[发明专利]一种基于理论模型的柱塞泵加速因子确定方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于理论模型的柱塞泵加速因子确定方法，特别是涉及不同耗损型失效机理的加速因子计算模型与长寿命产品系统级加速因子的确定方法，属于寿命分析技术领域。

背景技术

柱塞泵功能是将发动机机械能转化为液压能提供给液压系统，每套柱塞泵由传动、轴尾密封、增压供油、变量调节、电磁卸荷和外壳密封、缓冲瓶、温度开关等八个分系统组成。

柱塞泵属长寿命产品，工程中常通过加速寿命试验验证其寿命指标，但由于柱塞泵价格高，不可能通过增大试验样本量来减少试验时间；同时柱塞泵工作过程作用应力复杂，其失效是多个失效机理共同作用的结果，这使得柱塞泵的加速因子难以确定。通过对现有技术的调研，国内外还没有关于基于理论计算模型确定柱塞泵加速因子方面的研究。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的在于针对现有技术所存在的问题，提供一种基于理论模型的柱塞泵加速因子确定方法。它是利用柱塞泵主机理分析确定柱塞泵的薄弱环节及其对应的耗损型失效机理，根据成品厂提供的常规实验载荷谱、柱塞泵的工作极限、试验台的加载能力和国内外相关标准确定柱塞泵加速寿命试验载荷谱，针对不同的耗损型失效机理选择对应的加速因子计算模型计算每个薄弱环节的加速因子，最后通过取小原则确定柱塞泵产品的加速因子。该加速因子确定方法可为实现新一代装备产寿命技术要求提供方法支撑。

2、技术方案

本发明一种基于理论模型的柱塞泵加速因子确定方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：主机理分析。确定柱塞泵产品的薄弱环节及其对应的耗损型失效机理。主机理分析根据给定的载荷谱或任务剖面，结合柱塞泵产品的组成、结构、原理，进行故障模式、机理和影响分析(FMMEA,Failure Mode,Mechanisms and Effects Analysis)，在FMMEA的基础上根据各机理对应的故障模式的严酷度及发生频度，综合确定柱塞泵产品的薄弱环节及其对应的主机理。

步骤二：加速寿命试验载荷谱确定：基于产品主机理分析结果和成品厂给定的常规实验载荷谱，结合产品工作极限与试验设备加载能力确定加速应力类型与范围，参考国内外相关标准确定加速寿命试验载荷谱。

步骤三：加速因子理论模型确定：根据步骤一中主机理分析结果，选择对应的加速因子模型。主要包括：

a.疲劳类机理。

疲劳加速因子计算模型如下式所示

其中，Q₁,Q₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷出口流量；

n₁,n₂—加速载荷和常规载荷的转速，r/min；

P₁,P₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷出口压力，MPa；

β₁,β₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷斜盘倾角，由流量决定，rad；

m—与材料有关的参数；

b.磨损类机理。

磨损加速因子计算模型如下式所示

其中，Q₁,Q₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷出口流量；

n₁,n₂—加速载荷和常规载荷的转速，r/min；

P₁,P₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷出口压力，MPa；

β₁,β₂—柱塞泵加速载荷和常规载荷斜盘倾角，由流量决定，rad；

m—与材料有关的参数；

c.老化类机理。

老化寿命模型如下公式所示：

其中：E——活化能/J*mol^-1；

R——气体常数8.314/(mol*k)^-1；

T₁,T₂——加速载荷和常规载荷老化反应温度/K。

步骤四：加速因子综合确定。基于成品厂给定的常规试验载荷谱和步骤二确定的加速寿命试验载荷谱带入加速因子模型中计算产品各薄弱环节的加速因子，最后根据加速因子取小原则综合确定产品的加速因子。

其中，步骤一中所述的“主机理”是指对产品寿命起关键作用的耗损型失效机理。