基于验算点二阶矩的锥形活门磨损可靠性分析方法.pdf

２０２５年２月西北工业大学学报Ｆｅｂ．２０２５

第４３卷第１期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．４３Ｎｏ．１

ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０５１／ｊｎｗｐｕ／２０２５４３１０１６３

基于验算点二阶矩的锥形活门磨损可靠性分析方法

１１２２３

张龙，王长溪，李嘉，刘博，贾秋生

１．中国航空综合技术研究所，北京１０００２８；２．长安大学工程机械学院，陕西西安７１００６４；

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è３．北京动力机械研究所，北京１０００７４ø

摘要：为了明确航空发动机燃油系统中磨损特性对其锥形活门的可靠性影响规律，提出了一种基于

验算点的二阶矩可靠性分析方法，重点在建立锥形活门磨损深度模型基础上分析关键参数对锥心活

门磨损可靠度的影响规律。结合Ａｒｃｈａｒｄ磨损模型与阀芯受力分析，建立活门累积磨损深度与几何尺

－

寸、材料参数、工况参数间的映射关系，通过广义应力干涉理论明确磨损功能函数并确定基本随机变

量。采用所提出的验算点二阶矩可靠性分析方法，对某锥形活门磨损可靠性及灵敏度进行仿真分析。

仿真结果表明：在锥角一定时，磨损可靠度与锥形活门材料硬度呈正相关关系，活门直径大小对磨损

可靠度影响较为明显；增大锥角度数，磨损可靠度将有小幅提升；通过分析全局灵敏度确定了对锥形

活门磨损可靠性产生正、负向影响的变量，并明确了重要度和分散性的敏感性排序。

关键词：锥形活门；磨损；二阶矩；可靠度；灵敏度

中图分类号：ＴＢ５５３文献标志码：Ａ文章编号：１０００⁃２７５８（２０２５）０６⁃０１６３⁃０８

随着新一代航空推进技术向宽域大包线、超机的机械产品耗损性故障问题突出且复杂，锥形活门

动、自适应循环等技术方向发展，进一步要求燃油系的粘着磨损便是其中之一。在锥形活门的磨损形成

统必须保证高性能及高稳定性供油，而高可靠、长寿过程中，由于外部环境载荷严酷且运行边界不确定

命燃油系统的研发更是实现航空发动机技术革新的性明显，其磨损机理受因较广，建立高精度的磨损机

［１⁃２］［７］

重要标志。其中，锥形活门是燃油系统主要的理数学模型更是难点之一。因此，很有必要开展

控制元件之一，由锥形活门阀芯和阀座相互配合实锥形活门的磨损可靠性分析方法研究，确定反映锥

现燃油的通断控制，可作为燃油调节器的安全活门形活门磨损特性的建模方法、建立锥形活门的磨损

等功能零件使用，锥形活门的可靠性及寿命问题严可靠性分析方法、明确影响锥形活门磨损可靠性的

［３⁃４］

重影响着燃油系统的平稳安全运行。然而，由定量关系及变量灵敏度等。

于特殊的运行载荷，如高温、高压、高速等要求，锥形针对磨损特性的相关仿真分析取得了大量的研

活门的阀芯和阀座等会产生无法避免的相互运动，究成果，包括：磨损模型建模方法、磨损可靠性分析

进而导致粘着磨损等故障，而磨损是锥形活门典型［８］

方法等。高