基于小样本的液压元件可靠性寿命预测方法研究
发布时间：2021-08-12 01:54
液压系统属于工程领域的关键部件,因老化、故障或其他外部原因造成液压系统失效,会导致液压系统所属整个工程设备无法正常工作。由于液压系统的封闭性导致对液压系统维修较为困难,而液压系统高昂的成本及对温度敏感的特性导致在对液压元件进行寿命预测时往往陷入寿命数据呈小子样化的问题。关于液压元件的可靠性寿命预测,目前的研究重点在于寿命模型的改进,对不同温度和工况条件下的液压元件可靠性寿命数据的获取主要依赖于高成本的试验和不完善的液压元件维护数据。因此,本文研究的在小样本条件下的液压元件的可靠性寿命预测方法对实际工程设备中液压元件的维护具有十分重要的现实意义。首先,本文以液压元件性能寿命预测方法研究入手,对不同剩余寿命预测方法进行了简要的介绍,并阐明诸多方法在工程实践中面对小样本情况下存在的不足,提出了实验和仿真相结合的液压元件可靠性寿命预测方法。其次,由液压设备中关键液压元件的退化过程入手,明确了某液压设备中关键液压元件的失效机理即因密封磨损导致泄露进而发生失效这一故障类型,以及用以试验参照的退化特征和阈值。通过液压实验台退化试验得出液压元件的寿命信息,结合使用当量半径法对密封元件进行ANSYS有限...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀技术参数如表2.1
12表2.1北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀技术参数参数工作压力Y口背压最高压力最大流量介质温度范围粘度范围MPaMPaMPaL/min℃Mm/s数值3531.531.5250矿物油-30到8010到800待测先导式电磁溢流阀结构图如图2.2：图2.2北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀结构图1.主阀2.先导阀3.主阀芯4.节流孔5.节流孔6.控制油路7.控制油路8.先导阀阀芯9.先导阀弹簧10.控制通道11.节流孔12.弹簧腔13.控制油路14.控制油路15.遥控口16.电磁换向阀A.进油口B.出油口先导式电磁溢流阀的调定压力由电磁铁输入电信号调整电磁铁决定。设定调定压力后，油液从主阀进油口进入主阀下腔，经阻尼孔进入导阀前腔，导阀前腔有管路与主阀上腔相连，此时因导阀前腔液压力未能达到溢流阀调定压力，导阀阀芯受到左侧液压力与右侧弹簧力和电磁铁作用力，且右侧合力大于左侧液压力，由于阀体的限位，阀芯保持停止状态，下侧流向回油口的阻尼孔被导阀阀芯遮盖，此时主阀上部腔体油液处于无运动状态，由于主阀芯上部腔体在主阀芯上的作用面略大于下部腔体在主阀芯上的作用面积，在压力差与弹簧弹簧力复合作用下使主阀芯稳定在主阀座上，遮蔽主阀阀口，导致溢流阀关闭，液压油正常从其他管路通向执行元件。当进入导阀前腔液压力大于弹簧力时，先导阀阀芯向右移动，阀口开启，油液经阻尼孔流入油箱，使主阀上部腔体压力与主阀下部腔体压力产生压力差，破坏主阀芯与弹簧力的平衡状态，在复合力作用下主阀芯沿主阀内壁向上移动使主阀阀口打开。在溢流阀主阀阀口打开的情况下，溢流阀进油口流入油液直接通过回油口流回油箱，期间主阀阀芯上下腔体压力伴弹簧力保持平衡[37]。
14因为本该由密封元件密封的工作腔与零件间产生了间隙，间隙两侧工作压力大于密封压力所导致，间隙和压力差是泄漏的必要条件[45-46]。由于研究对象液压设备的液压元件均为O型密封圈密封，本节仅针对O形密封圈进行阐述。O形密封圈是常用的密封件之一，材料为不同规格的橡胶，因截面为圆形而得名，简称O形圈。O形圈在速度和密封压力较小的情况下可作为往复式动密封，借助工作介质传导的工作压力发生自体变形附着在密封工作腔中，同时产生一定的接触压力，该压力随着工作压力的增大而增大，从而形成密封，该种密封方式被称作“自密封”。O形圈凭借着密封原理清晰，密封方式简单，只需要一定的初始压力即可实现无泄漏的密封的特点，以及低廉的成本成为了液压和气动系统中使用最为广泛的密封元件之一。