慕傳琳

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

某型滑油泵組加速壽命試驗(yàn)方法研究

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（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

本文介紹了某型滑油泵組進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)的方法，通過(guò)對(duì)滑油泵組結(jié)構(gòu)、載荷分析，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，找出主要失效模式，進(jìn)行機(jī)理分析，找出薄弱環(huán)節(jié)，并對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真分析，并通過(guò)計(jì)算得到加速壽命試驗(yàn)的加速因子，最終確定了該產(chǎn)品的加速壽命試驗(yàn)的載荷譜。

滑油泵組；加速；試驗(yàn)

1 緒論

某型滑油泵組具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、精度高和長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，在實(shí)際工作中承受著較高的溫度、較大的壓力和振動(dòng)載荷。該產(chǎn)品的全壽命為15000h飛行小時(shí)，如果進(jìn)行1：1的壽命試驗(yàn)，對(duì)時(shí)間、資源及試驗(yàn)成本的要求都比較高，參考主機(jī)要求等綜合因素的考慮，需對(duì)該產(chǎn)品開展加速壽命試驗(yàn)。加速試驗(yàn)是在不改變產(chǎn)品失效機(jī)理和不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力水平，加速產(chǎn)品失效進(jìn)程，運(yùn)用等效模型預(yù)測(cè)產(chǎn)品在正常應(yīng)力下的壽命特征的方法。

2 該型滑油泵組工作原理簡(jiǎn)述

2.1 該型滑油泵組工作原理

滑油泵組是容積式擺線內(nèi)嚙合齒輪泵，通過(guò)快卸環(huán)安裝于附件機(jī)匣上，為發(fā)動(dòng)機(jī)前腔、后腔、轉(zhuǎn)接齒輪箱、附件機(jī)匣提供潤(rùn)滑和冷卻。滑油泵組由滑油泵殼體、泵軸、泵長(zhǎng)銷、碟形片、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、偏心套、泵中間殼體等部件組成。

滑油泵組上集成了卸壓活門、供油濾、回油濾、堵塞指示器、旁路活門。卸壓活門限制供油泵后的滑油壓力，當(dāng)壓力達(dá)到2.1MPa時(shí)，卸壓活門開啟，將多余滑油通過(guò)卸壓活門流回至附件齒輪箱回油泵入口。供油濾對(duì)增壓級(jí)出口的滑油進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾精度為20μm，濾芯較臟堵塞時(shí)，壓差達(dá)到（0.1～0.12）MPa，堵塞指示器發(fā)出堵塞信號(hào)，同時(shí)旁路活門打開，旁路活門開啟壓差是（0.12～0.15）MPa，滑油流經(jīng)旁路活門進(jìn)入潤(rùn)滑部位。

在各回油級(jí)入口處均設(shè)有屑末信號(hào)器和粗濾網(wǎng)，在總回油出口位置設(shè)有回油濾，過(guò)濾精度為40μm。屑末信號(hào)器的作用是收集過(guò)濾各級(jí)滑油回路內(nèi)的鐵屑，當(dāng)鐵屑堆積使兩電極短路時(shí)，發(fā)出接通外電路報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)為四路并聯(lián)，任一路電極短路均發(fā)出報(bào)警信號(hào)，送至輸出數(shù)字電子控制器。粗濾網(wǎng)過(guò)濾精度1000μm，可以過(guò)濾回油中的大顆粒雜質(zhì)，保護(hù)潤(rùn)滑組件。

2.2 載荷信息

（1）工作環(huán)境：環(huán)境溫度：-55～+150℃，短時(shí) 175℃。

（2）壽命要求：首翻期：2500飛行h/6年，附件10%地面調(diào)試時(shí)間；總壽命：15000飛行h，附件10%地面調(diào)試時(shí)間。

（3）工作載荷工作條件如下：

工作介質(zhì)：4010合成潤(rùn)滑油（4109合成潤(rùn)滑油為備份滑油）；

工作溫度：-55～+160℃，短時(shí) 175℃（不大于 15min/每飛行 h）；

3 該型滑油泵組加速壽命試驗(yàn)研究

3.1 概述

加速試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)包含以下工作項(xiàng)目：機(jī)理分析；敏感應(yīng)力加速性分析；加速因子確定；確定高應(yīng)力水平；加速試驗(yàn)方案。在產(chǎn)品故障機(jī)理分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，明確每一類機(jī)理的敏感應(yīng)力類型，再利用壽命模型進(jìn)行加速性分析，確定能夠加速的載荷類型，然后利用經(jīng)驗(yàn)或壽命定量模型計(jì)算確定加速因子，并結(jié)合強(qiáng)化試驗(yàn)結(jié)果或試驗(yàn)設(shè)備的加載能力綜合確定高應(yīng)力水平，從而確定加速壽命試驗(yàn)方案。

