第二章液压传动装置的可靠性寿命与传动效率的影响因素分解.ppt

第二章 液压传动装置的可靠性寿命与传动效率的影响因素 第一节 液压元件性能参数及可靠性寿命 第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响 第三节 液压元件的传动效率 第一节 液压元件性能参数及可靠性寿命一、性能参数定义（柱塞泵、马达） 额定压力pH：规定转速范围内连续运转、并能保证设计寿命的最高输出压力。 最高压力pm ：允许短时运转的最高输出（输入）压力。 额定转速nH ：在额定压力、规定的进油条件下，能保证设计寿命的最高名义转速。 额定工况：最大排量、额定压力、额定转速下的工况。 Vmax 、 pH 、 nH 二、可靠性定义及数量特征 1 可靠性定义：产品在规定的条件下和时间内，完成规定功能的能力。 规定的功能：全部功能； 规定的条件：负荷条件、环境条件、存放条件等； 规定时间：随使用时间不同，完成规定功能的能力不同。 2 可靠性的数量特征 （1）可靠度R(t)：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。 (2) 失效率λ(t)：产品在时刻t后的一个单位时间内(t,t+1)的失效数与在该时刻尚正常工作的产品数之比。 失效密度f(t)：指产品在某一时间间隙内平均单位时间的失效频率 (3) 寿命：液压元件主要特征参数超过许用极限前的工作时间。 可修复产品指两次相邻故障间的工作时间MTBF（mean time between failure）。 不可修复产品指失效前平均工作时间MTTF（mean time to failure）。 平均寿命：产品寿命的平均值。 可靠寿命ta ：可靠度等于给定值a的无故障工作时间。 中位寿命t0.5：可靠度为0.5时的寿命。 （4） 常见失效密度分布函数 三 液压元件的失效失效的分类 失效判据 四 液压元件典型失效机理（疲劳、磨损、老化） 1 疲劳 金属在交变应力或应变循环下，逐渐产生带有选择性的累积损伤，经过一段时间发生带有局部特征的断裂，即为金属疲劳。 疲劳过程：裂纹产生、扩展、瞬时断裂。 断口形貌：疲劳扩展区、瞬时断裂区。 （1） 滚动零件的疲劳寿命 国外一些液压元件公司常用主轴承或其他关键运动副的疲劳损伤极限循环次数作为元件的寿命指标。 滚动轴承额定寿命计算公式： (2) 缸体等压力容腔类零件的疲劳强度 液压元件以107次循环确定耐久极限压力，以106次循环确定额定压力。 不同循环次数下的疲劳极限压力可以换算，其公式为： 2 磨损 1）磨损的形式 磨料磨损：磨料颗粒侵入摩擦副，产生微量切削，破坏密封。 粘着磨损：粘着、撕裂，如滑阀卡涩。取决于压力和油粘度。 疲劳磨损：交变载荷作用使金属表面疲劳剥落。 腐蚀磨损：油液中水分在压力、温度变化时分离，腐蚀表面。 2）磨损强度的影响因素 润滑条件、相对运动速度、工作压力、周围介质的成分； 液压元件使用原则是适当降低匹配压力，尽量提高工作速度。 3）液压元件的油污敏感度：指液压元件对污染颗粒的敏感程度，敏感度愈高则抗污染能力愈低。 第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响 * R(t)：可靠度函数；F(t)：累积失效概率（不可靠度函数）； N：受试产品总数；ΔN：失效数。 n(t)：t时刻的累积故障数 注意：中位寿命与平均寿命含义不同，见表2.1。 滚动轴承寿命还与润滑条件有关。轴承尺寸愈大、转速愈高、润滑油粘度愈大油膜参数（Hmin/σ）愈大，寿命愈长。 意大利DENISON丹尼逊公司 元件性能下降率 元件对尺寸区间i的油污敏感度系数 区间i的油污颗粒侵入速度 流量 污染颗粒浓度 若试验防尘一次加入液压系统，初始浓度为n0则污染颗粒浓度按指数衰减： 泵的污染敏感系数正比于颗粒浓度 泵流量变化率： 时间常数 泵流量随使用时间变化规律： 时间无穷大时，达到稳定值： 实际使用中颗粒浓度基本不变 泵磨损寿命： 允许最低流量 国家标准规定： 3 液压元件负荷与寿命的关系 高压：应力大，局部温度升高、油液粘度低，旋转组件的疲劳和磨损加剧，这些运动副成为薄弱环节。寿命曲线比较平缓，压力对寿命影响大。 中压：轴承疲劳损坏成为限制因素。 低压：其他组件磨损，陡峭，寿命对压力影响不敏感。 使元件在中压段工作既可以充分发挥元件工作能力，又具有较长的工作寿命。 一、工程机械的载荷特点 连续作业：工作阻力保持较高的数值且呈现出剧烈的波动性。 周期作业：周期性、低频波动性（0.15~3Hz）、频繁超载。 额定载荷：工程机械规定额定载荷为满铲运土时的平均载荷。 二、动态载荷对液压元件寿命的影响 《液压轴向柱塞泵技术条件》 、《液压轴向柱塞泵试验方法》 满载试验：额定压力、额定转速、最大排量。 超载试验：最大排量、额定转速、最高标定压力或125%的额定压力。 冲击试验：最大排量、额定转速，冲击频率10~30/min。 三种试验可任意选一种。任一方法试验后液压泵容积效率下降不超过