(19)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 202111615808.7 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 徐州圣邦 机械有限公司 地址 221000 江苏省徐州市徐州经济技 术 开发区荆马河支路8号 申请人 中国矿业大 学　圣邦集团有限公司 (72)发明人 姜伟　卢昊　吴艳　许北练　周涛　 朱真才　权江涛　王年　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 彭英 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种高压内啮合齿轮泵的可靠性 提升方法 (57)摘要 本发明属于内啮合齿轮泵技术领域， 具体涉 及一种高压内啮合齿轮泵的可靠性提升方法， 通 过对选取的M种耐磨涂层材料进行分析， 考虑材 料参数的不确定性及耐磨涂层的涂覆厚度不均 匀性， 设计M* a*b种耐磨涂层方案； 接着， 对M* a*b 种耐磨涂层方案进行涂覆试验， 并对 试验结果进 行拟合， 通过建模， 找到磨损量与材料成分配比、 涂覆厚度之间的函数关系， 通过求解此模型的最 小值与极小值， 找出M* a*b种耐磨涂层方案中最 优的耐磨涂层方案作为目标耐磨涂层； 通过对不 确定性参数的可靠性灵敏度进行计算， 得到了各 不确定性参数分别对齿轮泵可靠性的影响敏感 程度， 选取影响较大的不确定性参数， 对选取出 的影响较大的不确定性参数进行进一步地优化 赋值， 得到目标耐磨涂层。 权利要求书5页 说明书11页 附图4页 CN 114491832 A 2022.05.13 CN 114491832 A 1.一种高压内啮合齿轮泵的可靠性 提升方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： 步骤S1、 确定试验 对象： 从常用的耐磨涂层材料中筛选出可以作为高压 内啮合齿轮泵耐磨涂层的N种耐磨涂层 材料， 从N种耐磨涂层材 料中选取M种耐磨涂层材 料作为试验 对象； 步骤S2、 从试验 对象的材 料参数的不确定性方面出发， 进行以下 试验： 针对选出的M种耐磨涂层材料， 基于每种耐磨涂层材料的材料成分重新进行a次配比， 共产生M*a种不同材 料参数的耐磨涂层材 料； 步骤S3、 从高压内啮合齿轮泵上9个需要涂覆耐磨涂层的位置处耐磨涂层的涂覆厚度 不均匀性方面出发， 进行以下 试验： 针对选出的M种耐磨涂层材料， 设定每种耐磨涂层材料具有b种不同的涂覆厚度， 结合 步骤S2中产生的M *a种不同材 料参数的耐磨涂层材 料， 得到M*a*b种耐磨涂层方案； 步骤S4、 获取M *a*b种耐磨涂层方案的磨损数据： 在高压工况下， 制备M*a*b种耐磨涂层分别涂覆于高压内啮合齿轮泵上进行磨损实验， 获得M*a*b种耐磨涂层方案的磨损量数据； 步骤S5、 选取初始耐磨涂层： S5.1、 对步骤S4 中获取的M*a*b种耐磨涂层磨损量数据进行拟合， 建立磨损量与上述M* a种不同材 料参数耐磨涂层材 料的成分配比、 b种不同涂覆厚度之间的函数关系； S5.2、 从步骤S5.1中建立的函数关系中， 选取磨损量最小值， 所对应的耐磨涂层 材料的 成分配比和涂覆厚度作为初始耐磨涂层； 步骤S6、 获取目标耐磨涂层： S6.1、 基于不确定性参数， 建立高压内啮合齿轮泵的随机磨损响应模型， 不确定性参数 包括未涂覆耐磨涂层的高压内啮合齿轮泵的结构尺寸、 涂覆有耐磨涂层的高压内啮合齿轮 泵的装配尺寸、 耐磨 涂层材料的成分配比、 不同涂覆厚度、 油液与齿轮泵内壁涂层的摩擦系 数、 齿轮泵内壁的弹性模量； S6.2、 依据建立的高压内啮合齿轮泵 的随机磨损响应模型， 对涂覆有初始耐磨涂层的 高压内啮合齿轮泵进 行可靠性评估， 得到涂覆有初始耐磨 涂层的高压内啮合齿轮泵的可靠 性曲线R(t)； S6.3、 计算步骤S6.1中不确定性参数的可靠性灵敏度， 并进行赋值重新优化， 