O形密封圈如图2.3：图2.3O形密封圈由于O形密封圈在工作工程中需要处于压缩状态，在安装过程中也要赋予一定的初始压缩量才能稳定工作，因此O形圈的压缩量是O形圈重要的特性。压缩量通常用公式2-1表示=00×100%（2-1）式中：0d—O形密封圈在未压缩时的截面直径；h—O形密封圈压缩后的截面直径。在安装O形圈时需要选取核实的压缩量，压缩量的大小要满足以下三个条件：①保证足够大的密封接触面积；②保证摩擦力足够小；③尽量避免发生永久变形。显然，由材料学知识可得，三个条件互相矛盾，满足其中一个条件必然会导致另外一个或者两个条件的原则被打破。提高压缩量会导致摩擦力增加，同时永久变
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用相似产品信息的电子产品可靠性Bayes综合评估[J]. 杨军,申丽娟,黄金,赵宇. 航空学报. 2008(06)
[2]悬挂液压系统中新型管路防爆阀的可靠性设计[J]. 刘雅俊,赵静一,王智勇. 机床与液压. 2008(11)
[3]溢流阀泄漏量对其静动态特性影响的试验研究[J]. 刘冀民. 机床与液压. 1998(04)
[4]Archard的磨损设计计算模型及其应用方法[J]. 桂长林. 润滑与密封. 1990(01)
[5]导弹环境因子计算[J]. 刘松,韩廷文,侯希久,周百里,古庆云,徐振全. 战术导弹技术. 1984(02)
硕士论文
[1]铁路工程机械液压系统及故障分析[D]. 樊海军.西南交通大学 2017
[2]面向军用工程装备的集成液压测试系统[D]. 李敬微.南京理工大学 2016
[3]工程机械液压系统可靠性分析[D]. 徐洪升.吉林大学 2015
[4]装载机动臂液压缸可靠性研究[D]. 朱宇驰.燕山大学 2015
[5]液压缸平均寿命估计与可靠性提高方法研究[D]. 靳洪斌.燕山大学 2014
[6]液压系统多故障模式识别及状态评估研究[D]. 胡喆旻.武汉理工大学 2013
[7]某型挖掘机液压系统可靠性分析研究[D]. 黄正豪.南京理工大学 2012
[8]液压伺服作动器O形密封圈实验研究与有限元分析[D]. 胡琦.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于性能退化数据的航空液压泵可靠性分析[D]. 袁亚芹.南京理工大学 2009
[10]基于Bayes小子样理论的多源信息融合方法研究[D]. 满军.国防科学技术大学 2005
本文编号：3337338
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀技术参数如表2.1
12表2.1北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀技术参数参数工作压力Y口背压最高压力最大流量介质温度范围粘度范围MPaMPaMPaL/min℃Mm/s数值3531.531.5250矿物油-30到8010到800待测先导式电磁溢流阀结构图如图2.2：图2.2北京华德DBW10B-1-50B/315先导式溢流阀结构图1.主阀2.先导阀3.主阀芯4.节流孔5.节流孔6.控制油路7.控制油路8.先导阀阀芯9.先导阀弹簧10.控制通道11.节流孔12.弹簧腔13.控制油路14.控制油路15.遥控口16.电磁换向阀A.进油口B.出油口先导式电磁溢流阀的调定压力由电磁铁输入电信号调整电磁铁决定。设定调定压力后，油液从主阀进油口进入主阀下腔，经阻尼孔进入导阀前腔，导阀前腔有管路与主阀上腔相连，此时因导阀前腔液压力未能达到溢流阀调定压力，导阀阀芯受到左侧液压力与右侧弹簧力和电磁铁作用力，且右侧合力大于左侧液压力，由于阀体的限位，阀芯保持停止状态，下侧流向回油口的阻尼孔被导阀阀芯遮盖，此时主阀上部腔体油液处于无运动状态，由于主阀芯上部腔体在主阀芯上的作用面略大于下部腔体在主阀芯上的作用面积，在压力差与弹簧弹簧力复合作用下使主阀芯稳定在主阀座上，遮蔽主阀阀口，导致溢流阀关闭，液压油正常从其他管路通向执行元件。当进入导阀前腔液压力大于弹簧力时，先导阀阀芯向右移动，阀口开启，油液经阻尼孔流入油箱，使主阀上部腔体压力与主阀下部腔体压力产生压力差，破坏主阀芯与弹簧力的平衡状态，在复合力作用下主阀芯沿主阀内壁向上移动使主阀阀口打开。在溢流阀主阀阀口打开的情况下，溢流阀进油口流入油液直接通过回油口流回油箱，期间主阀阀芯上下腔体压力伴弹簧力保持平衡[37]。
