某型滑油泵组加速寿命试验方法研究

慕传琳

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 黑龙江哈尔滨 150066）

某型滑油泵组加速寿命试验方法研究

慕传琳

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 黑龙江哈尔滨 150066）

本文介绍了某型滑油泵组进行加速寿命试验的方法，通过对滑油泵组结构、载荷分析，数理统计，找出主要失效模式，进行机理分析，找出薄弱环节，并对薄弱环节进行仿真分析，并通过计算得到加速寿命试验的加速因子，最终确定了该产品的加速寿命试验的载荷谱。

滑油泵组；加速；试验

1 绪论

某型滑油泵组具有结构复杂、尺寸大、精度高和长寿命等特点，在实际工作中承受着较高的温度、较大的压力和振动载荷。该产品的全寿命为15000h飞行小时，如果进行1：1的寿命试验，对时间、资源及试验成本的要求都比较高，参考主机要求等综合因素的考虑，需对该产品开展加速寿命试验。加速试验是在不改变产品失效机理和不增加新的失效因子的前提下，提高试验应力水平，加速产品失效进程，运用等效模型预测产品在正常应力下的寿命特征的方法。

2 该型滑油泵组工作原理简述

2.1 该型滑油泵组工作原理

滑油泵组是容积式摆线内啮合齿轮泵，通过快卸环安装于附件机匣上，为发动机前腔、后腔、转接齿轮箱、附件机匣提供润滑和冷却。滑油泵组由滑油泵壳体、泵轴、泵长销、碟形片、内转子、外转子、偏心套、泵中间壳体等部件组成。

滑油泵组上集成了卸压活门、供油滤、回油滤、堵塞指示器、旁路活门。卸压活门限制供油泵后的滑油压力，当压力达到2.1MPa时，卸压活门开启，将多余滑油通过卸压活门流回至附件齿轮箱回油泵入口。供油滤对增压级出口的滑油进行过滤，过滤精度为20μm，滤芯较脏堵塞时，压差达到（0.1～0.12）MPa，堵塞指示器发出堵塞信号，同时旁路活门打开，旁路活门开启压差是（0.12～0.15）MPa，滑油流经旁路活门进入润滑部位。

在各回油级入口处均设有屑末信号器和粗滤网，在总回油出口位置设有回油滤，过滤精度为40μm。屑末信号器的作用是收集过滤各级滑油回路内的铁屑，当铁屑堆积使两电极短路时，发出接通外电路报警信号，报警信号为四路并联，任一路电极短路均发出报警信号，送至输出数字电子控制器。粗滤网过滤精度1000μm，可以过滤回油中的大颗粒杂质，保护润滑组件。

2.2 载荷信息

（1）工作环境：环境温度：-55～+150℃，短时 175℃。

（2）寿命要求：首翻期：2500飞行h/6年，附件10%地面调试时间；总寿命：15000飞行h，附件10%地面调试时间。

（3）工作载荷工作条件如下：

工作介质：4010合成润滑油（4109合成润滑油为备份滑油）；

工作温度：-55～+160℃，短时 175℃（不大于 15min/每飞行 h）；

3 该型滑油泵组加速寿命试验研究

3.1 概述

加速试验方案设计包含以下工作项目：机理分析；敏感应力加速性分析；加速因子确定；确定高应力水平；加速试验方案。在产品故障机理分析结果的基础上，明确每一类机理的敏感应力类型，再利用寿命模型进行加速性分析，确定能够加速的载荷类型，然后利用经验或寿命定量模型计算确定加速因子，并结合强化试验结果或试验设备的加载能力综合确定高应力水平，从而确定加速寿命试验方案。

3.2 机理分析

（1）结构分解。结合滑油泵组的结构组成、工作原理及工作特性等方面的相关信息进行结构层次分解，其结果应包含产品所有最低约定层次单元。按照初始约定层次、约定层次、最低约定层次对产品进行结构层次分解，确定产品机理分析的最低约定层次，共分解出1个初始约定层次、14个约定层次、119个最低约定层次。

（2）载荷分析。根据2.2项中滑油泵组所受的载荷信息及耐久性试验载荷谱（压力、转速、油温、环境温度、振动谱），分析确定了产品全寿命周期内所有可能的工作载荷和环境载荷类型，工作载荷类型有：压力（油压）、转速、油温；环境载荷类型有：温度、振动。

（3）确定机理。在结构分解和载荷分析的基础上，针对每一种最低约定层次单元，进行一一映射关系研究，考虑所有可能的载荷类型，分析其寿命周期内是否存在耗损性失效机理。

确定寿命周期内存在耗损性失效机理，需要计算耗损性失效时间的最低约定层次单元为71个；寿命周期内不存在耗损性失效机理，不需要计算耗损性失效时间的最低约定层次单元为48个。

3.3 敏感应力加速性分析

（1）应力种类选取原则。应力种类的选取应综合考虑以下因素：①产品耐久性分析得到的产品耗损性机理和敏感载荷（包括环境载荷与工作载荷）；②产品规范给出的寿命载荷谱；③尽可能在试验中采用综合应力；④考虑试验设备能力。

（2）加速应力范围。在进行加速寿命试验时，必须保证产品在试验中施加的高应力条件和正常使用应力条件下的主要故障模式和故障机理保持一致，即所设定的试验条件不允许超出产品的工作极限。加速应力的范围主要通过两种方法：基于强化试验的加速应力范围确定，该方法适用于开展了强化试验的产品。首先，通过强化试验，确定产品的工作极限和破坏极限。然后按照以下原则，综合确定加速应力的极限值。

4 结束语

加速寿命试验中对试验设备、工作油液、油泵进口压力、试车后产品性能、零组件磨损和损伤的偏差值与1：1全寿命试车要求相同。油泵1：1寿命试车的载荷-时间谱与发动机的实际工作状态基本相符。在拟定等效试车工作状态和载荷-时间谱时，只是在此基础上，将低工况的试验应力幅值大幅度增加，并适当提高原高工况的试验应力，高温试验和变换工作状态（冲击试验）在原规定条件下进行，应力幅值以不改变油泵原薄弱环节失效机理为限。该滑油泵组加速寿命试验的载荷谱是按理论计算结果确定的，是否能达到预期的效果还需通过试验的结果进行验证。

[1]《航空技术装备寿命和可靠性工作暂行规定》.

[2]《军用飞机结构强度规范第6部分：重复载荷、耐久性和损伤容限》.

TJ430.6

A

1004-7344（2016）04-0300-01

2016-1-2