得到优化 后的高压内啮合齿轮泵可靠性评估， 建立涂覆有耐磨 涂层的优化后的高压内啮合齿轮泵 可 靠性曲线R1(t)； S6.4、 将步骤S6.3中建立的涂覆有耐磨涂层的优化后的高压内啮合齿轮泵可靠性曲线 R1(t)与步骤S6.2中的涂覆有初始耐磨涂层的高压内啮合齿轮泵的可靠性曲线R(t)进行对 比； S6.5、 当步骤S6.4中对比结果为优化后的高压内啮合齿轮泵的可靠性评估优于涂覆有 初始耐磨 涂层的高压内啮合齿轮泵的可靠性评估， 则此次赋值优化对应的不确定性参数及 对应的耐磨 涂层材料配比为目标耐磨 涂层； 反之重复步骤S 6.3直至优化后的高压内啮合齿 轮泵可靠性评估优于涂覆有初始耐磨 涂层的高压内啮合齿轮泵的可靠性评估， 获取目标耐 磨涂层； 步骤S7、 实现有耐磨涂层的高压内啮合齿轮泵 整体可靠性 提升：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114491832 A 2根据步骤S6.6获得的目标耐磨涂层对应的材料参数和涂覆厚度， 制备耐磨涂层试样， 并将制备的耐磨涂层试样涂覆至高压内啮合齿轮泵上， 实现有耐磨涂层的高压内啮合齿轮 泵整体可靠性 提升。 2.根据权利要求1所述的一种高压 内啮合齿轮泵的可靠性提升方法， 其特征在于： 所述 步骤S1中， M种耐磨涂层材 料的选取 方法， 具体步骤如下： S1.1、 从常用的耐磨涂层材料中筛选出可以作为齿轮泵耐磨涂层的N种耐磨涂层材料， N的取值范围为20 ≤N≤30； S1.2、 确定需要 进行试验的耐磨涂层材 料数量为M种， M的取值范围为10 ≤M≤15； S1.3、 采用专家评分法对筛选出的N种耐磨涂层材料进行评分， 按照 评分由高到低选出 评分靠前的M种耐磨涂层材 料作为试验 对象。 3.根据权利要求2所述的一种高压 内啮合齿轮泵的可靠性提升方法， 其特征在于： 所述 步骤S1.3中采用专 家评分法从N种耐磨涂层材 料中筛选出M种耐磨涂层材 料的步骤如下： S1.3.1、 确定参与评分的专 家人数为R； S1.3.2、 R位专家均对筛选出的M种耐磨涂层材料进行评分， 评分依据为四项性能， 四项 性能包括耐高温性能、 耐磨损性能、 耐腐蚀性能、 齿轮泵内壁材料结合强度性能， 每项性能 最高评分均为10分； 记第i位专家对第j种涂层材料的耐高温性能评分为(Ti)j； 第i位专家对 第j种涂层材料的耐磨损性能评分为(Wi)j； 第i位专家对第j种涂层材料的耐腐蚀性 能评分 为(Ci)j； 第i位专家对第j种涂层材 料与齿轮泵内壁材 料结合强度性能评分为(Ii)j； S1.3.3、 根据 步骤S1.3.2中R位专家的评分， 求得第j种涂层 材料的四项性能的平均分， 具体计算公式如下： 其中， i＝ 1,2，…， R； j＝1,2，…， N； AVERAGE(Ti)j为第j种耐磨涂层材料的耐 高温性能的 平均分数； AVERAGE(Wi)j为第j种耐磨涂层材料的耐磨损性能的平均分数； AVERAGE(Ci)j为 第j种涂层材料的耐腐蚀性能的平均分数； AVERAGE(Ii)j为第j种涂层材料与齿轮泵内壁材 料结合强度性能的平均分数； S1.3.4、 赋 予四项性能的平均分分配系数Qi,求解N种耐磨涂层材料的综合总分， 具体计 算公式如下： Gj＝Q1·AVERAGE(Ti)j+Q2·AVERAGE(Ti)j+Q3·AVERAGE(Ti)j+Q4·AVERAGE(Ti)j； 其中， Gj为第j种涂层材料的综合总分； Q1为耐磨涂层材料耐高温性能的分配系数； Q2为 耐磨涂层材料耐磨损性能的分配系数； Q3为耐磨涂层材料耐腐蚀性能的分配系数； Q4为耐磨 涂层材料与齿轮泵内壁材 料结合强度性能的分配系数； Q1+Q2+Q3+Q4＝1； S1.3.5、 将步骤S1.3.4 中得到的N种耐磨涂层材料的综合总分由高到低进行排序， 并挑 选综合总分靠前的M种耐磨涂层材 料。权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114491832 A 3