阀门贮存期评估方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910186107.2 (22)申请日 2019.03.12 (71)申请人 北京宇航系统工程研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 内35栋 申请人 中国运载火箭技术研究院 (72)发明人 王健崔景芝孙喆丁蕾 余武江马飞 (74)专利代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 张辉 (51)Int.Cl. G01M 13/003(2019.01) (54)发明名称 一种阀门贮存期评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种阀门贮存期评估方法， 首 先对。

2、阀门及其零部组件、 材料进行分析， 确定薄 弱环节。 然后根据阀门预估贮存寿命， 确定N个阀 门贮存期目标值； 确定阀门每个贮存期目标值内 需完成的动作次数； 然后选取可靠性评估样本， 以阀门动作次数作为特征量， 计算阀门每个贮存 期目标值下的可靠度； 最后对同一产品、 不同贮 存期目标值下的可靠度数值进行比对， 确定阀门 贮存期。 本发明能够实现阀门小样本全寿命贮存 期可靠性量化评估。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 109839267 A 2019.06.04 CN 109839267 A 1.一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于包括如下步骤： 步骤一、 对阀门及其零部组件、 。

3、材料进行分析， 确定薄弱环节； 步骤二、 根据阀门预估贮存寿命， 确定N个阀门贮存期目标值； 步骤三、 确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数； 步骤四、 选取可靠性评估样本， 以阀门动作次数作为特征量， 计算阀门每个贮存期目标 值下的可靠度； 步骤五、 对同一产品、 不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对， 确定阀门贮存期。 2.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 所述步骤一中， 确定 的薄弱环节如下： I非金属密封件； II弹性元件； III敏感元件。 3.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 所述步骤三中， 首先 确定阀门每个贮存期目标值。

4、内的全部工作历程， 据此确定动作次数； 其次确定阀门在每次 动作中必须保证的功能及判别依据。 4.根据权利要求3所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 确定阀门在每次动作 中必须保证的功能时， 需保证阀门每动作一次， 对阀门内部导向配合状态、 端面密封状态、 弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到。 5.根据权利要求3所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 阀门在每次动作中的 判别依据： 通过动作后整阀状态的密封性、 开启特性的测试数据， 判断阀门功能是否正常。 6.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 所述步骤四中， 可靠 性评估样本选取原则如下： 评估样本环境。

5、条件不同时， 被评估型号阀门样本环境条件必须被包络， 如果不能被包 络， 则必须证明特征量对该环境条件不敏感， 否则该样本不得参与飞行或发射可靠性评估。 7.根据权利要求6所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 所述步骤四中， 可靠 性评估样本选取时， 保证样本试验次数不小于任务次数。 8.根据权利要求7所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 通过对评估样本进行 多次动作试验， 降低对评估样本数量的需求。 9.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 所述步骤四中， 利用 如下公式计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度 为置信度下限， t0为阀门动作次数， m为形状系。

6、数， n为可靠性评估样本大小， ti为第i 个阀门的试验截至时间， 依动作次数确定， RL(t0)为满足容许下限的可靠度。 10.根据权利要求1所述的一种阀门贮存期评估方法， 其特征在于： 阀门贮存期是指在 规定的贮存条件下， 对阀门装配完成后要求的贮存时间， 在此期间阀门应满足使用要求； 阀门预估贮存寿命是指利用先验信息进行估算， 给出的阀门及其零部组件贮存寿命。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109839267 A 2 一种阀门贮存期评估方法 技术领域 0001 本发明涉及一种应用于运载火箭的阀门贮存期评估方法， 属于阀门寿命评估领 域。 背景技术 0002 阀门是液体火箭增压输送系统。

7、的重要组件之一， 其功用主要是执行流体介质通路 的启闭、 换向， 调节工作流体的流量和压力以及保护系统的安全等。 按功能分有： 安溢活门、 加注活门、 清溢活门、 电爆活门、 手动开关、 单向活门、 减压器、 稳压器、 过滤器以及活门备用 盖。 0003 阀门内部结构较复杂， 主要由金属结构件、 非金属密封件以及弹性/敏感元件构 成。 金属结构件主要实现阀门的承压、 导向等功能； 非金属密封件主要实现阀门的密封功 能； 弹性、 敏感元件主要为阀门提供密封力， 或作为感受工作流体压力并进行信号传递的组 件。 0004 大批阀门产品交付后现均已超出使用年限。 在此背景下， 开展阀门延寿研究， 保持。

