一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法及系统与流程

1.本技术涉及但不限于检测技术领域，尤指一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法及系统。


背景技术：

2.飞机轴向柱塞泵滑靴是关键核心部件，其工作性能和工作状态直接影响到飞机飞行安全和执行任务的能力。
3.由于目前飞机轴向柱塞泵滑靴部件缺乏科学有效的状态管理方法，造成飞机轴向柱塞泵一直采用定期地面更换维修方式，以及造成难以预防重大故障发生的现状。另外，由于目前飞机轴向柱塞泵滑靴部件的工作环境恶劣，负载交替变化，其状态只有通过地面人工检查方式才能确认，决策准确率低下，难以满足飞机轴向柱塞泵视情维修要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法及系统，以解决飞机轴向柱塞泵滑靴部件，由于目前通常采用地面人工检查方式确认状态，决策准确率低下，难以满足飞机轴向柱塞泵视情维修要求的问题。
5.本发明的技术方案：本发明实施例提供一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法，包括：
6.获取无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号，并根据所述第一振动信号和频率特征信息计算所述无磨损泵的第一功率谱特征信息；
7.获取被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号，并根据所述第二振动信号和所述频率特征信息计算所述被测泵的第二功率谱特征信息；其中，所述频率特征信息是根据所述无磨损泵或所述被测泵的工作参数计算得到的，所述无磨损泵的工作参数与所述被测泵的工作参数相同，所述频率特征信息包括基频值、二倍频值和三倍频值，所述工作参数包括工作转速和柱塞数；
8.根据所述无磨损泵的第一功率谱特征信息、所述被测泵的第二功率谱特征信息和预设状态标尺确定所述被测泵的磨损状态；所述磨损状态包括无磨损、轻微磨损、中度磨损和严重磨损。
9.可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述频率特征信息的计算方法为：
10.f1＝n
×
m；
11.f2＝2
×
f1；
12.f3＝3
×
f1；
13.其中，f1为所述基频值，n为所述工作转速，m为所述柱塞数，f2为所述二倍频值，f3为所述三倍频值。
14.可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述获取无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号，并根据所述第一振动信号和频率特征信息计算所述无磨损泵的第一功率谱特征信息，包括：
15.利用振动加速度传感器采集所述无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号；
16.计算所述第一振动信号的第一振动功率谱；
17.根据所述第一振动功率谱绘制第一振动功率谱图；
18.根据所述第一振动功率谱图和所述频率特征信息计算所述第一功率谱特征信息。
19.可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述第一功率谱特征信息包括无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值和三倍频处能量值；所述第一功率谱特征信息的计算方法为：
[0020][0021][0022]
其中，e
20
表示无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值；f2表示所述二倍频值；i表示频率；vi表示所述第一振动功率谱图的频率i处的幅值；e
30
表示无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的三倍频处能量值；f3表示所述三倍频值。
[0023]
可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述获取被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号，并根据所述第二振动信号和所述频率特征信息计算所述被测泵的第二功率谱特征信息，包括：
[0024]
利用振动加速度传感器采集所述被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号；
[0025]
计算所述第二振动信号的第二振动功率谱；
[0026]
根据所述第二振动功率谱绘制第二振动功率谱图；
[0027]
根据所述第二振动功率谱图和所述频率特征信息计算所述第二功率谱特征信息。
