一种液压柱塞马达故障分析方法

本发明涉及液压柱塞马达故障分析，具体涉及一种液压柱塞马达故障分析方法。

背景技术：

1、液压马达作为工程旋转机械设备，在液压系统中充当关键的执行元件，广泛应用于各类工业领域，也是液压系统中主要的噪声源之一。液压马达的噪声分为机械噪声与流体噪声，其中机械噪声主要来自柱塞-柱塞孔碰撞、轴承故障与安装不规范、旋转体旋转过程中偏心及不平衡而引起的振动等；流体噪声主要为流量脉动、配流冲击等引起。在液压马达发生故障时，通常是以非平稳、非线性的振动信号表现出来，并且混有强噪声，提取其故障特征信号容易受到干扰，难以与原始信息进行分离。传统故障特征分析方法有时域分析、频域分析以及时频域分析方法，而目前的故障诊断技术广泛应用于齿轮、轴承等单独简单的零件上，对于内部结构复杂并且各部件密切关联的柱塞马达，故障诊断应用方面正处于起步阶段。由于柱塞马达内部结构繁杂，存在特征频率相近的噪声源，若直接使用传统故障特征分析方法，将无法准确判断故障部件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种液压柱塞马达故障分析方法，该方法有利于准确判断液压柱塞马达的故障原因及部位。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种液压柱塞马达故障分析方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：获取液压柱塞马达内部各振动源的振动理论特征频率；

4、步骤s2：获取液压柱塞马达的声压时域信号；

5、步骤s3：通过小波包阈值去噪方法对步骤s2获得的声压时域信号进行去噪处理，得到马达去噪声压信号；

6、步骤s4：通过特征信号提取方法对步骤s3得到的马达去噪声压信号进行时频分析，得到马达真实声压频率；将得到的马达真实声压频率与步骤s1得到的各振动源的振动理论特征频率进行对比拟合，确定液压柱塞马达存在的故障。

7、进一步地，所述步骤s1具体包括以下步骤：

8、s11：基于液压柱塞马达的结构及工作原理，构建液压柱塞马达运动机构模型，确定液压柱塞马达内部各振动源；

9、s12：计算各振动源的振动理论特征频率。

10、进一步地，所述液压柱塞马达内部各振动源包括：

11、主轴偏心、不平衡产生的振动，其频率为：

12、轴承产生的振动，其频率为：

13、流量脉动产生的振动，其频率为：

14、柱塞碰撞、球铰间隙产生的振动，其频率均为：

15、其中，n为主轴转速，n为轴承滚子数量，z为柱塞数量。

16、进一步地，所述步骤s2中，基于液压柱塞马达声压实验，获取不同工况下的液压柱塞马达声压时域信号。

17、进一步地，所述步骤s3中，基于小波包阈值去噪方法对步骤s2获得的声压时域信号进行去噪；选取小波基函数，确定分解层数，得到各节点频率范围：其中fn为节点频率的带宽，fs为采样频率；将各节点频率范围进行能量分布计算，取其中能量贡献大于设定值的频率段；对得到的频率段进行叠加重构，实现过滤干扰信号，达到去噪效果，得到马达去噪声压信号。

18、进一步地，所述步骤s4具体包括以下步骤：

19、s41：对步骤s3得到的马达去噪声压信号进行eemd分解，得到各imf分量；

20、s42：对各imf分量中与原信号相关程度大于设定值的imf分量进行hilbert变换，得到边际谱图，得到液压柱塞马达噪声的频率组成成分，进而分析其频率特征，得到马达真实声压频率；

21、s43：将得到的马达真实声压频率与步骤s1得到的各振动源的振动理论特征频率进行对比拟合，确定产生噪声的主要振动源，从而判断液压柱塞马达存在的故障。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种液压柱塞马达故障分析方法，通过改进小波包阈值去噪方法去除液压马达声学信号中的干扰噪声，同时通过特征信号提取方法完整提取信号特征，而后与液压马达内各振动源的振动理论特征频率进行对比拟合，从而实现对液压柱塞马达内部故障特征分析，准确判断出液压柱塞马达的故障原因及部位。

技术特征：

1.一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，所述液压柱塞马达内部各振动源包括：

4.根据权利要求1所述的一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，所述步骤s2中，基于液压柱塞马达声压实验，获取不同工况下的液压柱塞马达声压时域信号。

5.根据权利要求1所述的一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，所述步骤s3中，基于小波包阈值去噪方法对步骤s2获得的声压时域信号进行去噪；选取小波基函数，确定分解层数，得到各节点频率范围：其中fn为节点频率的带宽，fs为采样频率；将各节点频率范围进行能量分布计算，取其中能量贡献大于设定值的频率段；对得到的频率段进行叠加重构，实现过滤干扰信号，达到去噪效果，得到马达去噪声压信号。

6.根据权利要求1所述的一种液压柱塞马达故障分析方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种液压柱塞马达故障分析方法，包括以下步骤：步骤S1：获取液压柱塞马达内部各振动源的振动理论特征频率；步骤S2：获取液压柱塞马达的声压时域信号；步骤S3：通过小波包阈值去噪方法对步骤S2获得的声压时域信号进行去噪处理，得到马达去噪声压信号；步骤S4：通过特征信号提取方法对步骤S3得到的马达去噪声压信号进行时频分析，得到马达真实声压频率；将得到的马达真实声压频率与步骤S1得到的各振动源的振动理论特征频率进行对比拟合，确定液压柱塞马达存在的故障。该方法有利于准确判断液压柱塞马达的故障原因及部位。技术研发人员：黄惠,郭旖,叶绍干,苏俊收,杜恒,李雨铮受保护的技术使用者：福州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29