數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性試驗裝置及試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于可靠性領域的試驗裝置及可靠性試驗方法，更確切地說，本發(fā)明涉及一種能夠對數(shù)控機床液壓系統(tǒng)進行加載并進行可靠性試驗的數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性試驗裝置及試驗方法。
【背景技術】
[0002]數(shù)控機床是提高國家制造水平和裝備水平的基礎，是衡量一個國家工業(yè)發(fā)達水平、綜合國力的重要標志。近五年的統(tǒng)計結果表明，數(shù)控機床市場呈現(xiàn)國產(chǎn)設備占有率低，而進口量卻居高不下的狀態(tài)，其主要原因是國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性不高，可靠性問題成為了制約國產(chǎn)數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展的關鍵瓶頸之一，提高國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性刻不容緩。隨著信息化和自動化的發(fā)展，液壓技術在數(shù)控機床行業(yè)應用越來越廣泛，主要用于輔助夾持工件、交換工作臺轉位、轉塔刀架轉位以及刀庫換刀機械手的旋轉等動作。經(jīng)統(tǒng)計:液壓系統(tǒng)屬數(shù)控機床可靠性的主要薄弱環(huán)節(jié)，提高其可靠性水平對于提高數(shù)控機床整機可靠性水平具有重要意義。
[0003]現(xiàn)行關于數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性技術的研宄主要采用故障模式及影響分析(FMEA)、故障樹分析(FTA)等方法對液壓系統(tǒng)的故障模式、故障原因進行統(tǒng)計分析，找到其薄弱環(huán)節(jié)，或者采用各種模糊預計方法對其進行故障率預測，進而采取相應的預防措施降低其故障率。然而上述方法的實現(xiàn)需要大量的故障數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)。數(shù)控機床作為加工設備，其故障數(shù)據(jù)的獲取有現(xiàn)場可靠性試驗和實驗室可靠性試驗兩種方法。通過現(xiàn)場可靠性試驗獲取故障數(shù)據(jù)的方法，需消耗大量的人力、財力和物力。通過實驗室可靠性試驗可以快速獲取故障收據(jù)和維修數(shù)據(jù)，并且試驗環(huán)境可控，試驗過程可復制。
[0004]近幾年的統(tǒng)計結果表明，數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的主要故障模式有漏油、堵塞、輸出壓力不足等，上述故障都將會對數(shù)控機床的可靠性產(chǎn)生較大影響。另外，液壓系統(tǒng)的故障多發(fā)生在液壓元器件、管路等部分，而液壓缸的故障卻很少。國內(nèi)現(xiàn)有的液壓試驗臺不具備載荷模擬加載功能，僅能開展液壓元件的性能檢測，無法開展真正意義上的可靠性試驗，因此得到的數(shù)據(jù)與實際工程有差別。綜上，有必要針對數(shù)控機床液壓系統(tǒng)設計具有模擬液壓系統(tǒng)現(xiàn)場載荷工況的加載功能的可靠性試驗裝置，從而開展實驗室可靠性試驗，以便激發(fā)漏油、堵塞、輸出壓力不足等典型故障，短時間獲得液壓系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，并進行改進設計，對于用戶及數(shù)控機床制造企業(yè)無疑是非常有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了目前國內(nèi)數(shù)控機床液壓系統(tǒng)沒有可靠性試驗裝置和可靠性測試方法的問題，提供了一種數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性試驗裝置及試驗方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的:所述的數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性試驗裝置包括被試液壓系統(tǒng)安裝部分、模擬加載部分與自動控制部分；