[0028]
可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述第二功率谱特征信息包括被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值和三倍频处能量值；所述第二功率谱特征信息的计算方法为：
[0029][0030][0031]
其中，e2表示被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值；f2表示所述二倍频值；i表示频率；vi′
表示所述第二振动功率谱图的频率i处的幅值；e3表示被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的三倍频处能量值；f3表示所述三倍频值。
[0032]
可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述根据所述第一功率谱特征信息、所述第二功率谱特征信息和预设状态标尺确定所述被测泵的磨损状态，包括：
[0033]
根据所述第一功率谱特征信息和所述第二功率谱特征信息计算状态评估值；
[0034]
根据所述状态评估值和预设状态标尺确定所述被测泵的磨损状态。
[0035]
可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述状态评估值的计算方法为：
[0036][0037]
其中，kf表示所述状态评估值；e2表示所述第二功率谱特征信息中的二倍频处能量值；e3表示所述第二功率谱特征信息中的三倍频处能量值；e
20
表示所述第一功率谱特征信息中的二倍频处能量值；e
30
表示所述第一功率谱特征信息中的三倍频处能量值。
[0038]
可选地，如上所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法中，所述预设状态标尺包括：第一预设值、第二预设值、第三预设值，且所述第三预设值大于所述第二预设值，所述第二预设值大于所述第一预设值；所述根据所述状态评估值和预设状态标尺得到被测泵的磨损状态，包括：
[0039]
若所述状态评估值小于所述预设状态标尺的第一预设值时，所述被测泵磨损状态为无磨损；
[0040]
若所述状态评估值小于所述预设状态标尺的第二预设值、且所述状态评估值大于或等于所述第一预设值时，所述被测泵的磨损状态为轻微磨损；
[0041]
若所述状态评估值小于所述预设状态标尺的第三预设值、且所述状态评估值大于或等于所述第二预设值时，所述被测泵的磨损状态为中度磨损；
[0042]
若所述状态评估值大于或等于所述预设状态标尺的第三预设值时，所述被测泵的磨损状态为严重磨损。
[0043]
本发明实施例还提供一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统，所述状态检测系统用于执行如上述任一项所述的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法，所述状态检测系统包括：
[0044]
第一计算单元，用于获取无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号，并根据所述第一振动信号和频率特征信息计算所述无磨损泵的第一功率谱特征信息；
[0045]
第二计算单元，用于获取被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号，并根据所述第二振动信号和所述频率特征信息计算所述被测泵的第二功率谱特征信息；其中，所述频率特征信息是根据所述无磨损泵或所述被测泵的工作参数计算得到的；所述无磨损泵的工作参数与所述被测泵的工作参数相同；所述频率特征信息包括基频值、二倍频值和三倍频值；所述工作参数包括工作转速和柱塞数；
[0046]
状态确定单元，用于根据所述第一计算单元计算得到的第一功率谱特征信息、所述第二计算单元计算得到的第二功率谱特征信息和预设状态标尺确定所述被测泵的磨损状态；所述磨损状态包括无磨损、轻微磨损、中度磨损和严重磨损。
[0047]
本发明的有益效果：本发明实施例提供一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法及系统，首先计算获取到无磨损泵的滑靴侧部表面的第一功率谱特征信息和被测泵的
滑靴侧部表面的第二功率谱特征信息，根据第一功率谱特征信息和第二功率谱特征信息与预设状态标尺进行比较，确定出被测泵的磨损状态；其中，采用与被测泵型号相同的无磨损泵进行测量，获得作为基准特征信息的第一功率谱特征信息，每个被测泵的磨损状态都可以采用最初获取的基准特征信息进行比较。本发明实施例提供的滑靴部件的状态检测方法，能够提高飞机轴向柱塞泵滑靴部件状态检测的准确率，实现飞机轴向柱塞泵滑靴部件的精细化状态管理。
附图说明
[0048]