3.2 機(jī)理分析

（1）結(jié)構(gòu)分解。結(jié)合滑油泵組的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及工作特性等方面的相關(guān)信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)層次分解，其結(jié)果應(yīng)包含產(chǎn)品所有最低約定層次單元。按照初始約定層次、約定層次、最低約定層次對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)層次分解，確定產(chǎn)品機(jī)理分析的最低約定層次，共分解出1個(gè)初始約定層次、14個(gè)約定層次、119個(gè)最低約定層次。

（2）載荷分析。根據(jù)2.2項(xiàng)中滑油泵組所受的載荷信息及耐久性試驗(yàn)載荷譜（壓力、轉(zhuǎn)速、油溫、環(huán)境溫度、振動(dòng)譜），分析確定了產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)所有可能的工作載荷和環(huán)境載荷類型，工作載荷類型有：壓力（油壓）、轉(zhuǎn)速、油溫；環(huán)境載荷類型有：溫度、振動(dòng)。

（3）確定機(jī)理。在結(jié)構(gòu)分解和載荷分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)每一種最低約定層次單元，進(jìn)行一一映射關(guān)系研究，考慮所有可能的載荷類型，分析其壽命周期內(nèi)是否存在耗損性失效機(jī)理。

確定壽命周期內(nèi)存在耗損性失效機(jī)理，需要計(jì)算耗損性失效時(shí)間的最低約定層次單元為71個(gè)；壽命周期內(nèi)不存在耗損性失效機(jī)理，不需要計(jì)算耗損性失效時(shí)間的最低約定層次單元為48個(gè)。

3.3 敏感應(yīng)力加速性分析

（1）應(yīng)力種類選取原則。應(yīng)力種類的選取應(yīng)綜合考慮以下因素：①產(chǎn)品耐久性分析得到的產(chǎn)品耗損性機(jī)理和敏感載荷（包括環(huán)境載荷與工作載荷）；②產(chǎn)品規(guī)范給出的壽命載荷譜；③盡可能在試驗(yàn)中采用綜合應(yīng)力；④考慮試驗(yàn)設(shè)備能力。

（2）加速應(yīng)力范圍。在進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)時(shí)，必須保證產(chǎn)品在試驗(yàn)中施加的高應(yīng)力條件和正常使用應(yīng)力條件下的主要故障模式和故障機(jī)理保持一致，即所設(shè)定的試驗(yàn)條件不允許超出產(chǎn)品的工作極限。加速應(yīng)力的范圍主要通過(guò)兩種方法：基于強(qiáng)化試驗(yàn)的加速應(yīng)力范圍確定，該方法適用于開展了強(qiáng)化試驗(yàn)的產(chǎn)品。首先，通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)，確定產(chǎn)品的工作極限和破壞極限。然后按照以下原則，綜合確定加速應(yīng)力的極限值。

4 結(jié)束語(yǔ)

加速壽命試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)設(shè)備、工作油液、油泵進(jìn)口壓力、試車后產(chǎn)品性能、零組件磨損和損傷的偏差值與1：1全壽命試車要求相同。油泵1：1壽命試車的載荷-時(shí)間譜與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)基本相符。在擬定等效試車工作狀態(tài)和載荷-時(shí)間譜時(shí)，只是在此基礎(chǔ)上，將低工況的試驗(yàn)應(yīng)力幅值大幅度增加，并適當(dāng)提高原高工況的試驗(yàn)應(yīng)力，高溫試驗(yàn)和變換工作狀態(tài)（沖擊試驗(yàn)）在原規(guī)定條件下進(jìn)行，應(yīng)力幅值以不改變油泵原薄弱環(huán)節(jié)失效機(jī)理為限。該滑油泵組加速壽命試驗(yàn)的載荷譜是按理論計(jì)算結(jié)果確定的，是否能達(dá)到預(yù)期的效果還需通過(guò)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

[1]《航空技術(shù)裝備壽命和可靠性工作暫行規(guī)定》.

[2]《軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范第6部分：重復(fù)載荷、耐久性和損傷容限》.

TJ430.6

A

1004-7344（2016）04-0300-01

2016-1-2