[发明专利]一种汽车起重机液压系统故障预警诊断方法及装置

权利要求书

1.一种汽车起重机液压系统故障预警诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.对汽车起重机液压系统进行分析,并利用有限元法对汽车起重机液压系统进行仿真，根据得到的仿真数据建立云端数据库，传输并保存到云数据中心；

S2.利用传感器对起重机液压系统的实际数据进行采集，通过无线数据传输模块上传至云数据中心；

S3.云数据中心根据实时上传的数据与云端数据库中的数据实现故障预警。

2.根据权利要求1所述的一种汽车起重机液压系统故障预警诊断方法，其特征在于：所述步骤S1包括：

S101.对汽车起重机液压系统进行分析，根据出厂参数，建立仿真模型；

S102.对汽车起重机液压系统仿真模型进行动态分析和热分析，获得位移场模型和温度场模型，并计算液压系统模型的应力和应变参数；

S103.改变边界条件，重复步骤S101～S102，获得接近真实正常运行状况下汽车起重机液压系统的仿真模型，并通过模型计算得出液压系统的仿真参数，保存成为一个数据库，即云端数据库，将该数据库传输到云数据中心。

3.根据权利要求2所述的一种汽车起重机液压系统故障预警诊断方法，其特征在于：所述步骤S101包括：

对液压系统进行离散化为指定数目的空间单元，单元之间的连接点为节点，各个单元之间的相互作用通过节点进行传递；

在有限元分析软件ANSYS中定义各个单元的类型和各个单元的材料属性，所述材料属性包括弹性模量、泊松比、热膨胀系数、传热系数和密度。

4.根据权利要求2所述的一种汽车起重机液压系统故障预警诊断方法，其特征在于：所述步骤S102包括：

分别对汽车起重机液压系统仿真模型进行动态分析和热分析：

其中，对于任一单元的动态分析过程如下：

单元位移和节点位移的关系：

d＝Nq^e

单元内应变与节点位移关系：

ε＝Bq^e

单元内应力与节点位移关系：

σ＝DBq^e

单元的运动方程：

整体的平衡方程：

位移边界条件

外部荷载条件

式中：d为单元内任意一点位移，N为形函数矩阵；ε为单元内应变，B为单元几何矩阵，q为节点位移；σ为单元内应力，D为弹性矩阵；k^e为单元的刚度矩阵，m^e为质量矩阵，c^e为阻尼矩阵，R(t)^e为单元节点动载荷列阵，为节点速度，为节点加速度；u为位移向量，为位移约束，σ_i为应力张量，n为外部载荷边界的单位外法线向量，为外部载荷；

添加位移边界条件和载荷后，在对方程进行求解计算，将解出各个节点的位移，速度和加速度响应映射到液压系统相应的结构，得到位移场模型并在ANSYS软件中计算液压系统模型的动应力和动应变参数；

其中，热分析过程如下：

液压系统的导热微分方程：

边界条件如下：

绝热边界：

内外壁边界：

辐射换流：

式中：p为材料密度，单位为kg/m³；c为材料比热容，单位为J/(kg.℃)；λ_x、λ_y、λ_z分别为材料沿x，y，z方向的导热系数，单位为W/(m.k)；q_i为结构内部的热源密度，单位为w/(m³.t)；n为热流方向；λ为导热系数；h_i为内壁对流传热系数，单位为w/(m².k)；h_o为内壁对流传热系数，单位为w/(m².k)；q为热流密度，单位为w/m²；T_s为液压系统温度，单位为摄氏度；T_∞为周围介质的温度，单位为摄氏度；t为时间，单位为s；

添加热边界条件和载荷后，计算导热微分方程；模拟液压系统工作热传导、热交换的过程，得出每个时刻的瞬态温度场；结合液压系统的结构，将得到的各个时刻的节点温度映射到相应的结构，求出温度场模型，并在ANSYS软件中计算液压系统模型的热应力和热应变参数。