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
[0049]
图1为本发明实施例提供的一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法的流程图；
[0050]
图2为本发明实施例提供的一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0052]
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0053]
针对飞机轴向柱塞泵滑靴部件，由于目前通常采用地面人工检查方式确认状态，决策准确率低下，难以满足飞机轴向柱塞泵视情维修要求的问题；基于上述问题，由于目前飞机轴向柱塞泵滑靴部件缺乏科学有效的状态管理方法，造成飞机轴向柱塞泵一直采用定期地面更换维修方式，以及造成难以预防重大故障发生的现状。
[0054]
本发明实施例提出了一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法及系统，能够提高飞机轴向柱塞泵滑靴部件状态检测的准确率，实现飞机轴向柱塞泵滑靴部件的精细化状态管理。
[0055]
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0056]
图1为本发明实施例提供的一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法的流程图。如图1所示，本发明提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法，可以包括如下步骤：
[0057]
步骤100：获取无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号，并根据第一振动信号和频率特征信息计算该无磨损泵的第一功率谱特征信息。
[0058]
步骤200：获取被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号，并根据第二振动信号和频率特征信息计算被测泵的第二功率谱特征信息。
[0059]
需要说明的是，在本发明实施例中，无磨损泵和被测泵采用同一厂家同一型号的
柱塞泵，无磨损泵为未使用过的柱塞泵，作为基准进行测量，被测泵可以是一个或多个经过使用的柱塞泵。另外，本发明实施例中的频率特征信息是柱塞泵的固有属性信息，该频率特征信息是根据无磨损泵或被测泵的工作参数计算得到的，且无磨损泵的工作参数与被测泵的工作参数相同。具体实施中，本发明实施例中的频率特征信息可以包括基频值、二倍频值和三倍频值；工作参数包括工作转速和柱塞数。
[0060]
步骤300：根据无磨损泵的第一功率谱特征信息、被测泵的第二功率谱特征信息和预设状态标尺确定被测泵的磨损状态；磨损状态包括无磨损、轻微磨损、中度磨损和严重磨损。
[0061]
需要说明的是，该步骤中的预设状态标尺为经验值；另外，上述已经说明本发明实施例中的被测泵可以为经过使用的多个柱塞泵，在进行步骤300中的磨损状态确认时，针对每个被测泵，分别根据第一功率谱特征信息，本测泵的第二功率谱特征信息和预设状态标尺，确定出本被测泵的磨损状态。
[0062]
在本发明实施例中，上述步骤100和步骤200中所使用到的频率特征信息的计算方法，具体可以为：
[0063]
f1＝n
×
m；
[0064]
f2＝2
×
f1；
[0065]
f3＝3
×
f1；
[0066]
其中，f1为基频值，n为工作转速，m为柱塞数，f2为所述二倍频值，f3为所述三倍频值。
[0067]
举例来说，以某轴向柱塞泵工作转速3000r/min、柱塞数9为例予以示出，上述频率特征信息的具体计算方式如下：
[0068]
基频值f1＝3000/60
×
9＝450hz；
[0069]
二倍频值f2＝2
×
450＝900hz；
[0070]
三倍频值f3＝3
×
450＝1350hz。
[0071]
在本发明实施例的一种实现方式中，上述步骤100的具体实施过程，可以包括：
[0072]
步骤110，利用振动加速度传感器采集无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号；
[0073]
步骤120，计算第一振动信号的第一振动功率谱；
[0074]
步骤130，根据第一振动功率谱绘制第一振动功率谱图；
[0075]
步骤140，根据第一振动功率谱图和频率特征信息计算第一功率谱特征信息。
[0076]
本发明实施例中的第一功率谱特征信息具体包括无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值和三倍频处能量值；在该实现方式中，步骤140中第一功率谱特征信息的计算方法可以为：
[0077][0078][0079]
其中，e
20
