一种双运动自由度活塞泵振动测试方法与流程

本发明涉及流体机械，尤其涉及一种双运动自由度活塞泵振动测试方法。

背景技术：

1、泵是一种将机械能与流体压力能间进行相互转化的能量转换装置，通常用于输出高压流体。一般的活塞式、叶片式、齿轮式、螺杆式等传统泵，在工作过程中其机械结构的运动副主要为滑动摩擦方式，因而产生大量的摩擦能量损耗，并且零部件形状复杂，加工成本较高。

2、双运动自由度活塞泵将轴和活塞一体化设计，并利用活塞“周向旋转+轴向往复”双自由度运动原理实现连续的吸排油，省去了传统柱塞泵的配流盘结构。同时，采用对称式凸轮滚子结构替代滑靴斜盘结构，由原来滑动摩擦副转变为滚动摩擦，并且对称式的受力结构使得活塞在径向没有受力，省去了活塞与缸体、缸体与配流盘两个摩擦副，因而泵效率更高，也突破了滑动摩擦副对泵性能等方面的制约。

3、双运动自由度活塞泵由于其特殊的原理和结构，性能特性与传统结构的泵存在一定差异，要实现泵流量特性、压力特性及振动特性等性能参数的准确采集与分析，需要定制化设计的试验分析方法和系统。现有试验系统在实现高温试验、高速性能试验等方面存在不匹配性，振动测试方法也无法准确完成双运动自由度活塞泵振动特性采集及分析，对性能特性分析、模态分析有一定影响。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、根据本发明的一方面，提供了一种双运动自由度活塞泵振动测试方法，该双运动自由度活塞泵振动测试方法包括：

3、s1，通过有限元动力学特性分析得到双运动自由度活塞泵的系统模态振型，根据双运动自由度活塞泵的系统模态振型确定振动加速度测试点位；

4、s2，安装布置高温振动信号测试系统；

5、s3，分别从径向和轴向激励双运动自由度活塞泵待测样机，开启待测样机以额定工况运行，利用加速度传感器对待测样机进行径向和轴向的时域测试，数据采集系统采集振动信号并传输至数据分析系统；

6、s4，数据分析系统根据振动信号进行泵系统的模态参数识别及振动特性分析，获取待测样机各阶模态振型，确定系统各阶固有频率，获取高温工况下振动特性参数。

7、进一步地，在s1中，有限元动力学特性分析具体包括：建立双运动自由度活塞泵的有限元分析模型；确认待测样机技术状态，以工作转速作为分析输入条件，完成系统动力学特性分析，得到系统各阶模态振型。

8、进一步地，通过ansys或abaqus实现有限元分析。

9、进一步地，s2具体包括：将待测样机安装至样机安装平台，安装试验加载系统、介质温控及保护系统、介质循环系统、数据采集系统、数据分析系统、电气控制系统和上位机交互系统；振动加速度传感器安装至振动加速度测试点位，振动加速度传感器通过数据采集系统与数据分析系统进行数据交互。

10、进一步地，在s3中，采用力锤分别从径向和轴向激励待测样机。

11、进一步地，在s4中，利用dasp振动分析软件对采集到的振动信号进行均值和快速傅里叶变换处理，得到时域特性和频域特性曲线，识别泵系统的模态参数，获取各阶模态振型。

12、进一步地，在获取待测样机各阶模态振型后，双运动自由度活塞泵振动测试方法还包括：根据待测样机各阶模态振型修正s1中有限元动力学特性分析仿真获取的系统模态振型，调整振动加速度测试点位。

13、根据本发明的另一方面，提供了一种双运动自由度活塞泵振动测试系统，该双运动自由度活塞泵振动测试系统采用如上所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法进行双运动自由度活塞泵振动测试。

14、进一步地，双运动自由度活塞泵振动测试系统包括：样机安装平台、振动加速度传感器、试验加载系统、介质温控及保护系统、介质循环系统、数据采集系统、数据分析系统、电气控制系统和上位机交互系统：样机安装平台用于安装待测样机；振动加速度传感器安装至振动加速度测试点位；试验加载系统用于分别从径向和轴向激励待测样机；介质温控及保护系统用于调整设置待测样机的环境温度，介质循环系统用于实现温控介质的循环控制；数据采集系统采集振动加速度传感器获取的振动信号并传输至数据分析系统，数据分析系统通过上位机交互系统实现与外界的数据交互；电气控制系统用于振动测试系统的电气控制。

