【摘要】：液壓系統(tǒng)具有功率密度大、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛,管路是液壓系統(tǒng)中的重要組成部件,通常工作在高溫、高壓、強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境下,由多重激勵(lì)耦合作用而產(chǎn)生振動(dòng),由此引發(fā)的系統(tǒng)故障十分常見。因此,振動(dòng)與應(yīng)變研究是管路系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)與故障診斷的重要內(nèi)容。針對(duì)液壓管路的應(yīng)變檢測(cè)問題,本文基于光纖光柵傳感器建立了應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)。首先,建立液壓管路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并分析管路振動(dòng)特性;其次研究了光纖光柵的管路應(yīng)變檢測(cè)方法并建立檢測(cè)系統(tǒng);然后,利用該系統(tǒng)對(duì)測(cè)試管路在不同載荷作用下進(jìn)行應(yīng)變檢測(cè)與分析,驗(yàn)證光纖光柵應(yīng)變檢測(cè)的準(zhǔn)確性;最后,將應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于卡箍松動(dòng)故障識(shí)別中。論文的主要研究工作有:1.分析國(guó)內(nèi)外管路應(yīng)變檢測(cè)與光纖光柵傳感的研究現(xiàn)狀,針對(duì)現(xiàn)存的應(yīng)變檢測(cè)問題,結(jié)合光纖光柵傳感器的優(yōu)勢(shì),提出將光纖光柵傳感器應(yīng)用于管路應(yīng)變的分布式檢測(cè)中。2.根據(jù)光纖光柵應(yīng)變檢測(cè)原理,研究了光纖光柵的管路應(yīng)變檢測(cè)方法;針對(duì)管路在工作中的振動(dòng)狀態(tài)與應(yīng)變特征,分析了應(yīng)變檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法;討論了傳感器布置問題,并建立基于分布式FBG傳感的管路應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)。3.研究了光纖光柵應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)以及不同模擬工況下管路應(yīng)變檢測(cè)中的應(yīng)用,其測(cè)試結(jié)果表明:模態(tài)實(shí)驗(yàn)中,所獲取的固有頻率與加速度計(jì)測(cè)試結(jié)果相同,應(yīng)變模態(tài)振型與理論分析結(jié)果一致;在恒定壓力載荷下,管路產(chǎn)生軸向應(yīng)變,該應(yīng)變數(shù)值與內(nèi)壓成正比關(guān)系;在脈動(dòng)壓力作用下,應(yīng)變信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映壓力脈動(dòng)頻率;在基礎(chǔ)振動(dòng)激勵(lì)下,應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)管路振動(dòng)時(shí)的應(yīng)變分布狀態(tài)。4.研究了分布式光纖光柵應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)在管路卡箍松動(dòng)故障檢測(cè)中的應(yīng)用,在錘擊激勵(lì)與流體激勵(lì)作用下,分別測(cè)量管路在卡箍松動(dòng)前后應(yīng)變響應(yīng),通過分析應(yīng)變模態(tài)以及能量分布變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)卡箍松動(dòng)故障的判別。
【圖文】：

第 1 章 緒論1.1 課題的研究背景及意義液壓管路系統(tǒng)是壓力流體介質(zhì)的輸送工具，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸船舶動(dòng)力、礦山冶金以及工程機(jī)械等領(lǐng)域，如圖 1-1 所示。作為系統(tǒng)的重要組成部分，管路的可靠性是整個(gè)液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展液壓技術(shù)逐漸趨向于高速、高壓和大功率，液壓系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊問題受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注[1]。

壓力脈動(dòng)幅值與頻率下獲取管路表面應(yīng)變，通過與厚壁圓筒理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了用應(yīng)變片對(duì)壓力脈動(dòng)的頻率與幅值進(jìn)行檢測(cè)的準(zhǔn)確性。此外也有學(xué)者對(duì)于應(yīng)變片的工作環(huán)境、粘貼方式以及應(yīng)變測(cè)試中出現(xiàn)的問題開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究[16]。壓電薄膜是一種高分子智能材料，由于具有壓電性可作為傳感器使用，該類型傳感器的電壓靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬、機(jī)械加工性好[17]，常被應(yīng)用在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與智能結(jié)構(gòu)之中。2000 年，Bor-TsuenWang[18]等將壓電陶瓷 PZT 與PVDF 壓電薄膜傳感器粘貼于簡(jiǎn)單支撐板上，分別用作激勵(lì)源與應(yīng)變傳感器，成功對(duì)簡(jiǎn)支板進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試，，如圖 1-2 所示。2006 年，A.V.Shirinov[19]利用聚偏氟乙烯薄膜（PVDF）制作壓力傳感器，并研究其靈敏度、蠕變特性、響應(yīng)時(shí)間等，可用于腐蝕性介質(zhì)的壓力變化測(cè)量。2016 年，胡亞峰[20]等將 PVDF 傳感器標(biāo)定后，用于復(fù)合材料爆炸沖擊試驗(yàn)中彈性應(yīng)力波的測(cè)量，結(jié)果表明其動(dòng)態(tài)響應(yīng)靈敏準(zhǔn)確，與理論數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差小。但是壓電薄膜傳感器在形變時(shí)產(chǎn)生的電荷會(huì)從與薄膜連接的電路流失，只能對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量，因此在實(shí)際工程應(yīng)用中存在一定的范圍局限。第一階模態(tài)振型第二階模態(tài)振型
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH137;TH74

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4 張亞

本文編號(hào)：2631639