确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法技术

本发明专利技术提供一种确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法，其包括以下步骤：S1，确定伺服阀用阀芯阀套的主要失效形式是冲蚀磨损；S2，建立伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型；S3，得到作为失效判据的伺服用阀芯阀套的磨损量；S4，进行伺服阀用阀芯阀套寿命试验；S5，对多个待测试伺服阀用阀芯阀套样件进行寿命试验；S6，得到阀芯阀套在不同试验条件下的试验数据；S7，得到伺服用阀芯阀套寿命预测模型。本发明专利技术提出伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型，将阀芯阀套的磨损量作为其失效判据，通过伺服阀用阀芯阀套寿命试验，根据伺服阀用阀芯阀套在不同试验条件下的磨损量，确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型。阀芯阀套寿命预测模型。阀芯阀套寿命预测模型。

【技术实现步骤摘要】
确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法


[0001]本专利技术涉及机电产品可靠性与寿命预测领域，尤其涉及一种确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法。

技术介绍

[0002]作为电液伺服/比例控制系统的核心元件，伺服阀用阀芯阀套在工程
中得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高伺服阀用阀芯阀套的工作性能，降低对国外伺服阀用阀芯阀套产品的依赖，必须对影响伺服阀用阀芯阀套工作性能和寿命的关键因素进行深入研究。
[0003]伺服阀用阀芯阀套一般采用滑阀组件作为其功率级，在液压系统中起到液压放大的作用。滑阀在工作一段时间后，阀套和阀芯会出现不同程度的磨损，表现形式为阀套阀芯径向间隙的增加、节流边缘出现变形等，这些失效形式会对阀体内部的流场特性产生巨大的影响，造成滑阀阀口的过流面积、液流速度发生不同程度的变化。同时滑阀的流量系数也是反映阀口流量特性的重要参数之一，其不仅与开口度、节流边形状有关，还与阀套、阀芯之间的径向间隙有关。因此，对具有不同节流边形式的滑阀进行冲蚀磨损试验，根据伺服阀用阀芯阀套退化规律得到伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型是十分重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术使用基于伺服阀用阀芯阀套磨损量定量表征伺服阀用阀芯阀套退化规律，为了得到相对准确的伺服阀用阀芯阀套退化规律，本专利技术提出了一种确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法，包括如下步骤：
[0005]S1，确定伺服阀用阀芯阀套的失效形式是冲蚀磨损；
[0006]根据伺服阀通过阀芯阀套的相对运动来实现输出油液的流量和方向改变的特点，得到阀芯阀套相对运动过程中的主要失效形式是冲蚀磨损；确定冲蚀磨损的主要影响因素为污染颗粒的冲蚀角、冲蚀速度、阀芯材料的硬度及污染颗粒的属性；
[0007]S2，建立伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型；
[0008]根据伺服阀用阀芯阀套产品的材料、功能特征，对于阀芯阀套的冲蚀磨损，选取磨损量作为伺服阀用阀芯阀套的性能评价指标，选取油液污染度和流量作为载荷剖面，建立伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型为：
[0009]E
g
＝KA
s
(f0(d0)v+f1(d0)v2)t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010][0011][0012]式中：E
g
为阀芯冲蚀磨损质量；v为阀入口速度；d0为油液中颗粒直径；K为参数；A
s
为阀芯冲蚀面积，A
s
＝πd1l，d1为阀芯直径，l为阀冲蚀的长度；t为时间；f0(d0)、f1(d0)分别为与油液中颗粒直径d0相关的二次多项式，式中a0、a1、a2、b0、b1、b2为多项式参数；后续通过试验进行拟合得到参数a0、a1、a2、b0、b1、b2和K的值；
[0013]S3，得到作为失效判据的伺服用阀芯阀套的磨损量；
[0014]S4，进行伺服阀用阀芯阀套寿命试验；
[0015]使用伺服阀用阀芯阀套寿命试验装置测量得到伺服用阀芯阀套的磨损量；
[0016]S5，对多个待测试伺服阀用阀芯阀套样件进行寿命试验；
[0017]重复执行步骤S4，对不同样件在设定油液污染度和流量条件下进行样件的寿命试验，其中油液污染度在寿命试验中简化为以油液中最多数量固体颗粒的直径来体现不同油液污染度；
[0018]通过改变油液固体颗粒的直径和油液流量的大小，得到伺服阀用阀芯阀套在不同试验条件下相应时间的磨损量；
[0019]S6，根据伺服阀用阀芯阀套在不同试验条件下的磨损量，得到阀芯阀套在不同试验条件下的试验数据；
[0020]记录寿命试验中每次测量阀芯的磨损量和时间，同时与步骤S3中的伺服用阀芯阀套的磨损量相比较，如果超过或者相等，则判定伺服用阀芯阀套出现故障，寿命到期；
[0021]S7，得到伺服用阀芯阀套寿命预测模型；
[0022]将试验中设置和测量得到的试验数据代入步骤S2中建立的伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型，通过拟合得到参数a0、a1、a2、b0、b1、b2和K的值，确定了伺服用阀芯阀套寿命预测模型。
[0023]优选的，步骤S4中伺服阀用阀芯阀套寿命试验装置，具体结构为：