15、应用本发明的技术方案，提供了一种双运动自由度活塞泵振动测试方法，该双运动自由度活塞泵振动测试方法通过有限元模态分析、振动加速度测试点布置、待测样机激励测试、振动参数识别分析等步骤，完成双运动自由度活塞泵振动测试，可以有效识别双运动自由度活塞泵的系统模态特性参数，通过试验手段得到待测样机在高温等工况下的振动特性，有效提高了测试效率和数据准确度，确保高温状态系统的稳定运行。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中振动测试方法无法对双运动自由度活塞泵进行准确有效的振动测试的技术问题。

技术特征：

1.一种双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，所述双运动自由度活塞泵振动测试方法包括：

2.根据权利要求1所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，在s1中，有限元动力学特性分析具体包括：建立双运动自由度活塞泵的有限元分析模型；确认待测样机技术状态，以工作转速作为分析输入条件，完成系统动力学特性分析，得到系统各阶模态振型。

3.根据权利要求1或2所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，通过ansys或abaqus实现有限元分析。

4.根据权利要求1所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，s2具体包括：将待测样机安装至样机安装平台，安装试验加载系统、介质温控及保护系统、介质循环系统、数据采集系统、数据分析系统、电气控制系统和上位机交互系统；振动加速度传感器安装至振动加速度测试点位，振动加速度传感器通过数据采集系统与数据分析系统进行数据交互。

5.根据权利要求1所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，在s3中，采用力锤分别从径向和轴向激励待测样机。

6.根据权利要求1所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，在s4中，利用dasp振动分析软件对采集到的振动信号进行均值和快速傅里叶变换处理，得到时域特性和频域特性曲线，识别泵系统的模态参数，获取各阶模态振型。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，在获取待测样机各阶模态振型后，双运动自由度活塞泵振动测试方法还包括：根据待测样机各阶模态振型修正s1中有限元动力学特性分析仿真获取的系统模态振型，调整振动加速度测试点位。

8.一种双运动自由度活塞泵振动测试系统，其特征在于，所述双运动自由度活塞泵振动测试系统采用如权利要求1至7中任一项所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法进行双运动自由度活塞泵振动测试。

9.根据权利要求8所述的双运动自由度活塞泵振动测试方法，其特征在于，所述双运动自由度活塞泵振动测试系统包括：样机安装平台、振动加速度传感器、试验加载系统、介质温控及保护系统、介质循环系统、数据采集系统、数据分析系统、电气控制系统和上位机交互系统：所述样机安装平台用于安装待测样机；所述振动加速度传感器安装至振动加速度测试点位；所述试验加载系统用于分别从径向和轴向激励待测样机；所述介质温控及保护系统用于调整设置待测样机的环境温度，所述介质循环系统用于实现温控介质的循环控制；所述数据采集系统采集所述振动加速度传感器获取的振动信号并传输至所述数据分析系统，所述数据分析系统通过所述上位机交互系统实现与外界的数据交互；所述电气控制系统用于振动测试系统的电气控制。

技术总结
本发明提供了一种双运动自由度活塞泵振动测试方法，包括：S1，通过有限元动力学特性分析得到双运动自由度活塞泵的系统模态振型，根据双运动自由度活塞泵的系统模态振型确定振动加速度测试点位；S2，安装布置高温振动信号测试系统；S3，分别从径向和轴向激励双运动自由度活塞泵待测样机，开启待测样机以额定工况运行，利用加速度传感器对待测样机进行径向和轴向的时域测试，数据采集系统采集振动信号并传输至数据分析系统；S4，数据分析系统根据振动信号进行泵系统的模态参数识别及振动特性分析，获取待测样机各阶模态振型，确定系统各阶固有频率，获取高温工况下振动特性参数。本发明有效提高了测试效率和数据准确度，确保高温状态系统稳定运行。

技术研发人员：黄叶青,王灵锋,潘成剑,孙健博,郭明,关成启
受保护的技术使用者：北京空天技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12