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
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三种试验方法等效可得：
1、由2、3等效,240h超载=1000小时候满载，即超 载1h=满载4.17h；
2、由1、3等效，满载2400h=超载576h=超载250h+ 冲击10万次，即超载1h=冲击306次，满载1h=冲击 73.44次
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。
（不可靠度函数）；
N：受试产品总数；ΔN：失效数。
• (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
f (t) 1 dn N dt
(t) dn 1 1 dn N
– 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。
R(t) N N 1 N 1 F(t)
N
N
R(t)：可靠度函数；F(t)：累积失效概率
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。
第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响
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3%，不得有异常磨损或损坏。 1、满载2400h； 2、满载1000h，超载10h，冲击10万次； 3、超载250h，冲击10 万次。
元件性能下降率
dni dt
Qni
流量
dx dt
Si
dni dt
区间i的油污颗粒侵入速度
dx dt
SiQni
污染颗粒浓度
若按试指验数防衰尘减一：次加入液压n系统n，0e初t始浓度时为间n常0则数 污染颗粒浓度
泵的污染敏感系数正比于颗粒浓度
s n
泵流量变化率：
dQ dt
n0
2Qe
2t
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
（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。
• 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 、 pห้องสมุดไป่ตู้ 、 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。
N
ti
i 1
ta R 1 (a)
0 a 1
– 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。
注意：中位寿 命与平均寿命 含义不同，见 表2.1。
（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：
L1
L0
n0 n1
p0 p1
意大利DENISON丹尼逊公司
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。
dt N n N dt N n f (t) 1 f (t)
1 F (t) R(t)
n(t)：t时刻的累积故障数
• (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）。
t
1 N
Q
Q0
exp
n02
2
1
2t
e
Qw
Q0
exp
n02
2
dQ dt
ni 2Q
泵磨损寿命： 国家标准规定：
T
ln
Qd Q0
im a x
i ni2
i 1
Qd 0.95 Q0
Q
Q eini2t 0
允许最低流量
T 0.051
0n02
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。
– 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。
(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：
pn KV K N p7
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。
1、由2、3等效,240h超载=1000小时候满载，即超 载1h=满载4.17h；
2、由1、3等效，满载2400h=超载576h=超载250h+ 冲击10万次，即超载1h=冲击306次，满载1h=冲击 73.44次
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。
（不可靠度函数）；
N：受试产品总数；ΔN：失效数。
• (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
f (t) 1 dn N dt
(t) dn 1 1 dn N
– 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。
R(t) N N 1 N 1 F(t)
N
N
R(t)：可靠度函数；F(t)：累积失效概率
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。
第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响
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3%，不得有异常磨损或损坏。 1、满载2400h； 2、满载1000h，超载10h，冲击10万次； 3、超载250h，冲击10 万次。
元件性能下降率
dni dt
Qni
流量
dx dt
Si
dni dt
区间i的油污颗粒侵入速度
dx dt
SiQni
污染颗粒浓度
若按试指验数防衰尘减一：次加入液压n系统n，0e初t始浓度时为间n常0则数 污染颗粒浓度
泵的污染敏感系数正比于颗粒浓度
s n
泵流量变化率：
dQ dt
n0
2Qe
2t
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
（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。
• 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 、 pห้องสมุดไป่ตู้ 、 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。
N
ti
i 1
ta R 1 (a)
0 a 1
– 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。
注意：中位寿 命与平均寿命 含义不同，见 表2.1。
（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：
L1
L0
n0 n1
p0 p1
意大利DENISON丹尼逊公司
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。
dt N n N dt N n f (t) 1 f (t)
1 F (t) R(t)
n(t)：t时刻的累积故障数
• (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）。
t
1 N
Q
Q0
exp
n02
2
1
2t
e
Qw
Q0
exp
n02
2
dQ dt
ni 2Q
泵磨损寿命： 国家标准规定：
T
ln
Qd Q0
im a x
i ni2
i 1
Qd 0.95 Q0
Q
Q eini2t 0
允许最低流量
T 0.051
0n02
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。
– 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。
(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：
pn KV K N p7
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。