表示无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值；f2表示所述
二倍频值；i表示频率；vi表示所述第一振动功率谱图的频率i处的幅值；e
30
表示无磨损泵滑靴侧部表面振动功率谱的三倍频处能量值；f3表示所述三倍频值。
[0080]
该实现方式在具体实施方式中，通过安装在正常泵(即无磨损泵)滑靴侧部表面的振动加速度传感器，首先选取设定时间段(如2秒)的正常泵滑靴侧部表面振动信号，并计算其振动功率谱，绘制振动功率谱图(横坐标为频率，纵坐标为幅值)，然后针对预设的二倍频值、三倍频值在功率谱线中获取对应的二倍频处能量值、三倍频处能量值。
[0081]
在本发明实施例的另一种实现方式中，上述步骤200的具体实施过程，可以包括：
[0082]
步骤210，利用振动加速度传感器采集被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号；
[0083]
步骤220，计算第二振动信号的第二振动功率谱；
[0084]
步骤230，根据第二振动功率谱绘制第二振动功率谱图；
[0085]
步骤240，根据第二振动功率谱图和频率特征信息计算第二功率谱特征信息。
[0086]
本发明实施例中的第二功率谱特征信息包括被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值和三倍频处能量值。在该实现方式中，第二功率谱特征信息的具体计算方法可以为：
[0087][0088][0089]
其中，e2表示被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的二倍频处能量值；f2表示二倍频值；i表示频率；vi′
表示第二振动功率谱图的频率i处的幅值；e3表示被测泵滑靴侧部表面振动功率谱的三倍频处能量值；f3表示三倍频值。
[0090]
具体的，通过安装在被测泵滑靴侧部表面的振动加速度传感器，首先选取设定时间段(如2秒)的被测泵滑靴侧部表面振动信号，并计算其振动功率谱，绘制振动功率谱图(横坐标为频率，纵坐标为幅值)，然后针对预设的二倍频值、三倍频值在功率谱线中获取对应的二倍频处能量值、三倍频处能量值。
[0091]
在本发明实施例的又一种实现方式中，上述步骤300的具体实施过程，可以包括：
[0092]
步骤310，根据第一功率谱特征信息和第二功率谱特征信息计算状态评估值；
[0093]
步骤320，根据状态评估值和预设状态标尺确定被测泵的磨损状态。
[0094]
该实现方式在具体实施中，步骤310中状态评估值的具体计算方法可以为：
[0095][0096]
其中，kf表示所述状态评估值；e2表示所述第二功率谱特征信息中的二倍频处能量值；e3表示所述第二功率谱特征信息中的三倍频处能量值；e
20
表示所述第一功率谱特征信息中的二倍频处能量值；e
30
表示所述第一功率谱特征信息中的三倍频处能量值。
[0097]
本发明上述实施例中已经说明，预设状态标尺可以为经验值，例如，该实现方式中预设状态标尺具体包括：第一预设值、第二预设值、第三预设值，且第三预设值大于第二预设值，第二预设值大于第一预设值。相应地，该实现方式中，上述步骤320中磨损状态检测的
具体实施方式，可以包括以下几种情况分别对应的磨损状态：
[0098]
磨损状态1，若状态评估值小于预设状态标尺的第一预设值时，被测泵磨损状态为无磨损；
[0099]
磨损状态2，若状态评估值小于预设状态标尺的第二预设值且状态评估值大于或等于第一预设值时，被测泵的磨损状态为轻微磨损；
[0100]
磨损状态3，若状态评估值小于预设状态标尺的第三预设值且状态评估值大于或等于第二预设值时，被测泵的磨损状态为中度磨损；
[0101]
磨损状态4，若状态评估值大于或等于预设状态标尺的第三预设值时，被测泵的磨损状态为严重磨损。
[0102]
举例来说，依据轴向柱塞泵滑靴部件工作状态的不同，将其健康状态(即上述磨损状态)划分四个等级：正常(无磨损)、轻微磨损、中度磨损和严重磨损。每个磨损状态等级定义如下：
[0103]
正常：滑靴部件没有磨损，滑靴侧部表面振动信号均远离警告值，并且没有不良记录，能很好地正常使用或完成各种任务，无需做任何维护工作。
[0104]
轻微磨损：滑靴部件发生轻微磨损，滑靴侧部表面振动有一定增加，造成轴向柱塞泵总体性能有所下降，但不会影响正常使用，按计划进行维护并加强监控。
[0105]
中度磨损：滑靴部件发生中度磨损，滑靴侧部表面振动有明显增大，造成轴向柱塞泵性能退化，有劣化的趋势，有少量不良工况记录，还可以继续使用，可考虑在计划维护时间点前实施维修活动。
[0106]
严重磨损：滑靴部件发生严重磨损，滑靴侧部表面振动严重，造成轴向柱塞泵性能严重退化，劣化趋势明显，不良工况增加，如果继续使用会造成人员伤亡或事故发生，需立即进行修理。
[0107]
本发明实施例在实际应用中，健康标尺(即预设状态标尺)可用k
fv1
、k
fv2
、k
