轴向柱塞泵的工况与振动测试诊断

图4-28 测点1振动加速度时间序列

为了保证系统的正常工作，必须对液压泵的状态进行监测，准确及时地了解液压泵的运行状况，从而能及时地预报泵的故障情况。

1.柱塞泵的测点选择

柱塞泵的振动是由泵内相应的元部件或液压介质产生激振，传递到壳体上表现出来的。

柱塞泵的振动传播途径有两条：一是通过泵内的斜盘传递到其变量头机构；二是通过泵内的配流盘传到其壳体上。测点位置布置得合理与否，很大程度上决定着测量结果的可靠性。为了实现泵的监测及其故障的诊断，应在泵壳上选取合适的位置，测量泵的振动特性。要求测点既能充分地反映泵的振动特性，又可以对泵内元件的失效或故障有敏感的反应。由于配流盘受到工质流动的影响，选择变量头顶部（测点1）和变量头侧部（测点2）为测点位置。

试验工况为：泵出口压力p为20MPa，转速n为1250 r/min，工质温度t为18℃，供油口压力p₀为3.95kPa。选用传感器型号为ICP627A。上述两测点处的振动加速度时间序列及功率谱如图4-28～图4-31所示。

由图4-31可以看出，变量头侧部振动频谱线主要分布在0～3000 Hz范围内，且重要谱线频率均为泵柱塞基频的谐波，说明变量头顶部的振动受外界干扰较小，其振动能量主要是由于柱塞泵内部振动源扰动，所激发的元件振动而造成的。

图4-29 测点1振动加速度功率谱

图4-30 测点2振动加速度时间序列

图4-31 测点2振动加速度功率谱

2.柱塞泵工况与壳体振动的关系

（1）工作压力与壳体振动 在保持转速n=1250 r/min恒定不变的前提下，进行柱塞泵调压试验，（p=5.0～20.0 MPa），依据测点2的振动加速度信号，得到振动强度随压力变化的规律，相应的振动加速度有效值见表4-8；振动随压力变化的曲线如图4-32所示。

表4-8 压力对壳体振动的影响

由表4-2、图4-32可知，柱塞泵壳体振动强度随压力的升高而加强。

（2）转速与壳体振动 改变柱塞泵转速（500～1250 r/min），保持其他运行参数不变，由测点1测得不同转速下的振动加速度信号，相应的振动加速度有效值见表4-9；振动强度随转速变化的曲线如图4-33所示。

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图4-32 压力与壳体振动关系曲线

表4-9 转速对壳体振动强度的影响

图4-34～图4-37所示为柱塞泵在不同转速下，由测点1测得到的壳体振动的功率谱图。

图4-33 转速与壳体振动关系曲线

图4-34 壳体振动功率谱（n=500r/min）

图4-35 壳体振动功率谱（n=750r/min）

图4-36 壳体振动功率谱（n=1000r/min）

通过各转速下的功率谱谐波分析，可知：

功率谱线均为泵柱塞基频的谐波，且随转速的变化而发生偏移。测点1产生的振动加速度是由于柱塞泵内部激振源激化的结果。

随着转速的增加，壳体振动功率谱中柱塞基频高次谐波的能量增大。

图4-37 壳体振动功率谱（n=1250r/min）

柱塞泵壳体振动强度随压力的升高而加强。

柱塞的基频谐波随转速的变化而发生偏移，并且随着转速的增加，振动功率谱中柱塞基频高次谐波的能量变大。