[0024]液压泵从油箱中泵出油液经过过滤器到被测伺服阀用阀芯阀套；第一到第四压力表分别用来测量流入和流出被测伺服阀用阀芯阀套的油液压力，溢流阀用来保证流经被测伺服阀用阀芯阀套的油液压力的稳定，节流阀用来调节流经被测伺服阀用阀芯阀套的油液流量，油液从被测伺服阀用阀芯阀套流出后依次经过第一截止阀、流量计和冷却器返回油箱，温度计用来测量油液温度，另外，当节流阀和第一截止阀关闭,第二截止阀打开时，如果被测伺服阀用阀芯阀套泄漏则泄露的油液将通过第二截止阀流到量杯中。
[0025]优选的，步骤S4中伺服阀用阀芯阀套寿命试验步骤具体为：
[0026]1)检查阀芯的硬度和尺寸是否达到要求，在达到要求的情况下测量阀芯的重量，并将阀芯装入阀体中，不达到要求就使用新的伺服阀样本重新进行试验；
[0027]2)将被测伺服阀安装到寿命试验装置中，节流阀完全关闭，第一截止阀关闭，第二截止阀开启；启动液压泵，调节溢流阀压力至伺服阀的额定压力；检测被测伺服阀内泄漏量是否达到要求，如果达到要求就停止液压泵，不达到要求就使用新的伺服阀样本重新进行试验；
[0028]3)将节流阀完全打开，第一截止阀开启，第二截止阀关闭，被测的伺服阀阀口全开；启动液压泵，调节溢流阀和节流阀，直至流量计的流量为设定的流量；
[0029]4)施加控制信号，每间隔1小时伺服阀换一次方向，使阀芯两边的磨损平衡，每工作200小时拆下阀芯进行清洗烘干处理后测量阀芯的质量；
[0030]5)重复步骤4)直至试验时间达到设定的时间值或磨损量超过作为失效判据的阀芯阀套的磨损量，则停止该样件的试验。设定的时间值必须超过步骤S3中得到的常规寿命。
[0031]优选的，步骤S5中设定油液污染度和流量条件的具体值为：
[0032]选择三种不同污染等级的液压油，每种油液中分别包含相同数量不同直径的固体
颗粒，直径分别为5μm、50μm和100μm；
[0033]流量，分别选取15L/min、21L/min、30L/min三种不同的流量。
[0034]优选的，步骤S7中将试验中设置和测量得到的试验数据代入步骤S2中建立的伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型，具体为：
[0035]油液的流量就是阀入口速度v，油液中包含的固体颗粒直径就是油液中颗粒直径d0，阀芯冲蚀面积A
s
由阀芯直径d1和阀冲蚀的长度l获得，这两者都由试验步骤1)测量获得，通过试验步骤4)获得时间t和阀芯冲蚀磨损质量E
g
，将不同油液的流量和油液中包含的不同固体颗粒直径的试验数据代入伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型中。
[0036]优选的，步骤S3中得到作为失效判据的伺服用阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1，确定伺服阀用阀芯阀套的失效形式是冲蚀磨损；根据伺服阀通过阀芯阀套的相对运动来实现输出油液的流量和方向改变的特点，得到阀芯阀套相对运动过程中的主要失效形式是冲蚀磨损；确定冲蚀磨损的主要影响因素为污染颗粒的冲蚀角、冲蚀速度、阀芯材料的硬度及污染颗粒的属性；S2，建立伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型；根据伺服阀用阀芯阀套产品的材料、功能特征，对于阀芯阀套的冲蚀磨损，选取磨损量作为伺服阀用阀芯阀套的性能评价指标，选取油液污染度和流量作为载荷剖面，建立伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型为：E
g
＝KA
s
(f0(d0)v+f1(d0)v2)t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)式中：E
g
为阀芯冲蚀磨损质量；v为阀入口速度；d0为油液中颗粒直径；K为参数；A
s
为阀芯冲蚀面积，A
s
＝πd1l，d1为阀芯直径，l为阀冲蚀的长度；t为时间；f0(d0)、f1(d0)分别为与油液中颗粒直径d0相关的二次多项式，式中a0、a1、a2、b0、b1、b2为多项式参数；后续通过试验进行拟合得到参数a0、a1、a2、b0、b1、b2和K的值；S3，得到作为失效判据的伺服用阀芯阀套的磨损量；S4，进行伺服阀用阀芯阀套寿命试验；使用伺服阀用阀芯阀套寿命试验装置测量得到伺服用阀芯阀套的磨损量；S5，对多个待测试伺服阀用阀芯阀套样件进行寿命试验；重复执行步骤S4，对不同样件在设定油液污染度和流量条件下进行样件的寿命试验，其中油液污染度在寿命试验中简化为以油液中最多数量固体颗粒的直径来体现不同油液污染度；通过改变油液固体颗粒的直径和油液流量的大小，得到伺服阀用阀芯阀套在不同试验条件下相应时间的磨损量；S6，根据伺服阀用阀芯阀套在不同试验条件下的磨损量，得到阀芯阀套在不同试验条件下的试验数据；记录寿命试验中每次测量阀芯的磨损量和时间，同时与步骤S3中的伺服用阀芯阀套的磨损量相比较，如果超过或者相等，则判定伺服用阀芯阀套出现故障，寿命到期；S7，得到伺服用阀芯阀套寿命预测模型；将试验中设置和测量得到的试验数据代入步骤S2中建立的伺服阀用阀芯阀套的冲蚀磨损故障物理模型，通过拟合得到参数a0、a1、a2、b0、b1、b2和K的值，确定了伺服用阀芯阀套寿命预测模型。2.根据权利要求1所述的确定伺服阀用阀芯阀套寿命预测模型的方法，其特征在于：所述步骤S4中伺服阀用阀芯阀套寿命试验装置，具体结构为：液压泵从油箱中泵出油液经过过滤器到被测伺服阀用阀芯阀套；第一到第四压力表分别用来测量流入和流出被测伺服阀用阀芯阀套的油液压力，溢流阀用来保证流经被测伺服阀用阀芯阀套的油液压力的稳定，节流阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾佳，冯凌波，孟理华，翟壮壮，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：发明
国别省市：