一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法
【專利摘要】一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，步驟如下：一：主機(jī)理分析；二：壽命模型的確定：根據(jù)步驟一中分析得到的產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理確定得到相應(yīng)的壽命模型；三：產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理和壽命模型的一一對應(yīng)關(guān)系的確定；四：各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性壽命值的計算：利用壽命計算軟件計算每一個薄弱環(huán)節(jié)單元對應(yīng)的主機(jī)理的理論計算壽命值；五：考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元壽命區(qū)間的計算；六：考慮分散性的柱塞泵整體壽命區(qū)間的計算。本發(fā)明在工程上具有較強(qiáng)適用性，為同類產(chǎn)品壽命區(qū)間計算計算分析提供了方法支撐，該方法科學(xué)合理、可操作性強(qiáng)，可直接用于工程實踐。
【專利說明】一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，屬于壽命分析 與評價【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明是以柱塞泵為對象，屬直軸斜盤式恒壓變量柱塞泵，其功能是將發(fā)動機(jī)機(jī) 械能轉(zhuǎn)化為液壓能提供給液壓系統(tǒng)，是由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，為液壓系統(tǒng)用戶提供一定壓力、流量 的液壓能。根據(jù)柱塞泵在發(fā)動機(jī)液壓系統(tǒng)中的功能作用，研究柱塞泵的壽命問題是必不可 少的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 1、發(fā)明目的
[0004] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種基于壽命模型分散性的 柱塞泵壽命區(qū)間計算方法。它是通過確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理，根據(jù)主 機(jī)理分析確定相應(yīng)的壽命模型，以此建立薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理與壽命模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān) 系，進(jìn)而通過壽命模型計算各薄弱環(huán)節(jié)單元的壽命值，另外可以通過將壽命模型中隨機(jī)化 參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后利用抽樣的方法，每當(dāng)對模型參數(shù)進(jìn)行抽樣一次并將抽取結(jié)果 代入加速因子模型就能計算得到各薄弱環(huán)節(jié)單元的一個壽命值，然后對各薄弱環(huán)節(jié)單元的 壽命值進(jìn)行取小就得到柱塞泵整體的一個壽命值，這樣通過多次抽樣，就可以得到各薄弱 環(huán)節(jié)單元以及柱塞泵整體的多個壽命值，最后對這些抽樣計算得到的多個壽命值進(jìn)行分布 曲線擬合可以得到壽命分布，根據(jù)壽命分布可以計算得到各薄弱環(huán)節(jié)單元以及柱塞泵整體 的壽命區(qū)間計算結(jié)果，以評價柱塞泵壽命水平。
[0005] 2、技術(shù)方案
[0006] 本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，該方法具體步驟如 下：
[0007] 步驟一：主機(jī)理分析。確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(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,FailureMode,MechanismsandEffectsAnalysis)，在FMMEA 的基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元 及其對應(yīng)的主機(jī)理。
[0008] 步驟二：壽命模型的確定。根據(jù)步驟一中分析得到的產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對 應(yīng)的主機(jī)理確定得到相應(yīng)的壽命模型。
[0009] 步驟三：產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理和壽命模型的一一對應(yīng)關(guān)系的確定。
[0010] 步驟四：各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性壽命值的計算。利用壽命計算軟件計算每一個薄 弱環(huán)節(jié)單元對應(yīng)的主機(jī)理的理論計算壽命值。
