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某型号轴向柱塞泵可靠性研究

摘要

轴向柱塞泵由于其独有的结构特点，致使其具有效率高、自吸能力强等优点，

再加上轴向柱塞泵拥有多种变量形式，可以根据使用者的不同需求去变换工作方式，

操作简单且工作寿命长。近年来对于轴向柱塞泵的可靠性要求也随着科技以及市场

的发展逐步提高，但由于现阶段国内的相关可靠性试验始终存在不够拟实、样本信

息收集不全、能耗太高等弊端，因此研究新型的轴向柱塞泵可靠性试验就显得尤为

必要。本文以潍柴动力股份有限公司牵头，吉林大学为主要负责单位的国家重点研

发计划子课题“高压柱塞泵/马达可靠性与寿命实验评估技术研究”平台为基础，研

究轴向柱塞泵的可靠性试验与寿命评估。以为了提高轴向柱塞泵、马达等液压零部

件的可靠性为目的，通过理论基础研究和试验数据分析相结合的方法，为今后液压

零部件的可靠性试验研究与优化提供参考依据。

首先利用失效树分析法与收集整理的大量合作企业反馈回来的轴向柱塞泵失效

案例，得出轴向柱塞泵的四种典型失效模式，并对失效案例的失效原因和相应改进

措施也做了详细描述。在此基础上结合编程语言编制了一套轴向柱塞泵失效案例数

据库，阐述了失效案例数据库的目标及任务，并详尽介绍了其功能需求和模块实现

方面的内容；数据库用于长期收集失效案例，便于后期在轴向柱塞泵大量失效数据

的支持下进行威布尔分析。

其次通过对常见的几种实验室功率回收装置及加速寿命试验方案进行对比分

析，本文选择了回收效果较好的电功率回收方式以及能够更好的拟合实际加载工况

的变应力加速方案，制定了相应试验方案，依循设计的液压系统原理图搭建了与之

匹配的轴向柱塞泵加速寿命可靠性试验装备，并详细阐述了起重要作用的辅助液压

系统和实时监控系统，对于其中的关键零部件还做了选型。分析了系统的功率回收

原理，通过试验测试得到试验台的实际整体功率回收情况与其理论计算回收值作对

比发现，二者相差不大，证明试验所选功率回收方式可行有效，且节能效果显著。

最后对试验中发生失效的被测轴向柱塞泵做拆解检查，找到失效原因为局部失

效，对比几种常见的概率分布模型的特征后选择适合本次试验失效特征的二参数威

布尔寿命分布，还选用逆幂律加速模型来分析被测轴向柱塞泵的特征寿命与压力应

力之间的关系；以容积效率为依据判定轴向柱塞泵失效，并利用极大似然估计法和

结合试验退化数据求解分布函数三个参数，进而通过Matlab软件得到被测轴向柱塞

泵的相关可靠性函数及曲线图，同时计算出其在试验所选变应力加速方案下的特征

寿命和平均寿命，完成了被测轴向柱塞泵的寿命评估。

关键词：

轴向柱塞泵，失效分析，电功率回收，二参数威布尔分布，寿命评估

Researchonreliabilityofaxialpistonpump

Abstract

Axialpistonpump,duetoitsuniquestructuralcharacteristics,itshastheadvantages

ofhighefficiency,strongself-primingcapacity,coupledwiththevariableaxialpiston

pumpwithawiderangeofforms,canaccordingtothedifferentneedsofusersto

transformthewayofworking,simpleoperationandlongworkinglife.Inrecentyearsfor

thereliabilityoftheaxialpistonpumprequirementswiththedevelopmentofscienceand

technologyandthemarketalsograduallyincrease,butbecausethepresentdomestic

relatedreliabilitytestisnote