8、 其技术性能， 延长产品贮存期， 提高火箭的作战效能。 但因为阀门种类、 原材料繁多， 功能、 内部结构复杂， 难于全面开展贮存试验及贮存期评估。 发明内容 0005 本发明的技术解决问题是： 克服现有技术的不足， 提供一种阀门贮存期评估方法， 实现阀门小样本全寿命贮存期可靠性量化评估。 0006 本发明的技术解决方案是： 0007 一种阀门贮存期评估方法， 包括如下步骤： 0008 步骤一、 对阀门及其零部组件、 材料进行分析， 确定薄弱环节； 0009 步骤二、 根据阀门预估贮存寿命， 确定N个阀门贮存期目标值； 0010 步骤三、 确定阀门每个贮存期目标值内需完成的动作次数； 0011 。

9、步骤四、 选取可靠性评估样本， 以阀门动作次数作为特征量， 计算阀门每个贮存期 目标值下的可靠度； 0012 步骤五、 对同一产品、 不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对， 确定阀门贮存 期。 0013 所述步骤一中， 确定的薄弱环节如下： 0014 I非金属密封件； 0015 II弹性元件； 0016 III敏感元件。 0017 所述步骤三中， 首先确定阀门每个贮存期目标值内的全部工作历程， 据此确定动 作次数； 其次确定阀门在每次动作中必须保证的功能及判别依据。 0018 确定阀门在每次动作中必须保证的功能时， 需保证阀门每动作一次， 对阀门内部 说明书 1/4 页 3 CN 10983。

10、9267 A 3 导向配合状态、 端面密封状态、 弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到。 0019 阀门在每次动作中的判别依据： 通过动作后整阀状态的密封性、 开启特性的测试 数据， 判断阀门功能是否正常。 0020 所述步骤四中， 可靠性评估样本选取原则如下： 0021 评估样本环境条件不同时， 被评估型号阀门样本环境条件必须被包络， 如果不能 被包络， 则必须证明特征量对该环境条件不敏感， 否则该样本不得参与飞行或发射可靠性 评估。 0022 所述步骤四中， 可靠性评估样本选取时， 保证样本试验次数不小于任务次数。 0023 通过对评估样本进行多次动作试验， 降低对评估样本数量的需求。 00。

11、24 所述步骤四中， 利用如下公式计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度 0025 0026 为置信度下限， t0为阀门动作次数， m为形状系数， n为可靠性评估样本大小， ti为 第i个阀门的试验截至时间， 依动作次数确定， RL(t0)为满足容许下限的可靠度。 0027 阀门贮存期是指在规定的贮存条件下， 对阀门装配完成后要求的贮存时间， 在此 期间阀门应满足使用要求； 0028 阀门预估贮存寿命是指利用先验信息进行估算， 给出的阀门及其零部组件贮存寿 命。 0029 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果： 0030 (1)本发明确定了阀门可靠性评估样本选取原则， 并据此选取典型阀门作为可。

12、靠 性评估样本， 实现了小样本全寿命贮存期可靠性量化评估， 降低了成本， 同时考核了全生命 周期的所有环境条件。 0031 (2)本发明以阀门动作次数作为特征量， 计算阀门每个贮存期目标值下的可靠度， 试验样本覆盖阀门全工况、 全寿命周期， 实现了阀门全寿命贮存期可靠性量化评估， 为评估 产品贮存期提供可靠性数值依据。 附图说明 0032 图1为本发明流程图。 具体实施方式 0033 如图1所示， 本发明的具体步骤如下： 0034 步骤一、 对阀门及其零部组件、 材料进行分析， 确定薄弱环节。 0035 阀门主要由金属结构件、 非金属密封件以及弹性/敏感元件构成。 金属结构件主要 实现阀门的承。

13、压、 导向等功能。 非金属密封件主要实现阀门的密封功能， 由于其原材料自身 的不稳定性及贮存过程中长期处于受力变形状态， 导致其长期贮存后性能不稳定， 是阀门 长期贮存的薄弱环节。 弹性/敏感元件主要起复位功能， 主要为阀门提供密封力， 或作为感 受工作流体压力并进行信号传递的组件， 由于加工工艺较复杂， 可靠性相对较低， 且在贮存 过程中长期处于受力变形状态， 容易产生应力松弛或应力腐蚀开裂等现象， 导致其长期贮 存后性能不稳定， 也是阀门长期贮存的薄弱环节。 说明书 2/4 页 4 CN 109839267 A 4 0036 步骤二、 根据阀门预估贮存寿命， 确定N个阀门贮存期目标值， 如。

