某型滑油泵組加速壽命試驗方法研究

慕傳琳

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

某型滑油泵組加速壽命試驗方法研究

慕傳琳

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

本文介紹了某型滑油泵組進行加速壽命試驗的方法，通過對滑油泵組結構、載荷分析，數理統計，找出主要失效模式，進行機理分析，找出薄弱環節，并對薄弱環節進行仿真分析，并通過計算得到加速壽命試驗的加速因子，最終確定了該產品的加速壽命試驗的載荷譜。

滑油泵組；加速；試驗

1 緒論

某型滑油泵組具有結構復雜、尺寸大、精度高和長壽命等特點，在實際工作中承受著較高的溫度、較大的壓力和振動載荷。該產品的全壽命為15000h飛行小時，如果進行1：1的壽命試驗，對時間、資源及試驗成本的要求都比較高，參考主機要求等綜合因素的考慮，需對該產品開展加速壽命試驗。加速試驗是在不改變產品失效機理和不增加新的失效因子的前提下，提高試驗應力水平，加速產品失效進程，運用等效模型預測產品在正常應力下的壽命特征的方法。

2 該型滑油泵組工作原理簡述

2.1 該型滑油泵組工作原理

滑油泵組是容積式擺線內嚙合齒輪泵，通過快卸環安裝于附件機匣上，為發動機前腔、后腔、轉接齒輪箱、附件機匣提供潤滑和冷卻。滑油泵組由滑油泵殼體、泵軸、泵長銷、碟形片、內轉子、外轉子、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，當壓力達到2.1MPa時，卸壓活門開啟，將多余滑油通過卸壓活門流回至附件齒輪箱回油泵入口。供油濾對增壓級出口的滑油進行過濾，過濾精度為20μm，濾芯較臟堵塞時，壓差達到（0.1～0.12）MPa，堵塞指示器發出堵塞信號，同時旁路活門打開，旁路活門開啟壓差是（0.12～0.15）MPa，滑油流經旁路活門進入潤滑部位。

在各回油級入口處均設有屑末信號器和粗濾網，在總回油出口位置設有回油濾，過濾精度為40μm。屑末信號器的作用是收集過濾各級滑油回路內的鐵屑，當鐵屑堆積使兩電極短路時，發出接通外電路報警信號，報警信號為四路并聯，任一路電極短路均發出報警信號，送至輸出數字電子控制器。粗濾網過濾精度1000μm，可以過濾回油中的大顆粒雜質，保護潤滑組件。

2.2 載荷信息

（1）工作環境：環境溫度：-55～+150℃，短時 175℃。

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

（3）工作載荷工作條件如下：

工作介質：4010合成潤滑油（4109合成潤滑油為備份滑油）；

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

3 該型滑油泵組加速壽命試驗研究

3.1 概述

加速試驗方案設計包含以下工作項目：機理分析；敏感應力加速性分析；加速因子確定；確定高應力水平；加速試驗方案。在產品故障機理分析結果的基礎上，明確每一類機理的敏感應力類型，再利用壽命模型進行加速性分析，確定能夠加速的載荷類型，然后利用經驗或壽命定量模型計算確定加速因子，并結合強化試驗結果或試驗設備的加載能力綜合確定高應力水平，從而確定加速壽命試驗方案。

3.2 機理分析

（1）結構分解。結合滑油泵組的結構組成、工作原理及工作特性等方面的相關信息進行結構層次分解，其結果應包含產品所有最低約定層次單元。按照初始約定層次、約定層次、最低約定層次對產品進行結構層次分解，確定產品機理分析的最低約定層次，共分解出1個初始約定層次、14個約定層次、119個最低約定層次。

（2）載荷分析。根據2.2項中滑油泵組所受的載荷信息及耐久性試驗載荷譜（壓力、轉速、油溫、環境溫度、振動譜），分析確定了產品全壽命周期內所有可能的工作載荷和環境載荷類型，工作載荷類型有：壓力（油壓）、轉速、油溫；環境載荷類型有：溫度、振動。

（3）確定機理。在結構分解和載荷分析的基礎上，針對每一種最低約定層次單元，進行一一映射關系研究，考慮所有可能的載荷類型，分析其壽命周期內是否存在耗損性失效機理。

確定壽命周期內存在耗損性失效機理，需要計算耗損性失效時間的最低約定層次單元為71個；壽命周期內不存在耗損性失效機理，不需要計算耗損性失效時間的最低約定層次單元為48個。

3.3 敏感應力加速性分析

（1）應力種類選取原則。應力種類的選取應綜合考慮以下因素：①產品耐久性分析得到的產品耗損性機理和敏感載荷（包括環境載荷與工作載荷）；②產品規范給出的壽命載荷譜；③盡可能在試驗中采用綜合應力；④考慮試驗設備能力。

（2）加速應力范圍。在進行加速壽命試驗時，必須保證產品在試驗中施加的高應力條件和正常使用應力條件下的主要故障模式和故障機理保持一致，即所設定的試驗條件不允許超出產品的工作極限。加速應力的范圍主要通過兩種方法：基于強化試驗的加速應力范圍確定，該方法適用于開展了強化試驗的產品。首先，通過強化試驗，確定產品的工作極限和破壞極限。然后按照以下原則，綜合確定加速應力的極限值。

4 結束語

加速壽命試驗中對試驗設備、工作油液、油泵進口壓力、試車后產品性能、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-時間譜與發動機的實際工作狀態基本相符。在擬定等效試車工作狀態和載荷-時間譜時，只是在此基礎上，將低工況的試驗應力幅值大幅度增加，并適當提高原高工況的試驗應力，高溫試驗和變換工作狀態（沖擊試驗）在原規定條件下進行，應力幅值以不改變油泵原薄弱環節失效機理為限。該滑油泵組加速壽命試驗的載荷譜是按理論計算結果確定的，是否能達到預期的效果還需通過試驗的結果進行驗證。

[1]《航空技術裝備壽命和可靠性工作暫行規定》.

[2]《軍用飛機結構強度規范第6部分：重復載荷、耐久性和損傷容限》.

TJ430.6

A

1004-7344（2016）04-0300-01

2016-1-2