NYP不锈钢高粘度泵的失效机制及磨损加速寿命方法

NYP不锈钢高粘度泵的失效机制及磨损加速寿命方法
NYP不锈钢高粘度泵被广泛应用于航空、航天、船舶和工程机械等液压系统中，作为液压系统的动力源，其使用寿命对整个液压系统影响重大。齿轮泵在设计过程中无法对其寿命进行有效计算，齿轮泵寿命多通过试验数据获得，传统的寿命试验具有周期长、试验费用高等问题，因此急需探求一种有效的齿轮泵寿命估算方法。
由于传统寿命试验方法的种种不足，齿轮泵的加速寿命方法得到了重视。给出了将序贯寿命抽样试验与强化试验相结合的寿命试验方法，以减少试验样本，缩短试验时间；给出了液压泵综合应力寿命试验方法。上述试验方法均能起到一定的加速作用，但是加速性受到限制，并且试验装置复杂、试验成本较高。因此，为了解决上述加速寿命试验存在的不足，本文作者提出了一种通过增加油液介质污染度的齿轮泵加速寿命试验方法。
该方法首先分析了影响齿轮泵寿命的失效原因，并选择介质污染度作为加速寿命的应力选择，其次给出了齿轮泵的磨损加速寿命试验方法，最后建立寿命模型并以试验数据为基础，利用统计分析方法给出了齿轮泵的寿命及可靠性指标计算方法。该方法在齿轮泵寿命计算具有一定的实际价值。
1、齿轮泵的失效机制
失效是产品的一种状态，在这种状态下，产品丧失了规定的功能。失效机制是寻求产品失效的实质原因。某齿轮泵部件轴承和齿轮的失效机制的统计数据，可以看出齿轮泵的失效形式主要为磨损。
齿轮与壳体之间、高速旋转的轴承都会产生较严重的磨损。齿轮泵磨损的形式是多样的，主要是磨粒磨损。磨损给齿轮泵会带来两种基本失效形式：性能衰降和突发性故障。性能衰降是由于磨损造成齿轮泵间隙的增大，内部泄漏增加，导致容积效率及总效率下降。下降到一定程度，就意味着寿命的终比。突发性故障是指齿轮泵在非预料的情况下，结构突然损坏。
通过以上分析，最终确定磨损为影响NYP不锈钢泵寿命的主要失效原因。对于以磨损为主要失效形式的液压元件，其寿命考核应以磨损寿命为依据。
2、磨损加速寿命试验方法
加速寿命试验即通过加大应力来缩短试验时间。加速寿命试验的类型很多，常用的有3类圈：恒定应力加速寿命试验(恒加试验)、步进应力加速寿命试验(步加试验)和序进应力加速寿命试验(序加试验)。因恒加试验方法操作简单，数据处理方法也较为成熟，文中选用恒加应力试验方法。
2.1加速应力的选择
影响齿轮泵寿命的应力有压力、转速、温度、润滑条件及油液的污染。如果选择出口压力作为加速应力，则泵的泄漏量会随着压力增高而加大，导致容积效率降低；如果把转速作为加速应力，则转速不能太高，否则泵的填充效果不好；温度和润滑条件因素可能会导致齿轮泵失效机制的复杂化而不宜选取作为加速应力。因此以上几种均不适合作为加速应力。
可以选择油液的污染作为齿轮泵加速寿命试验的加速应力。油液污染物中的固体颗粒物是液压系统中最普遍、危害作用最大的污染物圆。固体颗粒物加速了齿轮泵的磨损，直接影响齿轮泵的寿命。相比其他加速应力，油液的污染作为加速应力只需在液压油中添加固体颗粒，配制不同浓度(颗粒数)的污染液，可以简化试验装置，降低试验经费。通过以上分析，利用油液中磨粒的颗粒数(增加系统的污染度)作为加速应力来对齿轮泵进行磨损加速寿命试验是可行的。
2.2污染液的配制
高粘度内齿泵采用空气滤清器细试验粉尘(ACFTD)作为试验用颗粒。该粉尘己为国际标准化组织批准为污染控制试验用的标准粉尘。ACFTD的颗粒尺寸分布比较固定。经过精确测试，在每升油液含有1mgAC粉的污染液中，每毫升油液所含的颗粒数。
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