14因为本该由密封元件密封的工作腔与零件间产生了间隙，间隙两侧工作压力大于密封压力所导致，间隙和压力差是泄漏的必要条件[45-46]。由于研究对象液压设备的液压元件均为O型密封圈密封，本节仅针对O形密封圈进行阐述。O形密封圈是常用的密封件之一，材料为不同规格的橡胶，因截面为圆形而得名，简称O形圈。O形圈在速度和密封压力较小的情况下可作为往复式动密封，借助工作介质传导的工作压力发生自体变形附着在密封工作腔中，同时产生一定的接触压力，该压力随着工作压力的增大而增大，从而形成密封，该种密封方式被称作“自密封”。O形圈凭借着密封原理清晰，密封方式简单，只需要一定的初始压力即可实现无泄漏的密封的特点，以及低廉的成本成为了液压和气动系统中使用最为广泛的密封元件之一。O形密封圈如图2.3：图2.3O形密封圈由于O形密封圈在工作工程中需要处于压缩状态，在安装过程中也要赋予一定的初始压缩量才能稳定工作，因此O形圈的压缩量是O形圈重要的特性。压缩量通常用公式2-1表示=00×100%（2-1）式中：0d—O形密封圈在未压缩时的截面直径；h—O形密封圈压缩后的截面直径。在安装O形圈时需要选取核实的压缩量，压缩量的大小要满足以下三个条件：①保证足够大的密封接触面积；②保证摩擦力足够小；③尽量避免发生永久变形。显然，由材料学知识可得，三个条件互相矛盾，满足其中一个条件必然会导致另外一个或者两个条件的原则被打破。提高压缩量会导致摩擦力增加，同时永久变
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用相似产品信息的电子产品可靠性Bayes综合评估[J]. 杨军,申丽娟,黄金,赵宇. 航空学报. 2008(06)
[2]悬挂液压系统中新型管路防爆阀的可靠性设计[J]. 刘雅俊,赵静一,王智勇. 机床与液压. 2008(11)
[3]溢流阀泄漏量对其静动态特性影响的试验研究[J]. 刘冀民. 机床与液压. 1998(04)
[4]Archard的磨损设计计算模型及其应用方法[J]. 桂长林. 润滑与密封. 1990(01)
[5]导弹环境因子计算[J]. 刘松,韩廷文,侯希久,周百里,古庆云,徐振全. 战术导弹技术. 1984(02)
硕士论文
[1]铁路工程机械液压系统及故障分析[D]. 樊海军.西南交通大学 2017
[2]面向军用工程装备的集成液压测试系统[D]. 李敬微.南京理工大学 2016
[3]工程机械液压系统可靠性分析[D]. 徐洪升.吉林大学 2015
[4]装载机动臂液压缸可靠性研究[D]. 朱宇驰.燕山大学 2015
[5]液压缸平均寿命估计与可靠性提高方法研究[D]. 靳洪斌.燕山大学 2014
[6]液压系统多故障模式识别及状态评估研究[D]. 胡喆旻.武汉理工大学 2013
[7]某型挖掘机液压系统可靠性分析研究[D]. 黄正豪.南京理工大学 2012
[8]液压伺服作动器O形密封圈实验研究与有限元分析[D]. 胡琦.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于性能退化数据的航空液压泵可靠性分析[D]. 袁亚芹.南京理工大学 2009
[10]基于Bayes小子样理论的多源信息融合方法研究[D]. 满军.国防科学技术大学 2005
本文编号：3337338
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