滚轮滑轨运动机构磨损可靠性分析_季佳佳

滚轮滑轨运动机构磨损可靠性分析X

STUDY ON WEAR RELIABILITY OF ROLLER WHEEL AND ITS TRACK

季佳佳X X冯蕴雯冯元生

(西北工业大学航空学院,西安710072)

JI JiaJia FEN G Yun Wen FENG YuanSheng

(Department o f Aeronautics,Northwestern Polytechnical University,Xi c an710072,China)

摘要探讨滚轮滑轨运动机构中滚轮在滑轨上滚动时滑轨的磨损情况;以Archard模型为基础,建立滑轨磨损深度的计算模型;将载荷、容许磨损量、材料属性和磨损因数均视为随机变量,提出滑轨磨损的可靠性计算模型和分析方法,并以某飞机襟翼滚轮滑轨运动机构为例,给出不同飞行架次下滑轨磨损失效概率,可为飞机襟翼滚轮滑轨设计提供有益参考。

关键词滚轮滑轨磨损可靠性飞行架次Archard模型

中图分类号TH117.1TB114.3

Abstract It is well known,the roller wheel rolls on i ts track can cause wear-out failure.However,the wear reliability of roller wheel and i ts track subjected to contact loading are less studied.Aimin g at the kinesio-machanism consis ting of a roller wheel and a roller track,the wear status of the roller track is discussesd here.A calculation method model for the roller track wear is estabilished accordin g to Archard model.Considering wear allowance,material properties and wear coeffien t are assu med as random variables,a reliability analysis model for the wear is put forward.Taking the kinesio-machanism of the roller wheel P roller track as an example,the failure pro-bility due to wear i n different fligh ts number is illustrated.The calculation resul ts indicate that the dispersibility of wear coeffien t marked-ly affects the failure p robability of roller track.The evaluti on results can provide a governi ng reference for the roller track design.

Key words Roller w heel;Roller track;Mechanism wear reliability;Flights;Archard model

Correspon ding author:JI JiaJia,E-ma il:eliotjia jia@,Tel:+86-29-88460383

The project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.10577015),and the Aeronautics Foundation of China(No.2006ZD53050,2008ZA53006).

Manuscript received20080905,in revi sed form20081027.

引言

对于滚轮滑轨机构而言,磨损是主要的失效模式之一,磨损会导致滚轮滑轨机构卡阻、运动精度损失、强度减小和工作能力丧失。近些年,在磨损方面,针对相关的磨损理论和具体的磨损试验有许多研究[1-3],同时,磨损可靠性得到一定的发展,主要表现在对磨损失效的判定原则、实际磨损量的分布形式及模糊理论的引入等方面,众多学者进行了较为深入地研究[4-7],并将相应理论分析方法应用到飞机货舱锁系统、航空关节轴承、连杆机构、凸轮机构及铰链等具体的结构、机构磨损可靠性计算[8-10]。滚轮滑轨机构在飞机襟、缝翼运动机构中应用较多,且由于磨损所产生的事故和事故症候较多,因此,本文以Archard模型为基础,在考虑载荷、容许磨损量为随机变量的同时,考虑磨损因数为随机变量,提出滚轮滑轨运动机构磨损可靠性分析模型和具体的计算方法,并结合具体实例进行算例验证。

1磨损量计算的基本数学模型

1.1数学模型的建立

由于滑轨耐磨性能比滚轮差,滚轮和滑轨的接触应力较大,且滚轮在滑轨表面往复运动,导致滑轨表面拉出的金属屑粘附到滚轮的表面,较易发生粘着磨损。滑轨表面实际磨损量在无具体试验数据的情况下可以采用手册加修正方法。目前,阿查德(Archard)模型在实际磨损量的计算中被广泛采用[11-12],Archard模型提出磨损体积的计算公式,而对于工程应用人员而言,磨损深度更具有实际意义,且材料屈服强度R s较材料布氏硬度H更易获得,一般情况下H U3.0R s[13]354,因此

用磨损深度表示的磨损量公式为

Journal of Mechanical Strength2010,32(4):591-595

X

X X季佳佳,男,1986年3月生,安徽泗县人,汉族。西北工业大学硕士研究生,主要从事结构、机构可靠性分析研究20080905收到初稿,20081027收到修改稿。国家自然科学基金(10577015)、航空基金(2006ZD53050、2008ZA53006)资助。