本發明屬于航空發動機燃油齒輪泵過濾器,特別涉及一種航空燃油齒輪泵過濾器加速壽命試驗方法。
背景技術:
1、航空燃油齒輪泵過濾器作為航空發動機燃油控制系統的重要部件,負責將含在燃油中的固體雜質除去,以保證燃油清潔,防止堵塞,同時減少對燃油泵的磨損,保護燃油系統的安全,維持燃油的正常供應,其壽命和可靠性是影響航空發動機性能的關鍵因素。
2、為了評估航空燃油齒輪泵過濾器的壽命和性能穩定性,需要進行加速壽命試驗,模擬長時間使用過程中的各種影響因素,從而驗證過濾器在各種極端條件下的性能表現和耐久性。
3、目前,大多數航空燃油泵過濾器的作用是把含在燃油中的氧化鐵、粉塵等固體雜物除去,防止燃油系統堵塞,減少機械磨損,確保發動機穩定運行,提高可靠性。過濾器的性能直接影響燃油質量以及燃油泵的磨損情況,因此對航空燃油泵過濾器壽命的研究意義重大。
4、因此,亟需一種航空燃油齒輪泵過濾器加速壽命試驗方法,實現對航空燃油齒輪泵過濾器的評估。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是:提供一種航空燃油齒輪泵過濾器加速壽命試驗方法。
2、為了解決上述技術問題,本發明包括如下步驟:
3、一種航空燃油齒輪泵過濾器加速壽命試驗方法,包括如下步驟:
4、確立影響航空燃油齒輪泵過濾器壽命的相關因子;
5、根據相關因子建立航空燃油齒輪泵過濾器的壽命方程;
6、根據壽命方程進行壽命預測及實驗驗證;
7、根據實驗驗證建立過濾器雙應力指數壽命-應力模型。
8、作為本發明的進一步技術方案為,所述確立影響航空燃油齒輪泵過濾器壽命的相關因子,具體包括:燃油齒輪泵過濾器的故障率、燃油齒輪泵過濾器的基本故障率、計及過濾器壓差對基本故障率的影響的倍增因子、計及振動對基本故障率的影響的倍增因子、計及冷啟動對基本故障率的影響的倍增因子;
9、其中,燃油齒輪泵過濾器的故障率由方程(1-1)進行計算:
10、λf=λf,b·cdp·cv·ccs
11、(1-1)
12、式中:λf—燃油齒輪泵過濾器的故障率,故障數/百萬小時;
13、λf,b—燃油齒輪泵過濾器的基本故障率,故障數/百萬小時;
14、cdp—計及過濾器壓差對基本故障率的影響的倍增因子;
15、cv—計及振動對基本故障率的影響的倍增因子;
16、ccs—計及冷啟動對基本故障率的影響的倍增因子。
17、作為本發明的進一步技術方案為,所述燃油齒輪泵過濾器的基本故障率,具體為:
18、λf,b=2.53故障數/百萬小時
19、(1-2)
20、式中:λf,b—過濾器的基本故障率。
21、作為本發明的進一步技術方案為,所述計及過濾器壓差對基本故障率的影響的倍增因子,具體為:
22、
23、式中:cdp—過濾器的壓差倍增因子;
24、pi'—運行的內部壓力,pa;
25、po'—運行的外部壓力,pa;
26、pi—內壓,pa;
27、po—外壓,pa;
28、r0—內徑,cm;
29、r0—外徑,cm;
30、r—對應于最大應力的半徑,cm;
31、當過濾器的流體自外到內流經過濾器時,最大應力出現在外徑r=b處;將其帶入式(1-3)中可得:
32、
33、式中:cdp—過濾器的壓差倍增因子;
34、po'—運行的外部壓力,pa;
35、po—外部設計壓力,pa。
36、作為本發明的進一步技術方案為,所述計及振動對基本故障率的影響的倍增因子,具體為:
37、cv=1.25(對于飛機和機動的系統)????????(1-5)
38、cv=1.00(對于所有其他的系統)?????????????(1-6)
39、式中:cv—過濾器的振動倍增因子。
40、作為本發明的進一步技術方案為,所述計及冷啟動對基本故障率的影響的倍增因子,具體為:
41、因冷啟動而使品質變壞的校正因子利用冷啟動流體黏度與正常工作的流體黏度之比進行計算;計算公式如下:
42、
43、式中:cs—過濾器的壓差倍增因子;
44、ν冷啟動—冷啟動溫度下的粘度,pa·s;
45、ν正常運行—正常運行條件下的粘度,pa·s;
46、x—隨流體類型而變的指數。
47、作為本發明的進一步技術方案為,根據相關因子建立航空燃油齒輪泵過濾器的壽命方程;具體包括:
48、將方程(1-2)、(1-4)、(1-5)、(1-7)和(1-8)帶入方程(1-1)可得過濾器故障率方程為:
49、
50、由此,進行換算可得過濾器壽命方程為:
51、
52、式中:tf—過濾器壽命,小時。
53、作為本發明的進一步技術方案為,根據壽命方程進行壽命預測及實驗驗證;具體包括:
54、在給定的設計壓力po、工作壓力po'以及工作溫度t下根據推導出的壽命方程(2-2)計算出過濾器壽命;
55、通過實驗測試,對導出的壽命方程進行驗證。
56、作為本發明的進一步技術方案為,根據實驗驗證建立過濾器雙應力指數壽命-應力模型,具體包括:
57、通過建立過濾器雙應力指數壽命-應力模型得到過濾器在各應力水平下的壽命分布,建立壽命特征和應力水平之間的關系,從而指導過濾器的加速壽命試驗開展;
58、過濾器的壽命隨工作壓力和溫度呈指數分布,過濾器的雙應力指數壽命-應力模型為:
59、
60、其中:a、b、c為模型參數;
61、t—過濾器工作溫度,℃;
62、p—過濾器工作壓力,pa;
63、t—過濾器壽命,小時;
64、使用威布爾概率密度函數模型描述各加速應力水平下的壽命分布,威布爾尺度參數α可用作雙應力指數壽命-應力對數線性模型中的名義壽命值,如下所示:
65、
66、式中:t—實驗溫度,℃;
67、p—實驗壓力,pa;
68、t—過濾器壽命,小時;
69、a、b、c、β為模型參數;
70、對數似然函數由一般對數似然函數推導得出,如下所示:
71、
72、因此,根據:
73、
74、式中:ti—第i組實驗溫度,℃;
75、pi—第i組實驗工作壓力,pa;
76、ti—第i組實驗過濾器壽命,小時;
77、ni—第i組實驗過濾器個數;
78、nc—實驗次數;
79、通過求解和得到模型參數的估計值的最大似然估計解;
80、從而得到過濾器壽命的雙應力指數壽命-應力模型為
81、
82、式中:t—過濾器工作溫度,℃;
83、p—過濾器工作壓力,pa;
84、t—過濾器壽命,小時。
85、本發明的有益效果是:
86、本發明提供的過濾器加速壽命試驗方法可用于不同壓力和工質下的過濾器壽命估計,并可分析出影響過濾器壽命的影響因素情況,從而可為研究燃油齒輪泵過濾器的加速壽命試驗技術提供驗證理論。