针对数控机床主轴传统加载装置存在的不足,提出一种新型气动加载试验平台并开展主轴可靠性加载试验研究。基于机床铣削动力学模型设计了试验平台机械结构和高压气动加载系统,叶轮作为气动受载部件承受由喷嘴喷出的高压空气流,并将高压空气的压力转换为主轴的负载扭矩,从而实现对主轴的扭矩加载。根据全因子试验设计方法,研究高压空气压强、主轴转速等因子对转矩数据的影响关系,进行加载试验,验证了该气动加载试验平台的优越性。

气蚀问题是柱塞泵危害性较大的一种故障,因故障样本少、特征不明显等问题导致难以准确地识别。针对上述问题,设计了一种故障模拟试验系统。首先,基于AMESim+ANSYS+Pumplinx仿真分析了柱塞泵气蚀故障的故障特征,评估了气蚀对泵的损害效果;其次,搭建了柱塞泵气蚀故障模拟试验台,实现了试验过程中的工况控制、油温控制和故障模拟等;然后,基于虚拟仪器技术开发了数据采集子系统,实现了故障模拟过程中的信号采集、波形显示、数据分析和存储等;最后,开展试验,分析了气蚀故障模式下的信号特征,验证了柱塞泵故障模拟试验系统的有效性。

针对某型航空液压油泵的工况复杂、故障模式多样、样本数据匮乏及诊断难等问题,分析了液压泵的故障模式和特征频率,根据4种典型故障模式和8种工况设计了故障模拟试验方案,并搭建了液压泵故障模拟软硬件试验平台。以磨损故障为例,对振动故障数据实现了采集和故障特征分析,验证了平台的有效性和诊断的可行性。

针对高速轴向柱塞泵在不同空化程度下故障特征不明显导致识别准确率低的问题,提出了一种变分模态分解和极限梯度提升树融合的识别方法。在不同空化等级下进行高速轴向柱塞泵空化试验,采集壳体的振动加速度信号,对信号采用变分模态分解方法并从中提取故障特征以构造特征数据集,最后利用极限梯度提升树进行空化等级的识别。为证明所提方法的抗噪性能,在测试集中加入了随机高斯白噪声。结果表明,加入不同信噪比的噪声后,该识别模型仍能准确地识别出高速轴向柱塞泵的空化等级。