(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110605998.8 (22)申请日 2021.05.31 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113255220 A (43)申请公布日 2021.08.13 (73)专利权人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 严如强　许文纲　周峥　孙闯　 田绍华　王志颖　梁清华　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 覃婧婵 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) F04C 2/14(2006.01) F04B 51/00(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 US 2019090840 A1,2019.0 3.28CN 110532625 A,2019.12.0 3 CN 109116751 A,2019.01.01 CN 111365232 A,2020.07.0 3 CN 101413 521 A,20 09.04.22 US 202026 5329 A1,2020.08.20 AU 2020102819 A4,2020.12.10 US 202010 3894 A1,2020.04.02 US 20210 56244 A1,2021.02.25 Fei Tao et al. .Digital Tw in Shop- Floor: A New Shop-Fl oor Paradigm To wards Smart Manufacturi ng. 《IEEE Access》 .2017,全 文. Cordelia Mattuvarkuzhali Ezhilarasu et al..Understandi ng the ro le of a Digital Tw in in Integrated Vehicle Health Management (IVH M). 《2019 IE EE Internati onal Conference o n System s》 .2019,全 文. 吴忠强等.基 于云神经网络自适应逆系统的 电力系统负荷频率控制. 《电力自动化设备》 .2017,(第1 1期),全文. 周俊杰等.考虑空化效应的齿轮泵流 量特性 研究. 《兵工学报》 .2020,(第01期),全 文. 审查员 李莎 (54)发明名称 一种基于数字孪生的齿轮泵维护方法 (57)摘要 本公开揭示了一种基于数字孪生的齿轮泵 维护方法， 方法包括： 测量并实时接收齿轮泵工 况参数， 基于工况参数计算齿轮泵容积效率和极 限转速以评定齿轮泵的运行状态并对失效作出 预估， 计算齿轮泵的主、 从动齿轮的中心位置和 摩擦副磨损量， 齿轮泵内流场中， 基于集中参数 法建立齿轮泵压力脉动模型， 建立齿轮泵的数字 孪生模型， 以齿轮泵出口压力脉动为预测维护模 型的监测信号。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 113255220 B 2022.12.06 CN 113255220 B 1.一种基于数字 孪生的齿轮泵维护方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 测量并实时接收齿轮泵工况参数， 工况参数包括工作压力 、 流量 、 转速、 扭矩 和 温度 ； 基于工况参数计算齿轮泵容积效率和极限转速以评定齿轮泵的运行状态并对失效作 出预估， 其中， ，  ， 式中： 为极限 转速； 为工作压力； 为油液的动力粘度； 为轴承和轴瓦的间隙； 为轴承半径； 为容 积效率； 为工作压力下的排量； 为空载压力下的排量； 为工作压力下的流 量； 为 空载压力下的流 量； 为工作压力下的转速； 为空载压力下的转速， 计算齿轮泵的主、 从动齿轮的中心位置和摩擦副磨损量， 其中， 中心位置为： ， 式中： 为齿轮1的质量； 为齿轮1所受的轴承反力在x轴方向分力； 为齿轮1 所受的压力在x轴方向分力； 为齿轮1所受的轴承反力在y轴方向分力； 为齿轮1所 受的压力在y轴方向分力； 为齿轮所受的啮合力； 为齿轮1的转动惯量； 为齿轮1 的转角； 为齿轮1所受压力产生的转矩； 为电机产生的转矩； 为齿轮1啮合点的 半径； 为齿轮2的质量； 为齿轮2所受的轴承反力在x轴方向分力； 为齿轮2所受 的压力在x轴方向分力； 为齿轮2所受的轴承反力在y轴方向分力； 为齿轮2所受的 压力在y轴方向分力； 为齿轮2的转动惯量； 为齿轮2的转角； 为齿轮2所受压力产 生的转矩； 为齿轮2啮合 点的半径， 摩擦副磨损量包括在齿轮端面与浮动轴套、 齿顶和泵壳内壁之间的磨损量， 齿轮端面 与浮动轴套之间的磨损量决定齿轮端面与浮动轴套之间间隙 的大小, 齿顶和泵壳内壁权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 113255220 B 2之间的磨损量决定齿轮泵泵壳与轮齿齿顶间隙 的大小 ； 摩擦副磨损量为 ： ，  ， 式中： 为摩擦副磨损量； 为每次行程中磨损所消耗的能量； 为行程次数； 为每一行程滑动距离； 为磨损系统常 数； 为零件所受的最大剪切力； 齿侧间隙和齿顶间隙之间的流动等效为平板间的库埃特 ‑泊肃叶流动， 根据压差和间 隙的大小得到通过间隙的流 量， 其中， ， ， 式中： 为齿宽； 为齿轮泵转速； 为齿顶圆半径； 为齿高； 为平均齿高； 为油 液动力粘度； 为齿顶厚度； 为节圆处齿厚； 为第 腔压力； 为第 个腔压力； 为齿顶间隙流 量； 为齿侧间隙流 量； 在绝热、 等熵的条件下， 且 ， 根据连续 性方程可 得第i个控制体中的压力： ， ， 式中： 为体积弹性模量； 为齿轮泵转速； 为第i个控制体体积； 为齿轮转角； 为第i个控制体中流量的变化量； 为第i+1个控制体通过间隙流入第i个控制体的 流量； 为第i个控制体通过间隙流出的流 量； 利用上式对进口控制体、 等体积控制体、 出口控制体、 密闭腔控制体依次进行建模， 从 而得到整个内流场压力的大小， 模型如下式：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 113255220 B 3