一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法
【專利摘要】一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，步驟如下：一：主機(jī)理分析；確定柱塞泵產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的耗損型失效機(jī)理；二：加速壽命試驗(yàn)載荷譜確定；三：加速因子理論模型確定：根據(jù)步驟一中主機(jī)理分析結(jié)果，選擇對(duì)應(yīng)的加速因子模型；四：加速因子綜合確定；基于成品廠給定的常規(guī)試驗(yàn)載荷譜和步驟二確定的加速壽命試驗(yàn)載荷譜帶入加速因子模型中計(jì)算產(chǎn)品各薄弱環(huán)節(jié)的加速因子，最后根據(jù)加速因子取小原則綜合確定產(chǎn)品的加速因子。本發(fā)明可直接應(yīng)用于產(chǎn)品，通過計(jì)算主機(jī)理分析所得到的產(chǎn)品各薄弱環(huán)節(jié)的加速因子確定產(chǎn)品的加速因子，為產(chǎn)品層的加速壽命試驗(yàn)方法研究提供理論支撐，具有思路明確、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，特別是涉及不同耗損 型失效機(jī)理的加速因子計(jì)算模型與長(zhǎng)壽命產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)加速因子的確定方法，屬于壽命分析

【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 柱塞泵功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能提供給液壓系統(tǒng)，每套柱塞泵由傳 動(dòng)、軸尾密封、增壓供油、變量調(diào)節(jié)、電磁卸荷和外殼密封、緩沖瓶、溫度開關(guān)等八個(gè)分系統(tǒng) 組成。
[0003] 柱塞泵屬長(zhǎng)壽命產(chǎn)品，工程中常通過加速壽命試驗(yàn)驗(yàn)證其壽命指標(biāo)，但由于柱塞 泵價(jià)格高，不可能通過增大試驗(yàn)樣本量來減少試驗(yàn)時(shí)間；同時(shí)柱塞泵工作過程作用應(yīng)力復(fù) 雜，其失效是多個(gè)失效機(jī)理共同作用的結(jié)果，這使得柱塞泵的加速因子難以確定。通過對(duì)現(xiàn) 有技術(shù)的調(diào)研，國(guó)內(nèi)外還沒有關(guān)于基于理論計(jì)算模型確定柱塞泵加速因子方面的研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1、發(fā)明目的
[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種基于理論模型的柱塞泵 加速因子確定方法。它是利用柱塞泵主機(jī)理分析確定柱塞泵的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的耗損型 失效機(jī)理，根據(jù)成品廠提供的常規(guī)實(shí)驗(yàn)載荷譜、柱塞泵的工作極限、試驗(yàn)臺(tái)的加載能力和國(guó) 內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定柱塞泵加速壽命試驗(yàn)載荷譜，針對(duì)不同的耗損型失效機(jī)理選擇對(duì)應(yīng)的加 速因子計(jì)算模型計(jì)算每個(gè)薄弱環(huán)節(jié)的加速因子，最后通過取小原則確定柱塞泵產(chǎn)品的加速 因子。該加速因子確定方法可為實(shí)現(xiàn)新一代裝備產(chǎn)壽命技術(shù)要求提供方法支撐。
[0006] 2、技術(shù)方案
[0007] 本發(fā)明一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，該方法具體步驟如下：
[0008] 步驟一：主機(jī)理分析。確定柱塞泵產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的耗損型失效機(jī)理。主 機(jī)理分析根據(jù)給定的載荷譜或任務(wù)剖面，結(jié)合柱塞泵產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、原理，進(jìn)行故障模 式、機(jī)理和影響分析（FMMEA, Failure Mode, Mechanisms and Effects Analysis)，在 FMMEA 的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對(duì)應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定柱塞泵產(chǎn)品的薄弱環(huán) 節(jié)及其對(duì)應(yīng)的主機(jī)理。
[0009] 步驟二：加速壽命試驗(yàn)載荷譜確定：基于產(chǎn)品主機(jī)理分析結(jié)果和成品廠給定的常 規(guī)實(shí)驗(yàn)載荷譜，結(jié)合產(chǎn)品工作極限與試驗(yàn)設(shè)備加載能力確定加速應(yīng)力類型與范圍，參考國(guó) 內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定加速壽命試驗(yàn)載荷譜。
[0010] 步驟三：加速因子理論模型確定：根據(jù)步驟一中主機(jī)理分析結(jié)果，選擇對(duì)應(yīng)的加 速因子理論模型。主要包括：
[0011] a.疲勞類機(jī)理。
[0012] 疲勞加速因子理論模型如下式所示
[0013] (1)

【權(quán)利要求】
