、齿圈齿间容腔和困油容腔。建立直线共轭内啮合齿轮泵AMESim仿真模型,并对泵内部流体运动状态进行分析及仿真验证。结果表明:加入困油容腔的子模型后,该模型能够反映泵实际运行中因困油容腔的产生导致的瞬时流量突变;仿真模型的流量脉动率为2.29%,高于几何流量脉动率(1.71%)。研究结果揭示了泵流量脉动的产生原因及变化规律,为直线共轭内啮合齿轮泵流动特性研究及优化设计工作提供了参考。

采用直驱式伺服控制的新型电液舵机系统具有非线性程度高、系统响应慢、易受外界负载扰动等特点,传统的PID控制器无法抵抗外界干扰,对大工况变化系统控制效果差。为克服传统PID控制器的缺点,安排了过渡过程,调节系统的响应过程以降低启停过程的动态冲击;设计了扩张状态观测器,估计补偿系统受到的水动力负载扰动;进一步通过非线性控制规律组合,增加了系统的响应速度。基于设计的自抗扰控制器,采用了MATLAB和AMESim联合仿真研究。与传统的PID控制器对比:运用自抗扰控制的电液舵机,启停过程更加平滑;控制特性不变的情况下系统抗干扰能力得到进一步增强。

电液舵机的核心动力单元是由电机-泵构成的液压泵机组,可靠性和安静性是其关键性能指标。液压泵机组不对中会造成轴承磨损,降低液压泵机组可靠性,产生故障特征振动线谱,降低舰船安静性。梅花形弹性联轴器具有结构简单、补偿能力强、减振缓冲性能好等优点,已应用于舰船电液舵机动力单元。建立梅花形弹性联轴器偏角不对中的力学模型,理论分析了液压泵机组的振动特性,通过实测结果验证了理论分析的正确性,为使用梅花形弹性联轴器的液压泵机组不对中故障诊断提供理论基础与试验依据。