电液伺服机构密封可靠性分析及其试验研究

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电液伺服机构是实现导弹飞行姿态控制的重要部件,其可靠性和寿命既关系到导弹在规定贮存期内能否有效投入使用,又关系到产品的不合理报废造成巨大的经济损失。对于导弹用电液伺服机构这类高可靠长寿命产品,若采用常规的寿命试验方法难以在短期内获得失效数据,如何在时间和经费可行的情况下对其可靠性和寿命进行评估,尚缺乏相应的理论和方法。因此,如何在短期内实现对电液伺服机构贮存可靠性的评估,以保证导弹的作战任务不受影响是亟待研究和解决的问题。本文基于电液伺服机构用密封件的多元性能参数开展加速退化试验方法研究,并通过加速退化试验获得的退化数据,对其寿命进行可靠性评估。本文的主要研究工作如下:首先,概述了课题研究背景和意义,总结了国内外可靠性研究的现状,分析和总结了加速寿命试验方法和加速退化试验及其试验数据的统计分析方法,对电液伺服机构密封可靠性研究进行了分析总结,并指出其不足之处,在此基础上提出本文的主要研究内容。其次,在分析电液伺服机构组成、工作原理及工作要求的基础上,通过对电液伺服机构进行故障树分析(FTA)和故障模式、影响与严重性分析(FMECA),确定电液伺服机构中每个失效模式及其对系统的影响和危害程度,明确了电液伺服机构作动器的密封失效是电液伺服机构的主要失效形式,进一步分析了作动器的结构和失效故障类型,确定丁腈橡胶密封圈老化是电液伺服机构的主要失效原因。第三,分析电液伺服机构作动器用丁腈橡胶密封圈在贮存环境下的失效机理,结合其微观反应和宏观机理的变化,推导了丁腈橡胶密封圈在贮存环境下的退化轨道和加速方程,结合概率统计理论,建立了丁腈橡胶密封圈在贮存环境下的可靠性统计模型,为加速退化试验以及试验数据的统计分析奠定了理论基础。第四,以温度应力为加速因子,制定了丁腈橡胶O形密封圈的加速退化试验方案,提出了基于多元退化数据的统计分析方法,通过恒定应力加速退化试验获得两参数的性能退化数据,利用逼近准则和最小二乘法对试验数据进行处理,得到了可靠性统计模型中的相关参数,并预测了贮存条件下丁腈橡胶O形密封圈的贮存寿命和可靠度估计值。最后,对全文的研究内容进行了总结,并指出了电液伺服机构加速退化试验方法研究中需要进一步研究的内容及本基金课题的下一步工作方向。
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