汽车链疲劳寿命威布尔分布形状参数的探讨

2009年6月第34卷第6期

DOI:1013969/j1issn10254-0150120091061004

润滑与密封

LUBRICATIONENGINEERING

June2009

Vol134No16

汽车链疲劳寿命威布尔分布形状参数的探讨

程亚兵　孟繁忠　冯增铭

1

2

1

3

(11吉林大学机械科学与工程学院　吉林长春130025;21吉林大学链传动研究所　吉林长春130025)

摘要:探讨了汽车链疲劳寿命的分布规律,揭示了汽车链疲劳寿命威布尔分布形状参数随链条规格、载荷水平变化的特点,设计了可靠寿命的抽样检验方法。试验结果表明:在高应力水平下,汽车链疲劳寿命服从两参数的威布尔分布,其形状参数随载荷的增大而增大,随节距的增大而减小,且加速试验抽样检验比正常载荷抽样检验节省试验时间,降低试验成本,考虑到失效模式,建议过载水平为标准中规定的最小极限拉伸载荷的0130～0133。

关键词:汽车链;疲劳寿命;威布尔分布;形状参数;抽样检验

中图分类号:TH132145　文献标识码:A　文章编号:0254-0150(2009)6-013-4

StudyonWeibullDistriAutomotiveme

ChengMe　FengZengming

1

1

(1.CollegeandJilinUniversity,ChangchunJilin130025,China;

2.mInstitute,JilinUniversity,ChangchunJilin130025,China)

Abstract:onofautomotivechainfatiguelifetimewasdiscussedandthecharacteristicsofWeibull

distributionformoffatiguelifetimethatvarywithitsspecificationandloadingwereanalyzed,thesamplingin2spectionplanoflifetimeofreliabilitywasdesigned.ThetestresultsshowthatthelifetimeofautomotivechainunderhighstresstestconditionscomplyswithWeibulldistributionwithtwoparameters,theformparameterincreaseswithtestloadin2creasinganddecreaseswithpitchincreasing.Thesamplingtestbyacceleratingtestcansavetimeandcost,andthesugges2tedoverloadlevelis0130to0133timesoftheminimumlimittensileloadthatthestandardrequires.

Keywords:automotivechain;fatiguelifetime;Weibulldistribution;formparameter;sampletest

　近年来,随着链传动技术的不断发展,新型的汽

车发动机越来越重视并广泛地应用了正时链、机油泵链、共轨泵链、高压泵链、平衡轴链等(以下简称

),通常,汽车链的工作点已远超出由“汽车链”

ISO1082321996《链传动选择指导》的功率曲线所限定的转速和功率范围之外,由于汽车链的高速、大载荷、强耐磨以及速度与载荷的交变特征,已使其失效

[1-3]

机制和失效形式发生了根本变化,从而构成了新的前沿研究领域,也是国内链条制造业亟待解决和汽车主机厂极为关注的关键技术。因而对汽车链疲劳寿命分布规律及其分布参数的变化规律进行探讨是至

3基金项目:国家科技型中小企业技术创新基金项目(01C26213300872)1

关重要的。1　汽车链疲劳寿命的分布规律

为了寻求汽车链疲劳寿命的统计分布规律,对汽车链06BT21,06BN21Ⅰ型,06BN21Ⅱ型(06BN21Ⅰ型和06BN21Ⅱ型热处理工艺不同)在5种不同载荷水平下进行疲劳寿命成组试验研究。载荷水平Si分为5级,各级最大试验载荷分别为:0125Q,0128Q,

0130Q,0133Q,0135Q(Q为标准中规定的最小极限

拉伸载荷,对于06BT,Qmin=9kN)。按链传动的实际工况,取其循环特性系数r=011。每组取5～7个链段,对于0125Q～0130Q取7个链段,0133Q取6个链段,0135Q取5个链段,每个链段由5个链节组成(3个内链节,2个外链节)。试验是在PLG220B疲劳试验机上进行的。

