特征關聯維數有效分析診斷液壓油泵故障

在液壓泵故障診斷中, 采用USB-6211數據采集卡連接一個振動傳感器, 對軸向柱塞泵前端蓋振動進行監測。設置泵出口壓力為13 MPa、采樣頻率50 kHz, 首先對泵正常工作時的泵進行采集, 然后將含有磨損的滑靴、松靴的柱塞、磨損的中心彈簧與泵的正常元件替換, 采集液壓泵的滑靴磨損、松靴和中心彈簧失效故障信號。液壓泵的滑靴磨損、松靴和中心彈簧失效故障振動信號的時域波形如圖3所示。

從圖4中看出液壓泵的吸引子集中于一團, 且各狀態下吸引子整體呈現形狀存在一定的差別。正常狀態條件下吸引子的變化呈現較為規則的球形; 滑靴磨損故障條件下吸引子存在沿球體某一軸線兩側向外延伸的趨勢; 松靴故障條件下延伸的方向略有增多; 中心彈簧失效故障條件下吸引子呈現較為規則的橢球型。這說明在故障狀態下, 三維相空間吸引子將發生較大變化, 對液壓泵振動信號發生的異常改變具有較強的敏感性。

計算測試液壓泵的關聯維數。其計算和診斷結果如表2所示。由表2可見, 測試液壓泵中第1個待檢測信號D1在m=18時的關聯維數近似為2.91, 與中心彈簧失效故障對應的特征關聯維數2.93相近, 所以判斷該狀態為中心彈簧失效故障; 第2個待檢測信號D2在m=36時的關聯維數近似為4.24, 與正常狀態對應的特征關聯維數4.25相近, 所以判斷該狀態為正常狀態; 

第3個待檢測信號D3在m=36時的關聯維數近似為3.90, 與液壓泵松靴故障對應的特征關聯維數3.92相近, 所以判斷該狀態為松靴故障; 第4個待檢測信號D4在m=14時的關聯維數近似為1.75, 與液壓泵滑靴磨損故障對應的特征關聯維數1.76相近, 所以判斷該狀態為液壓油泵滑靴磨損故障。診斷結果與實際相符, 由此證明, 利用該方法進行液壓泵狀態的檢測是有效的。