[發明專利]伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910340430.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110242637A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 趙秀栩;王繼政;陳鵬
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F15B15/14
• 分類號: F15B15/14;F15B15/20;F16J1/12;F16J15/06;F16J15/3296;G01D5/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

1.伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置，其特征在于：在不影響液壓往復密封性能的前提下，對活塞和活塞桿進行結構改進，具體是將整體式的活塞分解為多零件組合的組裝式活塞，同時將活塞桿制成中空，方便在中空腔中鋪設光纖光柵傳感器，用于監測往復密封件的接觸應變信號，對活塞密封的磨損狀態進行直接監測。

2.根據權利要求1所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置，其特征在于活塞結構中：設有用于裝配和固定導向套的右活塞環(15)和左活塞環(27)，背向組裝的前導向套(26)和后導向套(22)，以及由一個滑軌電阻和一個接觸游標組成的電位計式位移傳感器(20)；滑軌電阻裝在耐久滑軌中，耐久滑軌是一個帶有導電塑封鋁質元件，固定在油缸尾部缸頭內，接觸游標裝在活塞桿內并和其一起移動，接觸游標的兩個電刷與耐久滑軌一起形成閉合回路；前導向套(26)用于裝配有桿腔端密封圈，該前導向套開有便于光纖引出的小孔(4)，后導向套(22)用于裝配無桿腔端密封圈。

3.根據權利要求2所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置，其特征在于有桿腔端密封圈包括靜密封(9)、第一靜密封(10)、靜密封(29)和第一靜密封(30)，無桿腔端密封圈包括第二靜密封(16)和第二靜密封(36)；電位計式位移傳感器(20)通過在右端缸蓋(18)與安裝在活塞桿中的部分相連通，右端缸蓋(18)和缸筒(28)裝配在一起，通過無桿腔油孔(19)為伺服液壓缸無桿腔提供壓力油的進出通道；無桿腔壓力傳感器(35)安裝在右端缸蓋(18)的外表面，并與無桿腔油孔(19)相連通。

4.根據權利要求2所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置，其特征在于：活塞桿通過左內缸蓋(32)和左外缸蓋(31)和缸筒(28)裝配在一起，活塞桿尾端通過鍵(24)與左活塞環(27)連接，活塞桿尾端端部通過鎖母(17)鎖緊；第一活塞動密封(11)和左導向環(13)通過前導向套(26)和左活塞環(27)裝配在活塞桿上，第二活塞動密封(21)和右導向環(23)通過后導向套(22)和右活塞環(15)裝配在活塞桿上。

5.根據權利要求4所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測裝置，其特征在于：設有分別裝配在左內缸蓋(32)內相應槽中的擋塵圈(6)、活塞桿動密封(7)，在伺服缸的工作過程中提供壓力油進出通道的有桿腔油孔(8)，活塞桿軸向定位器(33)和有桿腔壓力傳感器(34)安裝在左外端蓋表面，并與有桿腔油孔(8)相連通。

6.伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測方法，其特征在于：通過對伺服液壓缸往復密封槽表面的應變和溫度、工作容腔壓力、往復運動速度的在線測量，實現對伺服液壓缸往復密封件磨損狀態的監測，在監測過程中，通過光纖光柵傳感信號監測伺服液壓缸往復密封件的接觸狀態變化，通過流體壓力信號和伺服液壓缸往復位移信號監測伺服液壓缸往復密封件的泄漏狀態變化，采用信息融合的方法識別伺服液壓缸往復密封件的磨損狀態。

7.根據權利要求6所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測方法，其特征在于：采用多種傳感器監測往復密封件的接觸應變、工作容腔壓力和往復運動速度，同時結合FBG解調儀、工控機和NI采集卡對各傳感器的數值進行實時采集和存儲，再結合小波包理論或經驗模態分解等方法對各傳感器信號進行分析和處理，提取能反映密封件磨損狀態的特征指標，采用智能算法即可對密封件的磨損狀態進行判斷。

8.根據權利要求7所述的伺服液壓缸往復密封件磨損狀態監測方法，其特征在于：采用光纖光柵傳感器對往復密封件的接觸狀態進行監測，采用壓力傳感器對油液壓力進行監測，通過壓力傳感器獲取油液壓力信號，通過位移傳感器獲取活塞桿位移信號，通過計算機對這些傳感信號進行特征提取，通過小波包分析或經驗模態分解方法對各傳感器信號進行特征提取，結合隨機森林算法對不同磨損狀態下的特征數據樣本進行學習，使其具備對實際工作過程中往復密封件的磨損狀態進行準確判斷的能力，從而在伺服液壓缸實際工作過程及時準確地判斷液壓往復密封件的磨損狀態。