基于试验数据的气缸疲劳寿命预测

气 缸连续 动作 。气 动 回路 如 图 １ 所示 。
曲线 ， 三参数 威布 尔分 布 对 各 种类 型 的 实 验数 据 拟 合 能力强 ， 以很 好 的反 映气缸疲 劳 寿命 的分布情 况 ， 可 能
用于对 气缸疲 劳 寿命 进 行预测 。 本 文 以气 缸信 赖 性试 验 为 基础 ， 运用 威 布 尔 分 布
理 论 ， 所获得 的试 验数 据进行 分 析和计 算 ， 立气 缸 对 建
疲 劳寿命 分 布模型 ， 此 预测 气 缸 的 Ｂ。 命 、 依 寿 中位 寿
命 和特征 寿命 ， 并对 预测 结果进 行分 析 。
１ 气缸 疲劳试 验及 其数 据 的获 取 气缸 疲劳 试验是 将 被 检 气 缸 安装 在 试 验 平 台上 ，
运行 。
１ 气 动 三联 件 ． ５ 电磁 阀 ． ２数字压力开关 ． ７气缸 ． ３残压排气阀 ． ４ 消声 器 ． ６ 向流 阀 ． ８ 减 压 阀 ９ 质 量 流量 计 ． ．
１． ０ 压力传感 器
１． １ 压力开关控制器
ｌ． ２ 激光位移计
ｌ ．数 据 收 集 记 录 装 置 ３
集卡传输 给上位 机 ， 上位 机记录各个 气缸 动作 的波 形 。 按照 ＩＯ Ｆ Ｉ ９ ７ Ｓ ／ ＤＳ １９ ３标准 规定 ， 行 气缸 疲 劳试 进
也不 同 ， 参数 的估计 值也 不 同 。当 ｒ＝０时 ， ３个 三参 数 变成两参 数 的威 布尔 分 布 ； 形状 参 数 ｂ是威 布尔 分 布中具有 实际意 义 的参 数 ； ＜ｌ 呈倒 ．型 ； ｂ ， ， １＜ｂ ＜
２１ ０ ０年 第 ３期
液压 与 气动
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基 于 试 验 数 据 的气 缸 疲 劳 寿 命 预 测
覃 涛 ， 刚炎 李
Ｃｙ ｉ ｄ ｒＦ ｔ ｕ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｔｅ ｔＤａ ａ ｌ ｅ ａ ｉ ｅ Ｌ ｆ Ｐ ｅ ｉ ｔ ｓ ｄ ｏ ｓ ｔ ｎ ｇ ｅ ｏ
寿命 。 在 威布尔分 布 的概率 密 度 图 中 ， 对一 组 寿命 数据 采用不 同的方法 进行拟 合 ， 密度 曲线 的形状 和位 置 其
Байду номын сангаас
号 来控制 电池 阀的换 向 ， 实现 对 气缸 冲／ 回程 的控 制 ， 并 能记录每个 气缸 的动作 次 数 。测量 气 缸 的 冲／ 回程 时间时 ， 激光位 移传感器 采集气 缸动作 的波形 ， 过采 通
靠性 显得越 来越 重要 ， 寿 命 直 接影 响 着 整个 系统 的 其
可靠性 ； 因此 气缸 的 寿命 试 验 已成 为 气 缸 性 能试 验 中
的一项 重要 试验项 目。气缸 的磨 损 过程 大 致 可分 为 ３ 个 阶段 ： 初期 磨损 阶段 、 常磨 损 阶段 、 剧磨 损 阶段 。 正 急 通过分 析气 缸失效 数 据 可 知 ， 缸 的疲 劳 曲线 为 浴 盆 气
中图分类 号 ： Ｈ１８ 文献标识 码 ： 文章 编号 ：０ ０４ ５ （０ ０ ０ －０ ５０ Ｔ ３ Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）３０ ５ －４
气 动 系统 中使用最 多 的执行 构件是 作直 线往 复运 动 的气 缸 。随着 气动 系 统 复 杂程 度 的 提 高 ， 气缸 的可
的压缩 空气 。压缩 空气 经过 冷冻式 干燥 机和 高精密过
为螺 杆式空 气 压缩机 ， 以为被检 气 缸提 供 ０ ６ Ｐ 可 ．３Ｍ ａ
动技术方面的研究工作。
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电路板组成 。上位机 通过数据 采集卡 向 电池 阀发送信
会发 生失效 ， 失效 只 在 以后 发 生 ； 形状 参 数 ， 值 ｂ为 其 的大小 决定 密度 曲线 的形状 ； ０为尺 度参 数 ， 称特 征 也
３６， 正偏 山状 分布 ， ． 呈 近于正态 ； ｂ＞３ ６ 呈负偏 山状 ．，
滤 器之 后 ， 压缩 空 气 的过滤 精 度 保 持在 ５ ｍ， 将 保证
了压缩 空气 的质量 。试 验平 台上相 应 的管路将 压缩 空 气 分成 各条 支路送 到 相应 的被 检 气缸 ， 每条 支 路 上 电
池 阀和流量 阀分别 控 制气 缸 的换 向和运 行 速 度 ， 证 保
Ｑ Ｎ Ｔ ｏ Ｌ ａ ｇｙ ｎ Ｉ ａ ， Ｉ ｎ —ａ Ｇ
（ 汉理工大学 ， 北 武汉 武 湖 ４０７ ） ３０ ０
摘
要 ： 文 以气缸信 赖性 试验 平 台为基 础 ， 该 依据 国际标准规 定 的试验规 则 ， 行 气缸信 赖性 试验 ， 进 获取
相 关试验 数据 ； 用威 布 尔分布 理论 ， 运 对所 测试验 数据进 行 分析 ， 建立 气缸 疲劳 寿命 分 布模 型 ， 此预测 气缸 依 的疲 劳寿命 ， 对预测 结果进 行 分析 。 并 关键词 ： 气缸 ； 寿命 预 测 ； 布 尔分 布 ； 劳寿命 威 疲
通 过气动 回路 和控制 系统 使被检 气缸 在规 定工况 下 连 续 不断 的动作 ， 测量 被检 气缸 的相关参 数 ， 直到 其超 出 规定 的 阈值 水平 ， 记 录 的被 检 气缸 动作 次 数 即 为气 所 缸 的疲 劳寿命 。 本文工 作 以 ８个 缸径 为 ２ ５ｍｍ、 程为 ５ 的 行 ０ｍｍ 气 缸 为 被 检 对 象 ， 别 给 每 个 气 缸 的活 塞 杆 上 装 载 分 ０ ３ｋ ． ｇ的负 载 ， 装 在 气 缸 信 赖 性 试 验 平 台 上 连 续 安
图 １ 整体 试 验 回 路 图
试验 平 台的控 制系统 由上 位机 、 采集 卡 、 信号 转换
收 稿 日期 ：０ ９Ｏ —５ ２０ ＿ １ ９ 作 者 简 介 ： 涛 （９ ５ ）男 ， 北 松 滋 人 ， 士 ， 要 从 事 气 覃 １８ 一 ， 湖 硕 主
气缸信 赖性 试验 平 台 的气 动 回路 由空 压机 、 干燥 机、 高精 密过滤 器 、 压 阀 、 减 电磁 阀 、 量 阀 组成 ， 源 流 气