增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法

2023-05-15 22:56:26

專利名稱：增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法
技術領域：
本發明屬於葉輪超速破壞可靠度及失效率的計算方法，具體涉及一種增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法。
背景技術：
渦輪增壓器作為增壓柴油機的關鍵組成部件，對柴油機整機性能的發揮起著極為重要的作用。壓氣機葉輪作為渦輪增壓器最為核心的零部件之一，其可靠性在很大程度上決定了增壓器整機的性能與可靠性。超速破壞是壓氣機葉輪最重要的失效模式之一。壓氣機葉輪一旦發生超速破壞將導致增壓器在極短時間內發生失效，並使得發動機無法正常工作。渦輪增壓器特別是用於裝甲車輛動力的增壓器，在全壽命周期中要經歷各種工況，壓氣機葉輪常處在極端載荷環境下工作而發生超速破壞。同時，我國地域遼闊各地區間的氣候環境及路況差異性較大，加之柴油機工作過程的波動性，使得增壓器在不同使用條件下工作時所經歷的載荷環境剖面之間存在著較大的差別，壓氣機葉輪所受的載荷環境也表現出很強的不確定性。此外，由於增壓器壓氣機葉輪所用材料強度指標的分散性以及在製造過程不可避免地會存在各種影響質量的因素，葉輪的強度表現出很大的分散性。儘管壓氣機葉輪在實際生產中採用精密鑄造技術，但是由於鑄造工藝的特點，壓氣機葉輪內部不可避免地會存在不同程度的鑄造缺陷，使壓氣機葉輪的強度性能指標具有很大的分散性。因此，如何在設計階段針對超速破壞這種失效模式建立準確的可靠性評價方法及模型是保證壓氣機葉輪可靠性的關鍵。現有針對壓氣機葉輪超速破壞失效模式的設計方法大多簡單地採用安全係數法進行相關強度分析與應力計算，只能對壓氣機葉輪的可靠性做出簡單定性的評價，不能全面客觀地反映載荷環境剖面不確定性、強度指標的分散性、葉片單元數、壽命指標等參數對壓氣機葉輪可靠性的影響，也無法計算出壓氣機葉輪對應超速破壞這種失效模式的失效率和平均壽命，很難科學地指導壓氣機葉輪的可靠性設計。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述不足，提供一種增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法，該計算方法能夠滿足壓氣機葉輪在正常載荷環境下工作時的性能要求，保證其在極端載荷環境下工作時不發生超速破壞，避免壓氣機葉輪因強度不足而導致增壓器過早地發生失效，同時也避免因盲目加大葉輪的結構尺寸而引起整機重量與成本的增加。本發明的技術方案一種增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法，它包括以下步驟a、計算增壓器壓氣機葉輪的強度累積分布函數和概率密度函數，強度累積分布函數為FC(S)= !-[I-Fi(S)Jn(1)
概率密度函數為
權利要求
1. 一種增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法，其特徵是它包括以下步驟a、計算增壓器壓氣機葉輪的強度累積分布函數和概率密度函數， 強度累積分布函數為&(δ) = l-[l-Fi(S)]n(1) 概率密度函數為fc( S) =n[l-Fi(5)]n-1fi(5) (2) 式中m代表壓氣機葉輪片數；b、計算增壓器壓氣機葉輪等效載荷的累積分布函數和概率密度函數， 等效載荷的累積分布函數為Fw(s) = [Fs(S)]w(3)概率密度函數為fw(s) = w[Fs(S)J^fs(S)(4)式中代表壓氣機葉輪在極端載荷的作用次數； C、計算壓氣機葉輪超速破壞的可靠度結合(1) (4)式，當壓氣機葉輪在載荷作用w次時的超速破壞可靠度計算式為
全文摘要
本發明涉及一種增壓器壓氣機葉輪超速破壞可靠度和失效率的計算方法，通過計算增壓器壓氣機葉輪的強度累積分布函數和概率密度函數，計算增壓器壓氣機葉輪等效載荷的累積分布函數和概率密度函數，計算壓氣機葉輪超速破壞的可靠度，壓氣機葉輪超速破壞的失效率計算，計算壓氣機葉輪超速破壞的平均壽命，根據葉輪葉片數、強度與載荷的概率分布，即可計算出壓氣機葉輪的超速破壞可靠度、失效率和平均壽命，且在計算過程中無需依賴壓氣機葉輪的失效率數據。能夠全面客觀地反映載荷環境剖面不確定性、強度指標的分散性、葉片單元數、壽命指標等參數對壓氣機葉輪可靠性的影響，計算出壓氣機葉輪對應超速破壞這種失效模式的失效率和平均壽命。
文檔編號G06F17/50GK102184306SQ20111013977
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者王增全, 王正, 謝裡陽, 韓明紅 申請人:中國兵器工業集團第七○研究所