14、安溢活门的3个阀 门贮存期目标值为10年、 18年和25年。 0037 本步骤中， 首先对阀门贮存期评估相关术语进行准确定义： 0038 a)阀门贮存期在规定的贮存条件下， 对阀门装配完成后要求的贮存时间， 在 此期间阀门应满足使用要求。 0039 b)阀门贮存寿命在规定的贮存条件下， 阀门满足使用要求的实际达到的贮存 时间。 阀门贮存寿命一般取决于其内部非金属密封件的贮存寿命。 0040 c)阀门预估贮存寿命利用先验信息进行估算， 给出的阀门及其零部组件贮存 寿命。 0041 其次， 根据阀门内部非金属密封件材料级的研究成果， 确定梯度变化的阀门贮存 期目标值。 0042 步骤三、 确定阀门。

15、每个贮存期目标值内的需完成的动作次数。 0043 (1)首先确定阀门每个贮存期目标值内， 阀门的全部工作历程。 0044 (2)确定阀门必须保证的功能及判别依据。 阀门每动作一次， 对阀门内部导向配合 状态、 端面密封状态、 弹簧及敏感元件的受力状态均能考核到， 通过动作后整阀状态的密封 性、 开启特性等测试数据， 判断阀门功能是否正常。 0045 步骤四、 选取可靠性评估样本， 以阀门动作次数作为特征量， 利用如下公式计算阀 门每个贮存期目标值下的可靠度。 0046 0047 式中： 0048 为置信度下限， 为0.7， t0为阀门动作次数， m为形状系数， 为2.4， n为可靠性评估 样本。

16、大小， ti为第i个阀门的试验截至时间， 依动作次数确定， RL(t0)为满足容许下限的可靠 度。 0049 阀门可靠性评估子样选取原则如下： 0050 a)能够证明总装测试对阀门可靠性评估结果影响不大， 发射试验样本及能够模拟 发射工作状态的鉴定、 典试、 可靠性验证试验样本应参与发射可靠性评估。 0051 b)评估样本环境条件(含力、 热)不同时， 被评估型号阀门样本环境条件必须被包 络， 如果不能被包络， 则必须证明特征量对该环境条件不敏感， 否则该样本不得参与飞行或 发射可靠性评估。 0052 c)样本试验次数不小于任务次数。 0053 另外， 对评估子样进行多次动作试验， 尽量降低对。

17、评估子样数量的需求。 0054 步骤五、 对同一产品、 不同贮存期目标值下的可靠度数值进行比对， 综合考虑全箭 延寿计划、 工程可操作性以及成本， 确定阀门贮存期。 0055 以两个典型阀门(一、 二级氧安溢活门)为例， 按照本发明提到的方法， 确定3个阀 门贮存期目标值分别为10年、 18年和25年。 一级氧安溢活门贮存期目标值10年时需完成的 动作次数为43次， 18年时需完成的动作次数为55次， 25年时需完成的动作次数为67次， 二级 氧安溢活门贮存期目标值10年时需完成的动作次数为41次， 18年时需完成的动作次数为53 次， 25年时需完成的动作次数为65次。 按照本发明方法选取评。

18、估样本， 计算得到贮存期目标 说明书 3/4 页 5 CN 109839267 A 5 值25年的可靠度均低于0.9； 贮存期目标值18年、 10年的可靠度均高于0.999。 具体内容如表 1所示。 0056 综合考虑全箭延寿计划、 工程可操作性以及成本， 确定阀门贮存期为18年。 0057 表1典型阀门贮存期可靠度评估结果 0058 0059 0060 本发明试验样本能够覆盖阀门全工况、 全寿命周期的疲劳试验， 解决了传统机械 产品成败型评估方法样本需求多、 试验周期长、 经费高的难题； 能够实现对同一产品、 不同 贮存期要求下的可靠度数值比对； 为评估产品贮存期提供可靠性数值依据。 0061 本发明可以推广至机械产品。 0062 本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。 说明书 4/4 页 6 CN 109839267 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 109839267 A 7 。