齿轮泵故障机理分析及诊断方法研究
齿轮泵作为液压系统的基础元件，其工作状况将直接影响整个液压系统乃至设备的平稳运行和可持续生产，故对齿轮泵故障机理及故障诊断研究具有重要意义。本文以齿轮泵为研究对象，综合流体动力学、动力学、信号处理以及信息融合等多学科理论对齿轮泵轮齿的工作状态进行分析，达到故障诊断和状态分析的目的。具体研究内容如下： （1）综合考虑齿轮泵内部流场与结构的特点，建立齿轮泵内部流场模型，通过内部流场参数特点分析流动特性，分析内部流场激励条件下常见冲击形式；研究齿轮泵轮齿结构特征，建立轮齿的动力学模型，在模态分析的基础上对齿轮副固有频率进行计算；结合流场模型和齿轮副动力学模型，对内部流场中常见的冲击诱导产生的轮齿失效进行相关的仿真和数值计算研究，分析在激励条件下齿轮齿面应力应变的分布，进一步对内部流场产生的激励诱导轮齿的失效机理进行分析研究，得到齿轮副在内部流场中的失效形式和诱导因素。 （2）将基于最优分数阶傅里叶变换的阶次谱分析方法对齿轮泵启动过程的非平稳振动信号进行降噪和特征提取，并研究故障特征分量的特点。在利用分数阶傅里叶变换对振动信号进行降噪的过程中，提出利用粒子群算法进行分数阶阶次寻优的方法，与步长搜寻法相比，得到更加精确的数据结果，并大大减少阶次寻找过程的计算量。在特征分量分数阶域进行以能量聚集中心为滤波中心的带通滤波处理，较好的改善信号的信噪比。针对齿轮泵启动过程中的振动信号的非平稳特征，选用阶次谱分析对降噪后的信号进行分析，得到能够准确反映齿轮泵工作状态的特征信息。 （3）针对齿轮泵故障决策过程中证据间冲突问题，对证据源中证据间的冲突程度问题进行改善，对证据间的冲突进行重新分配，并对证据模型进行相应的修正，解决证据间强烈冲突问题，保留证据中的有用信息。对齿轮泵的状态信息特征进行决策研究，与经典的证据理论的融合结果相对比，得到具有较高可信度的结论，为齿轮泵的故障诊断研究提供理论研究基础。 通过对齿轮泵的故障机理研究，使齿轮泵失效分析更加明确、全面；利用振动信号对齿轮泵的故障进行研究，达到齿轮泵故障诊断及状态监测的目的。通过试验研究表明本文所提出的方法有效可行，与其他方法相比具有一定优势。
齿轮泵;故障诊断;失效机理;流动特性;液压系统
山东理工大学
硕士
仪器科学与技术
许同乐
2017
中文
TH137.51;TH325
72
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）