fv3
三个常值进行区分，这三个常值具体数值的大小可依据轴向柱塞泵滑靴部件的结构特征、材料、工艺、使用要求及试验验证等因素确定，数值越大，表示系统健康状态越差，可用程度越低。依据划分的四个等级(正常、轻微磨损、中度磨损和严重磨损)，相对应的可用度范围为(0.0～k
fv1
，k
fv1
～k
fv2
，k
fv2
～k
fv3
，k
fv3
以上)。在一个具体实施中，上述三个常值的具体数值的取值例如为：k
fv1
＝2.0，k
fv2
＝4.0,k
fv3
＝5.4。
[0108]
需要说明的是，上述实施例中，以预设状态标尺中包括三个常值(即从小到大的预设值)所划分出四个数值区间，用于区分轴向柱塞泵滑靴部件的磨损状态的四个等级为例进行说明。本发明实施例在具体实施中，若柱塞泵滑靴部件的磨损状态的等级划分为五个或三个，相应的，可以在预设状态标尺中设置四个预设值或两个预设值。
[0109]
本发明实施例提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法，首先计算获取到无磨损泵的滑靴侧部表面的第一功率谱特征信息和被测泵的滑靴侧部表面的第二功率谱特征信息，根据第一功率谱特征信息和第二功率谱特征信息与预设状态标尺进行比较，确定出被测泵的磨损状态；其中，采用与被测泵型号相同的无磨损泵进行测量，获得作为基准特征信息的第一功率谱特征信息，每个被测泵的磨损状态都可以采用最初获取的基准特征信息进行比较。本发明实施例提供的滑靴部件的状态检测方法，能够提高飞机轴向柱塞泵滑靴部件状态检测的准确率，实现飞机轴向柱塞泵滑靴部件的精细化状态管理。
[0110]
基于本发明实施例提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法，本发明实施例还提供一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统，该状态检测系统用于执行本发明上述各实施例提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测方法。
[0111]
图2为本发明实施例提供的一种飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统，可以包括：第一计算单元、第二计算单元和状态确定单元。
[0112]
如图2所示状态检测系统的结构中，本发明实施例中的第一计算单元，用于获取无磨损泵的滑靴侧部表面的第一振动信号，并根据所获取的第一振动信号和频率特征信息计算无磨损泵的第一功率谱特征信息。
[0113]
本发明实施例中的第二计算单元，用于获取被测泵的滑靴侧部表面的第二振动信号，并根据第二振动信号和频率特征信息计算被测泵的第二功率谱特征信息。
[0114]
需要说明的是，在本发明实施例中，无磨损泵和被测泵采用同一厂家同一型号的柱塞泵，无磨损泵为未使用过的柱塞泵，作为基准进行测量，被测泵可以是一个或多个经过使用的柱塞泵。另外，本发明实施例中的频率特征信息是柱塞泵的固有属性信息，该频率特征信息是根据无磨损泵或被测泵的工作参数计算得到的，且无磨损泵的工作参数与被测泵的工作参数相同。具体实施中，本发明实施例中的频率特征信息可以包括基频值、二倍频值和三倍频值；工作参数包括工作转速和柱塞数。
[0115]
本发明实施例中的状态确定单元，用于根据第一计算单元计算得到的第一功率谱特征信息、第二计算单元计算得到的第二功率谱特征信息和预设状态标尺确定被测泵的磨损状态。
[0116]
与上述状态检测方法中各实施例类似地，本发明实施例中的磨损状态也可以划分为四个等级，具体为：无磨损、轻微磨损、中度磨损和严重磨损。
[0117]
需要说明的是，本发明实施例中，第一计算单元计算无磨损泵的第一功率谱特征信息的具体实现方式，第二计算单元计算被测泵的第二功率谱特征信息的具体实现方式，以及状态确定单元确定被测泵的磨损状态的具体实现方式，在上述实施例中已经详细说明，故在此不再赘述。
[0118]
采用本发明实施例提供的飞机轴向柱塞泵滑靴部件的状态检测系统，具有如下有益效果：
[0119]
(1)采用本发明实施例提供的状态检测系统对滑靴部件进行实时状态检测，能够预防飞机轴向柱塞泵发生重大故障，提高了轴向柱塞泵的使用寿命，对于实现飞机轴向柱塞泵视情维修提供了一种有效的健康状态管理方法；
[0120]
(2)本发明实施例中对滑靴部件进行实时状态检测方式，能够提高飞机轴向柱塞泵滑靴部件状态检测的准确率，实现飞机轴向柱塞泵滑靴部件的精细化状态管理。
[0121]
本发明说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0122]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭
露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。