Dynamic model of axial piston swash-plate pump for diagnostics of wear in elements

The possibility of distinguishing and assessing the influences of defects in particular pump elements by registering vibration signals at characteristic points of the pump body would be a valuable way for obtaining diagnostic information. An effective tool facilitating this task could be a well designed and identified dynamic model of the pump. When applied for a specific type of the pump, such model could additionally help to improve its construction. This paper presents model of axial piston positive displacement pump worked out by the authors. After taking the simplifying assumptions and dividing the pump into three sets of elements, it was possible to build a discrete dynamic model with 13 degrees of freedom. According to the authors' intention, the developed dynamic model of the multi-piston pump should be used for damage simulation in its individual elements. By gradual change in values of selected construction parameters of the object (for example: stiffness coefficients, damping coefficients), it is possible to perform simulation of wear in the pump. Initial verification of performance of the created model was done to examine the effect of abrasive wear on the swash plate surface. The phase trajectory runs estimated at characteristics points of the pump body were used as a useful tool to determine wear of pump elements.

Możliwość rozróżnienia i oceny wpływu poszczególnych uszkodzeń elementów pompy w rejestrowanym przebiegu drgań jej korpusu stanowiłaby cenne źródło informacji diagnostycznej. Efektywnym narzędziem do osiągnięcia tego celu może być dobrze zaprojektowany i zidentyfikowany model dynamiczny, który zastosowany do konkretnego typu pompy mógłby dodatkowo pomóc w ulepszeniu jej konstrukcji. W prezentowanym artykule przedstawiono opracowany model dynamiczny osiowej pompy tłokowej. Przyjęte założenia upraszczające wraz z dokonanym podziałem pompy na zespoły pozwoliły na opis jej działania modelem dyskretnym o 13-stu stopniach swobody. Zbudowany model dynamiczny pompy - w założeniach autorów - posłużyć ma do symulacji uszkodzeń jej poszczególnych elementów. Poprzez stopniową zmianę wartości wybranych parametrów konstrukcyjnych pompy (np. współczynników sztywności, tłumienia) możliwa jest symulacja rozwoju zużycia całej pompy, jak i poszczególnych jej elementów. W pracy przedstawiono wstępną weryfikację poprawności działania opracowanego modelu na przykładzie symulacji zużycia ściernego powierzchni tarczy wychylnej. Jako źródło informacji diagnostycznej o stanie zużycia elementu składowego wykorzystano przebiegi trajektorii fazowych w punktach charakterystycznych korpusu pompy.