[0011] 步驟五：考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元壽命區(qū)間的計算。在步驟四的基礎(chǔ)上，將各 薄弱環(huán)節(jié)單元的主機(jī)理所對應(yīng)的壽命模型參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后通過MATLAB編程隨 機(jī)抽取n次，代入壽命模型計算得到n個壽命值，通過分布曲線擬合得到壽命服從的分布， 最后通過壽命分布確定各薄弱環(huán)節(jié)單元的置信度為（1-a) %的壽命區(qū)間。
[0012] 步驟六：考慮分散性的柱塞泵整體壽命區(qū)間的計算。在步驟五的基礎(chǔ)上，對每次 通過MATLAB程序抽取的主機(jī)理壽命值通過取小原則得到的壽命最小值作為柱塞泵整體壽 命，然后通過n次抽取以及n次取小，得到柱塞泵整體的n個壽命值，通過分布曲線擬合得 出壽命分布，然后通過壽命分布確定柱塞泵整體置信度為（1-a) %的壽命區(qū)間。
[0013]其中，在步驟一中所述的"主機(jī)理"是指對產(chǎn)品壽命起關(guān)鍵作用的耗損型失效機(jī) 理。
[0014]其中，在步驟一中所述的"綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(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應(yīng)的機(jī)理作為產(chǎn)品的主機(jī)理，主機(jī)理對應(yīng)的最低約定 層次單元為產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元。
[0015]其中，在步驟二中所述的"確定得到相應(yīng)的壽命模型"是來源于研究者（發(fā)明人） 自己建立的壽命模型庫，也可通過查找相關(guān)書籍文獻(xiàn)，獲取主機(jī)理和壽命之間關(guān)系的壽命 模型。
[0016]其中，在步驟三中所述的"一一對應(yīng)關(guān)系確定"是指將薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理以及 壽命模型進(jìn)行匹配，防止在后續(xù)計算中出現(xiàn)三者之間運(yùn)用紊亂的現(xiàn)象。
[0017]其中，在步驟四中所述的"確定性壽命值的計算"是指將壽命模型實際參數(shù)值代 入壽命計算軟件得到的壽命值。
[0018]其中，在步驟四中所述的"壽命計算軟件"是指根據(jù)建立的壽命模型庫發(fā)明人自己 研發(fā)的壽命計算軟件。
[0019]其中，在步驟五中所述的"分散性"是指將實際模型參數(shù)值進(jìn)行離散化處理后得到 的包含實際參數(shù)值的一個分布區(qū)間。
[0020] 其中，在步驟五中所述的"參數(shù)進(jìn)行離散化處理"是指對一個給定的參數(shù)值，賦予 它一個離散系數(shù)形成包含此參數(shù)值的一個參數(shù)域。
[0021] 其中，在步驟六中所述的"取小原則"是指根據(jù)壽命取小原則確定壽命：利用壽命 模型計算每個薄弱環(huán)節(jié)單元的壽命，以最小的壽命作為產(chǎn)品的壽命。
[0022] 3、優(yōu)點及功效
[0023]本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0024] 1)本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，可以通過壽命計 算軟件、MATLAB編程和取小原則計算柱塞泵各薄弱環(huán)節(jié)單元的壽命區(qū)間以及柱塞泵整體壽 命區(qū)間，打破了以往主要計算一個產(chǎn)品的壽命點的束縛，而主要計算的是產(chǎn)品的壽命存在 的一個壽命區(qū)間，在工程上具有較強(qiáng)適用性。
[0025] 2)本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，提供了柱塞泵類 產(chǎn)品壽命計算模型，為同類產(chǎn)品壽命區(qū)間計算計算分析提供了方法支撐，該方法科學(xué)合理、 可操作性強(qiáng)，可直接用于工程實踐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明所述計算方法流程圖。
[0027] 圖2是柱塞泵整體壽命服從正態(tài)分布之分布圖。 圖3是滑履-卡盤磨損壽命計算結(jié)果。

【具體實施方式】
[0028] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029] 本發(fā)明一種基于壽命模型分散性的柱塞泵壽命區(qū)間計算方法，見圖1所示，該方 法具體步驟如下：
[0030] 步驟一：主機(jī)理分析。確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(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,FailureMode,MechanismsandEffectsAnalysis)，在FMMEA的 基礎(chǔ)上根據(jù)各機(jī)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā)生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元 及其對應(yīng)的主機(jī)理。某柱塞泵主機(jī)理分析結(jié)果如表1所示：