1. 一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在于：該方法具體步驟如 下： 步驟一：主機(jī)理分析：確定柱塞泵產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的耗損型失效機(jī)理；主機(jī) 理分析根據(jù)給定的載荷譜或任務(wù)剖面，結(jié)合柱塞泵產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、原理，進(jìn)行故障模式、 機(jī)理和影響分析即進(jìn)行FMMEA，在FMMEA的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對(duì)應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及 發(fā)生頻度，綜合確定柱塞泵產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的主機(jī)理； 步驟二：加速壽命試驗(yàn)載荷譜確定：基于產(chǎn)品主機(jī)理分析結(jié)果和成品廠給定的常規(guī)實(shí) 驗(yàn)載荷譜，結(jié)合產(chǎn)品工作極限與試驗(yàn)設(shè)備加載能力確定加速應(yīng)力類型與范圍，參考國(guó)內(nèi)外 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定加速壽命試驗(yàn)載荷譜； 步驟三：加速因子理論模型確定：根據(jù)步驟一中主機(jī)理分析結(jié)果，選擇對(duì)應(yīng)的加速因 子理論模型； 步驟四：加速因子綜合確定：基于成品廠給定的常規(guī)試驗(yàn)載荷譜和步驟二確定的加速 壽命試驗(yàn)載荷譜帶入加速因子模型中計(jì)算產(chǎn)品各薄弱環(huán)節(jié)的加速因子，最后根據(jù)加速因子 取小原則綜合確定產(chǎn)品的加速因子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在 于：在步驟一中所述的"主機(jī)理"是指對(duì)產(chǎn)品壽命起關(guān)鍵作用的耗損型失效機(jī)理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在 于：在步驟一中所述的"綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及其對(duì)應(yīng)的主機(jī)理"是以嚴(yán)酷度大和發(fā)生 頻度高的故障模式對(duì)應(yīng)的機(jī)理作為產(chǎn)品的主機(jī)理，主機(jī)理對(duì)應(yīng)的最低約定層次單元為產(chǎn)品 的薄弱環(huán)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在 于：在步驟二中所述的"確定加速應(yīng)力類型與范圍"包括兩方面內(nèi)容：1)加速應(yīng)力類型確 定：選擇能夠?qū)膿p型失效機(jī)理壽命存在明顯加速作用的應(yīng)力類型作為加速應(yīng)力類型；2) 加速應(yīng)力范圍確定：加速應(yīng)力的大小應(yīng)大于常規(guī)應(yīng)力大小，小于產(chǎn)品的工作極限和試驗(yàn)設(shè) 備的加載能力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在 于：在步驟三中所述的"選擇對(duì)應(yīng)的加速因子理論模型"，該"對(duì)應(yīng)的加速因子理論模型"包 括： a.疲勞類機(jī)理： 疲勞加速因子理論模型如下式所示：
其中，Qi，Q2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷出口流量； n2一加速載荷和常規(guī)載荷的轉(zhuǎn)速，r/min ; Pu P2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷出口壓力，MPa ; β u β 2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷斜盤傾角，由流量決定，rad ; m-與材料有關(guān)的參數(shù)； b. 磨損類機(jī)理： 磨損加速因子理論模型如下式所示：
其中，Qi，Q2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷出口流量； n2一加速載荷和常規(guī)載荷的轉(zhuǎn)速，r/min ; Pu P2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷出口壓力，MPa ; β u β 2-柱塞泵加速載荷和常規(guī)載荷斜盤傾角，由流量決定，rad ; m-與材料有關(guān)的參數(shù)； c. 老化類機(jī)理： 老化加速因子理論模型如下公式所示：
(5) 其中：E 活化能/J*mol 1 ; R--氣體常數(shù)8. 314八111〇1*1〇_1 ; ?\，T2--加速載荷和常規(guī)載荷老化反應(yīng)溫度/Κ。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于理論模型的柱塞泵加速因子確定方法，其特征在 于：在步驟四中所述的"加速因子綜合確定"包括兩方面內(nèi)容：1)薄弱環(huán)節(jié)的加速因子計(jì) 算：把成品廠給定的常規(guī)試驗(yàn)載荷譜和步驟二確定的加速壽命試驗(yàn)載荷譜帶入加速因子 模型中計(jì)算所有薄弱環(huán)節(jié)的加速因子；2)產(chǎn)品加速因子確定：針對(duì)所有薄弱環(huán)節(jié)的加速因 子，按照取小原則得到產(chǎn)品的加速因子。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104156621SQ201410424747
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】陳云霞, 井海龍, 廖尋, 康銳 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)