[发明专利]伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置及方法

权利要求书

1.伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置，其特征在于：在不影响液压往复密封性能的前提下，对活塞和活塞杆进行结构改进，具体是将整体式的活塞分解为多零件组合的组装式活塞，同时将活塞杆制成中空，方便在中空腔中铺设光纤光栅传感器，用于监测往复密封件的接触应变信号，对活塞密封的磨损状态进行直接监测。

2.根据权利要求1所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置，其特征在于活塞结构中：设有用于装配和固定导向套的右活塞环(15)和左活塞环(27)，背向组装的前导向套(26)和后导向套(22)，以及由一个滑轨电阻和一个接触游标组成的电位计式位移传感器(20)；滑轨电阻装在耐久滑轨中，耐久滑轨是一个带有导电塑封铝质元件，固定在油缸尾部缸头内，接触游标装在活塞杆内并和其一起移动，接触游标的两个电刷与耐久滑轨一起形成闭合回路；前导向套(26)用于装配有杆腔端密封圈，该前导向套开有便于光纤引出的小孔(4)，后导向套(22)用于装配无杆腔端密封圈。

3.根据权利要求2所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置，其特征在于有杆腔端密封圈包括静密封(9)、第一静密封(10)、静密封(29)和第一静密封(30)，无杆腔端密封圈包括第二静密封(16)和第二静密封(36)；电位计式位移传感器(20)通过在右端缸盖(18)与安装在活塞杆中的部分相连通，右端缸盖(18)和缸筒(28)装配在一起，通过无杆腔油孔(19)为伺服液压缸无杆腔提供压力油的进出通道；无杆腔压力传感器(35)安装在右端缸盖(18)的外表面，并与无杆腔油孔(19)相连通。

4.根据权利要求2所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置，其特征在于：活塞杆通过左内缸盖(32)和左外缸盖(31)和缸筒(28)装配在一起，活塞杆尾端通过键(24)与左活塞环(27)连接，活塞杆尾端端部通过锁母(17)锁紧；第一活塞动密封(11)和左导向环(13)通过前导向套(26)和左活塞环(27)装配在活塞杆上，第二活塞动密封(21)和右导向环(23)通过后导向套(22)和右活塞环(15)装配在活塞杆上。

5.根据权利要求4所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测装置，其特征在于：设有分别装配在左内缸盖(32)内相应槽中的挡尘圈(6)、活塞杆动密封(7)，在伺服缸的工作过程中提供压力油进出通道的有杆腔油孔(8)，活塞杆轴向定位器(33)和有杆腔压力传感器(34)安装在左外端盖表面，并与有杆腔油孔(8)相连通。

6.伺服液压缸往复密封件磨损状态监测方法，其特征在于：通过对伺服液压缸往复密封槽表面的应变和温度、工作容腔压力、往复运动速度的在线测量，实现对伺服液压缸往复密封件磨损状态的监测，在监测过程中，通过光纤光栅传感信号监测伺服液压缸往复密封件的接触状态变化，通过流体压力信号和伺服液压缸往复位移信号监测伺服液压缸往复密封件的泄漏状态变化，采用信息融合的方法识别伺服液压缸往复密封件的磨损状态。

7.根据权利要求6所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测方法，其特征在于：采用多种传感器监测往复密封件的接触应变、工作容腔压力和往复运动速度，同时结合FBG解调仪、工控机和NI采集卡对各传感器的数值进行实时采集和存储，再结合小波包理论或经验模态分解等方法对各传感器信号进行分析和处理，提取能反映密封件磨损状态的特征指标，采用智能算法即可对密封件的磨损状态进行判断。

8.根据权利要求7所述的伺服液压缸往复密封件磨损状态监测方法，其特征在于：采用光纤光栅传感器对往复密封件的接触状态进行监测，采用压力传感器对油液压力进行监测，通过压力传感器获取油液压力信号，通过位移传感器获取活塞杆位移信号，通过计算机对这些传感信号进行特征提取，通过小波包分析或经验模态分解方法对各传感器信号进行特征提取，结合随机森林算法对不同磨损状态下的特征数据样本进行学习，使其具备对实际工作过程中往复密封件的磨损状态进行准确判断的能力，从而在伺服液压缸实际工作过程及时准确地判断液压往复密封件的磨损状态。