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湿式离合器换段过程液压系统故障机理分析与诊断方法研究

王正幸 鲁植雄 陈元

王正幸, 鲁植雄, 陈元. 湿式离合器换段过程液压系统故障机理分析与诊断方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(6): 849-856. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200423
引用本文: 王正幸, 鲁植雄, 陈元. 湿式离合器换段过程液压系统故障机理分析与诊断方法研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(6): 849-856. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200423
WANG Zhengxing, LU Zhixiong, CHEN Yuan. Mechanism Analysis and Diagnosis Method of Hydraulic System Fault in Wet Clutch Changing Stage[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(6): 849-856. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200423
Citation: WANG Zhengxing, LU Zhixiong, CHEN Yuan. Mechanism Analysis and Diagnosis Method of Hydraulic System Fault in Wet Clutch Changing Stage[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(6): 849-856. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200423

湿式离合器换段过程液压系统故障机理分析与诊断方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200423
基金项目: 

国家重点研发专项 2016YFD0701103

南京农业大学科研启动基金项目 689-RCQD2003-0603

拖拉机动力系统国家重点实验室开放课题项目 SKT2022006

详细信息
    作者简介:

    王正幸(1996-), 硕士研究生, 研究方向为汽车电子控制技术, 1453405985@qq.com

    通讯作者:

    鲁植雄, 教授, 博士生导师, 博士,luzx@njau.edu.cn

  • 中图分类号: TG156

Mechanism Analysis and Diagnosis Method of Hydraulic System Fault in Wet Clutch Changing Stage

  • 摘要: 为了预测一定负载下, 液压机械无级变速器(简称HMCVT)湿式离合器由于液压系统压力、流量脉动使得主从动轴长时间产生较大转速差而一直处于滑摩状态, 导致湿式离合器换段不理想的问题。通过分析液压系统故障形成机理, 利用AMESim搭建湿式离合器液压系统, 模拟注入故障类型, 进行时域特征提取, 提出量子粒子群(QPSO)优化BP神经网络权值、阈值的算法对湿式离合器液压系统进行故障诊断, 提升该系统的诊断效率与诊断精度, 并结合台架试验验证该算法的准确性。研究结果表明: QPSO算法优化BP神经网络的故障诊断算法故障识别率高, 算法具有更高的收敛精度及收敛速度, 研究结果为设计拖拉机HMCVT的故障自诊断系统提供理论参考以及工程开发思路。
  • 图  1  湿式离合器液压系统模型图

    图  2  不同故障状态下的转速差

    图  3  故障诊断结果

    图  4  算法收敛曲线

    图  5  湿式离合器液压系统台架

    图  6  实际故障点

    图  7  部分流量、压力原始数据

    图  8  故障诊断结果

    表  1  C1离合器内部参数表

    参数 数值
    盘片数z 5
    活塞外径r1/mm 196
    活塞内径r0/mm 174
    摩擦片外径R1/mm 198
    摩擦片内径R0/mm 165
    动摩擦系数μs 1.1
    活塞最大行程/mm 2
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    表  2  故障注入参数表

    故障状态 故障源 故障描述 模拟故障参数
    Y1 换段电磁阀阀芯卡滞 x
    换段不理想 Y2 溢流阀阻尼孔堵塞故障 D
    Y3 液压系统泄露 k
    Y4 过滤器堵塞故障 d
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    表  3  时域特征参数

    特征参数 表达式 备注
    有效值
    峰值因子
    峭度因子 Xi是采集信号X的第i个值, N为样本总量
    脉冲因子
    波形因子
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    表  4  试验设备

    试验设备 型号种类 基本参数
    液压齿轮泵 HGP-1A-F6R 额定排量6 cc/rev
    驱动电机 CNS2934 额定转速1 430 r/min
    溢流阀 海德福斯RV08-20 调压范围为6.9~75.86 bar
    换段电磁阀 海德福斯SV38-30 额定工作压力207 bar
    节流阀 FRIA-05-2RP 额定工作压力240 bar
    过滤器 - -
    发动机 道依茨TCD2013L062V 额定转速2 300 r/min
    电涡流测功机 DW250 最高吸收功率250 kW
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    表  5  试验结果对照表

    预测失误组 BP PSO-BP QPSO-BP
    预测值 期望值 预测值 期望值 预测值 期望值
    第2组液压系统泄露故障 0.19 0 0.16 0 0.06 0
    0.31 0 0.29 0 0.14 0
    0.33 0 0.43 0 0.08 0
    0.07 0 0.03 0 0.01 0
    0.10 1 0.09 1 0.71 1
    第40组溢流阀阻尼孔堵塞 0.17 0 0.19 0 0.09 0
    0.10 0 0.16 0 0.0 0
    0.42 0 0.43 0 0.69 0
    0.26 1 0.15 1 0.13 1
    0.05 0 0.07 0 0.04 0
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  • 收稿日期:  2020-10-08
  • 刊出日期:  2022-06-25

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