试验中汽车链疲劳断裂的是内链板,在威布尔概率纸上对试验数据进行威布尔拟合检验,结果表明,在所进行的高应力试验条件下,汽车链的疲劳寿命服从两参数的威布尔分布(其位置参数γ=0)。其概率

收稿日期:2008-12-29

作者简介:程亚兵(1979—),女,博士,讲师,目前主要从事链传动理论及应用研究1E2mail:chengyb@jlu1edu1cn1通讯作者:孟繁忠(1945—),男,教授,博士生导师,目前主要从事链传动理论及应用研究1E2mail:fzm75@tom1com1

14密度为:

m-1-t

f(N)=Ne

t0

m

润滑与密封第34卷

(1)

可靠度为:

R(N)=e-t0

m

(2)

式中:N为试验循环周次;m为形状参数;t0为尺度参数。

通过对两参数威布尔分布的符合度检验、正态分布符合度检验以及对数正态分布的符合度检验的结果对比得出,两参数威布尔分布的符合度检验置信度最高,为90%以上,采用最佳线性无偏估计方法计算的汽车链的疲劳寿命威布尔分布的形状参数m列于表1。

表1　汽车链威布尔分布形状参数m

　　　　Table1　FormparametersinWeibulldi2

stributionofauto载荷水平

Si/kN

08B21

P=17

21

P9型

=91525

P=91525

11425212875217363218437316962

mm18801212978214464313605411319

mm11902130214631374114

mm21102117216831294110

0125Q0128Q0130Q0133Q0135Q

由表1可知,随着试验载荷水平的提高,其形状

参数值逐渐增大。213　不同链板材料滚子链的形状参数

在以往的试验研究中,分别对链板材料为45Mn、40Mn的16A21滚子链在0122Q下进行了疲劳寿命试验(每组7个链段)。计算求出的45Mn的形状参数为113479;40Mn的形状参数为113432。2种材料的滚子链疲劳寿命威布尔分布的形状参数值没有多大变化。

而对于汽车发动机机油泵链06BN21,在链板材料相同的情况下,艺的不同,2121Ⅰ型在各个水。3　可靠性抽样检验

可靠性抽样检验是通过规定的验证试验来评价产品的可靠性特征量值的,是在一定置信度下对产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力进行估

[4]

计的一种基本方法。为了用尽可能少的试验样品和试验时间获得可信的检验结果,应建立可行的最佳抽

[5]

样方法。

对于制订适用于威布尔分布的抽样方法,要求形状参数m必须是已知的,且采用定时截尾寿命试验,即取n个产品进行定时截尾寿命试验,到t时结束。如其间共失效了r个,则规定:

r≤Ac,接收整批产品;

r>Ac,拒收整批产品。

2　威布尔分布的形状参数

汽车链产品的可靠性设计必须通过产品的可靠性检验来加以验证。对于制订适用于威布尔分布的抽样方法,要求形状参数m必须是已知的,且采用定时截尾寿命试验。因而,对于疲劳寿命服从两参数威布尔分布的汽车链产品来说,其威布尔分布形状参数的大小对产品的可靠寿命有很大影响。所以,预先估计其形状参数及其变化规律是非常重要的,将为确定合理的抽样检验方法提供必要的依据。同时也为估计其他规格的汽车链疲劳寿命的威布尔分布的形状参数提供了借鉴。211　不同规格汽车链的形状参数

以往的试验研究表明,对于各部尺寸与节距成一定比例关系的A系列短节距滚子链,随着节距增大,其疲劳寿命威布尔分布的形状参数m值逐渐减小。

而对于节距均为P=91525mm的汽车链产品,其各载荷水平的威布尔分布形状参数变化不大,而与同是B系列的08B21滚子链相比,各载荷水平时的形状参数均有增大。这与以往的研究结论相一致(见表1)。212　不同载荷水平下的形状参数

由误判概率p(r≤Ac)=β来确定抽样方法(n,

Ac),其中n为抽样数量,Ac为合格判定数,β为使用方风险。

对于疲劳寿命服从两参数的威布尔分布的汽车链来说,其 …… 此处隐藏：7718字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……