液压缸内泄漏故障的声、振检测关键技术研究

摘要

在工程机械领域中,液压系统以其低造价、工作稳定和能实现大范围无级变速等优点得到了广泛的应用,由于其往往在设备中起着提供动力和执行等作用,如果发生故障就会使出现不可预估的较大事故和庞大的财产损失。而液压系统中液压缸是最关键的执行元件,有着重要的作用和地位,整台设备的工作正常与否以及寿命的长短都与液压缸运行状态的好坏有着紧密关系。液压缸的故障中最常见就是泄漏,泄漏致使液压缸零部件或者密封等受损,对环境造成污染,引起液压缸正常的工作压力减小,影响液压缸正常工作状态,严重时甚至发生重大事故。通过对液压缸的声发射、振动信号的采集,在基于对液压缸泄漏故障的故障特征的分析上,本文对实际工作中液压缸的运行状况进行了检测和故障诊断。
　　本论文是以液压系统中典型元件液压缸的泄漏故障为研究对象,以声发射、振动检测为技术手段,以声发射、振动信号和快速傅里叶变化理论为基础,在基于经验模态分解方法的基础上,考虑了液压缸泄漏故障信号的非平稳性,对其进行了故障特征的提取和诊断,最后通过与液压系统压力信号对比验证该方法的优势及有效性。由于液压缸的泄漏中最易被直观察觉的是外部泄露,所以本文主要讨论和研究了难以被发觉的液压缸内部泄漏的故障情况。论文的主要工作和成果包括:
　　(1)详细地分析了挤压机液压缸的振动激励源、振动特性及故障机理;建立了泄漏故障的数学模型;说明了液压缸工作腔的压力上升或下降与液压缸的泄漏情况有着紧密关系,这是本文研究工作的理论基础。
　　(2)全面地介绍了最新的液压系统故障诊断方法、信号处理方法的研究进展,尤其是详细叙述了泄漏故障诊断的发展情况;在基于内泄漏声发射信号理论基础上,研究了经验模态分解在液压系统的故障信号分析和故障诊断中的应用;重点阐述了该方法的自适应性和声发射信号预处理方法。
　　(3)通过完善的挤压机液压缸的实际检测研究,利用专业采集系统和仪器对声发射、振动信号进行采集。在经验模态分解方法上,利用matlab软件实现了对液压缸声发射信号详细的参数分析和时频分析,其中参数分析包括:计数分析、幅值分析、峭度分析和能量分析。将所得数据归一化处理,通过分析结果用于指导实际工程的应用。
　　(4)通过对振动、压力信号特征研究,验证了液压缸内泄漏故障声发射、振动信号故障检测方法的有效性和实际意义。

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1绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 液压系统故障诊断技术的研究现状

1.4 液压系统故障诊断研究面临的问题

1.5 本文的研究内容及课题来源

1.6 本章小结

2 内泄漏声发射信号及其经验模态分解方法（EMD）理论基础

2.1 EMD基本原理

2.2内泄漏产生声发射信号原理

2.3 EMD的自适应滤波

2.4 本章小结

3挤压机液压缸故障振动信号采集及模型

3.1 挤压机液压缸的振动激励源分析

3.2 液压缸振动的特性分析

3.3 采集系统

3.4 液压缸泄漏故障机理

3.5泄漏故障的数学模型

3.6液压缸泄露对压力变化的影响

3.7 本章小结

4 挤压机液压缸内泄漏故障实测研究

4.1 360MN挤压机液压缸主要参数及基本结构

4.2液压缸声发射、振动测试方案

4.3挤压机液压缸工作的基本原理

4.4 基于EMD分析法的故障诊断研究及分析结果

4.5 本章小结

5基于EMD的液压缸声发射信号特征分析及验证

5.1 基于EMD的液压缸声发射信号的参数分析

5.2基于EMD声发射信号的时频分析

5.3 本章小结

6 液压缸振动、压力信号的特征分析及对比验证

6.1 液压缸振动信号的频谱分析

6.2 液压缸压力信号的特征分析及对比验证

6.3 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