[发明专利]液压泵性能退化双应力指数模型建模方法

说明书

本发明公布了液压泵性能退化双应力指数模型建模方法，主要用于导弹武器装备液压系统的故障预测与视情维修的开展。提出了双应力指数模型作为液压泵性能退化理论模型，并根据加速退化试验的特点，设置加速系数，给出了模型关键参数的确定方法；并通过设计不同应力下的加速退化试验，利用各时刻容积效率所服从的分布，估计出模型的参数值，分别建立了液压泵性能退化基本模型以及加速试验条件下的性能退化模型，改善了模型对不同工作条件下液压泵剩余寿命的预测能力，提高了模型的适用性，可以相对客观的反映液压泵性能退化规律，对于视情维修的开展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及典型液压泵设备故障预测技术领域的性能退化建模技术。

背景技术

液压泵是液压系统的关键部件之一，其性能好坏直接影响着整个液压系统的可靠性。由于流体的压缩性、泵源与伺服系统的流固耦合作用以及自身所具有的大幅固有机械振动，液压泵的性能退化是一个非常复杂的过程。建立有效地性能退化模型，能够尽早地捕捉潜在的早期故障行为，估计出液压泵的状态演化趋势以及大致失效时间，从而采取合适的预防性维修策略，可以有效避免事故的发生。因此，液压泵性能退化模型的构建，对于液压泵故障预测技术的发展以及基于状态的维修的实施具有重要意义。

性能退化建模提供了一种将系统退化演变过程表征为数学函数的方法，并以某种性能参数为参考来评估系统的失效时间点以及剩余使用寿命，与传统的基于经验估计的方法相比，具有更强的理论说服力，能够较为客观地反映系统退化过程的一般规律。目前，绝大多数的性能退化建模都是依据传统的可靠性理论，以失效时间作为分析对象，通过大量试验得到被试系统的失效数据，进而推导出统计分布模型。但是，这种基于统计分布的建模方法，需要在每次试验中都获得性能指标的全寿命周期数据，这样会耗费大量的时间以及人力、物力，且所建立的模型与实际偏差较大，很难有效地表征性能退化的一般规律，尤其是对于现代装备所采用的高可靠性产品而言，这种基于大量失效时间历史数据的方法将不再适用。

液压泵内部存在几个典型的摩擦副，主要有滑靴靴帽和柱塞球头、滑靴和斜盘、配流盘和斜盘等。在液压泵工作过程中，由于内部应力的作用，摩擦副间会因为摩擦而产生不同程度的磨损，导致摩擦副元件间的力矩系数增大，油膜变薄，配合间隙变大，进而造成液压油的外泄，液压泵的性能下降。因此，关键摩擦副的磨损则是加快泵性能退化、制约泵寿命的主要原因，而影响磨损最关键的因素就是压力和转速。为此，可以采用加速退化试验的方法，利用产品性能退化量分布的样本标准差与时间和应力的关系，建立合适的性能退化模型。

综上所述，采用加速退化试验的方法建立更符合一般性规律的液压泵性能退化模型是本发明研究解决的主要内容。

发明内容

本发明的目的是通过设计双应力加速退化试验，采集性能指标的数据，提供一种有效的液压泵性能退化建模方法。这种方法能够避免传统统计分布建模方法耗费时间长、误差大的问题，且容易实现、更能体现性能退化的一般规律。

根据液压泵的性能退化原理以及前期相关试验结论，液压泵的性能退化模型主要与性能指标初值、压力、转速有关，大致为时间的指数函数。选用容积效率作为性能参数。液压泵性能退化基本模型可以表示为：

η＝η₀-αv₀P₀e^βt (1)

其中，η为容积效率，η₀为容积效率初始值；v₀为额定转速，P₀为额定压力；α、β为参数。在加速退化试验条件下，液压泵的性能退化模型会出现一些变化，其双应力指数退化模型为：

其中，v为加速退化试验的转速，P为加速退化试验的压力，α、β、η₀与式(1)相同，k为加速系数。