[0031] 表1某柱塞栗王機(jī)理分析結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特征在于：該方法具體步 驟如下： 步驟一；主機(jī)理分析；確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(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)合柱塞粟產(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)理對應(yīng)的故障模式的嚴(yán)酷度及發(fā) 生頻度，綜合確定產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理； 步驟二；壽命模型的確定：根據(jù)步驟一中分析得到的產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元及其對應(yīng)的 主機(jī)理確定得到相應(yīng)的壽命模型； 步驟H ;產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理和壽命模型的一一對應(yīng)關(guān)系的確定； 步驟四：各薄弱環(huán)節(jié)單元確定性壽命值的計算：利用壽命計算軟件計算每一個薄弱環(huán) 節(jié)單元對應(yīng)的主機(jī)理的理論計算壽命值； 步驟五；考慮分散性的各薄弱環(huán)節(jié)單元壽命區(qū)間的計算；在步驟四的基礎(chǔ)上，將各薄 弱環(huán)節(jié)單元的主機(jī)理所對應(yīng)的壽命模型參數(shù)進(jìn)行離散化處理，然后通過MTLAB編程隨機(jī) 抽取n次，代入壽命模型計算得到n個壽命值，通過分布曲線擬合得到壽命服從的分布，最 后通過壽命分布確定各薄弱環(huán)節(jié)單元的置信度為（1-a) %的壽命區(qū)間； 步驟六；考慮分散性的柱塞粟整體壽命區(qū)間的計算：在步驟五的基礎(chǔ)上，對每次通過 MATLAB程序抽取的主機(jī)理壽命值通過取小原則得到的壽命最小值作為柱塞粟整體壽命，然 后通過n次抽取W及n次取小，得到柱塞粟整體的n個壽命值，通過分布曲線擬合得出壽命 分布，然后通過壽命分布確定柱塞粟整體置信度為（1-a ) %的壽命區(qū)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于：在步驟一中所述的"主機(jī)理"是指對產(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所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，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)單元及其對應(yīng)的主機(jī)理"是W嚴(yán)酷度 大和發(fā)生頻度高的故障模式對應(yīng)的機(jī)理作為產(chǎn)品的主機(jī)理，主機(jī)理對應(yīng)的最低約定層次單 元為產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于：在步驟二中所述的"確定得到相應(yīng)的壽命模型"是來源于發(fā)明人自己建立的壽命模 型庫，也能通過查找相關(guān)書籍文獻(xiàn)，獲取主機(jī)理和壽命之間關(guān)系的壽命模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于；在步驟H中所述的"一一對應(yīng)關(guān)系確定"是指將薄弱環(huán)節(jié)單元、主機(jī)理W及壽命模 型進(jìn)行匹配，防止在后續(xù)計算中出現(xiàn)H者之間運(yùn)用奈亂的現(xiàn)象。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于；在步驟四中所述的"確定性壽命值的計算"是指將壽命模型實際參數(shù)值代入壽命計 算軟件得到的壽命值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于；在步驟四中所述的"壽命計算軟件"是指根據(jù)建立的壽命模型庫發(fā)明人自己研發(fā)的 壽命計算軟件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于；在步驟五中所述的"分散性"是指將實際模型參數(shù)值進(jìn)行離散化處理后得到的包含 實際參數(shù)值的一個分布區(qū)間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其特 征在于；在步驟五中所述的"參數(shù)進(jìn)行離散化處理"是指對一個給定的參數(shù)值，賦予它一個 離散系數(shù)形成包含此參數(shù)值的一個參數(shù)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壽命模型分散性的柱塞粟壽命區(qū)間計算方法，其 特征在于；在步驟六中所述的"取小原則"是指根據(jù)壽命取小原則確定壽命，利用壽命模型 計算每個薄弱環(huán)節(jié)單元的壽命，W最小的壽命作為產(chǎn)品的壽命。
【文檔編號】G06F17/50GK104346495SQ201410427827
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】陳云霞, 陳志軍, 井海龍, 康銳 申請人:北京航空航天大學(xué)