[0007]所述的被試液壓系統(tǒng)安裝部分包括匯流板、壓力傳感器；模擬加載部分包括液壓缸、拉壓力傳感器；自動控制部分包括下位可編程控制器PLC與A/D采集卡。
[0008]匯流板上的I號液壓缸支路采用油管與液壓缸無桿腔的油口連接，匯流板上的2號液壓缸支路采用油管與液壓缸有桿腔的油口連接；下位可編程控制器PLC的4個輸出端分別和被試液壓系統(tǒng)安裝部分中的I號三位四通電磁換向閥、2號三位四通電磁換向閥、3號三位四通電磁換向閥與4號三位四通電磁換向閥上的電磁鐵的接線端電線連接；A/D采集卡的兩個信號輸入端依次和壓力傳感器與拉壓力傳感器的信號輸出線電線連接。
[0009]技術方案中所述的被試液壓系統(tǒng)安裝部分安裝在地基上，模擬加載部分安裝在被試液壓系統(tǒng)安裝部分右側的地基上，自動控制部分安裝在模擬加載部分右側的地基上。所述的模擬加載部分包括承載部分、靜態(tài)加載部分、動態(tài)加載部分與地平鐵。承載部分、靜態(tài)加載部分與動態(tài)加載部分皆采用螺栓固定在地平鐵上；承載部分中的液壓缸活塞桿的右端與拉壓力傳感器的左端螺栓連接，拉壓力傳感器的右端與靜態(tài)加載部分中的加載桿的左端螺栓連接，靜態(tài)加載部分中的延長筒的右端面與動態(tài)加載部分中的凸輪接觸連接，液壓缸活塞桿的回轉軸線與加載桿的回轉軸線同軸線，加載桿的回轉軸線和凸輪的旋轉中心線垂直相交。
[0010]技術方案中所述的承載部分還包括液壓缸支座和液壓缸瓦蓋。所述的液壓缸支座用螺栓固定在地平鐵上，液壓缸瓦蓋用螺栓固定在液壓缸支座上，液壓缸放置在液壓缸支座與液壓缸瓦蓋形成的內(nèi)腔中。液壓缸支座由上端的半圓環(huán)體與下端的八字形支撐壁組成，八字形支撐壁的上端為圓弧形開口，八字形支撐壁下端的前后地腳上分別設置有螺栓通孔，八字形支撐壁上端的圓弧形開口與半圓環(huán)體的外圓柱面連成一體，半圓環(huán)體的回轉軸線與八字形支撐壁垂直，半圓環(huán)體的外側沿軸向分別水平地設置有長條形法蘭，長條形法蘭上設置有螺栓孔，半圓環(huán)體上的長條形法蘭和液壓缸瓦蓋上設置的長條形法蘭結構相同，液壓缸瓦蓋上設置有2個用于安裝油管的通孔，兩通孔的位置分別和液壓缸的無桿腔的進油孔與有桿腔的進油孔對正，液壓缸的活塞桿右端的軸線上加工螺紋盲孔。
[0011]技術方案中所述的靜態(tài)加載部分包括加載桿、大端蓋、I號碟簧組、小端蓋、彈簧、小箱體、大箱體、2號碟簧組與延長筒。小端蓋采用螺栓固定在小箱體的左端面上；加載桿的右端安裝在小端蓋與小箱體組成的內(nèi)腔中，延長筒用螺栓固定在小箱體右箱壁的右端面上，并伸出大箱體右箱壁之外，延長筒的回轉軸線與小箱體右箱壁上的中心孔的回轉軸線共線，加載桿軸肩的左端面與小端蓋的右端面接觸連接，加載桿軸肩右側桿部依次插入彈簧、小箱體右箱壁上的中心孔及延長筒的凹槽內(nèi)，加載桿軸肩左側桿部依次插入小端蓋的小端蓋中心孔、I號碟簧組、大端蓋的大端蓋中心孔并伸出大端蓋與大箱體組成的內(nèi)腔外；加載桿伸出部分的左端的中心線上加工有螺紋盲孔，加載桿的軸肩外圓表面與小箱體的圓柱形內(nèi)腔壁為間隙配合，加載桿、彈簧、小端蓋與小箱體組成的結構安裝在大箱體內(nèi)，并在小端蓋的左側與小箱體的右側分別安裝I號碟簧組與2號碟簧組；大端蓋用螺栓固定在大箱體的左端面上，2號碟簧組套裝在延長筒上，大箱體的內(nèi)圓柱面與小端蓋和小箱體組成的箱體總成的外圓柱表面為間隙配合，I號碟簧組、彈簧、2號碟簧組均處于壓縮狀態(tài)。
[0012]技術方案中所述的動態(tài)加載部分包括有電機支座、電機與凸輪。電機支座由上端的矩形的支撐壁與下端的八字形的支撐腿組成，矩形的支撐壁與下端的八字形支撐腿連成一體，支撐壁的中心處設置有安裝電機輸出軸的中心通孔，中心通孔的周圍均勻地設置有固定電機的螺栓通孔，支撐壁與八字形支撐腿所在平面垂直。電機水平固定在電機支座上端的支撐壁上，電機的輸出軸從支撐壁的中心通孔中伸出，凸輪安裝在電機的輸出軸上并采用螺母固定。
[0013]技術方案中所述的被試液壓系統(tǒng)安裝部分還包括試驗桌與吸油紙鋪放板。被試液壓系統(tǒng)固定在試驗桌的中間層抽拉板的中間層活動板的底面上；壓力傳感器水平地安裝在試驗桌底層抽拉板的底層活動板的上表面上；壓力傳感器上放置吸油紙鋪放板，吸油紙鋪放板上水平地鋪放I層吸油紙，吸油紙的面積能覆蓋被試液壓系統(tǒng)在水平面上投影的面積，吸油紙與被試液壓系統(tǒng)最低點之間的垂直距離為5?1cm ;匯流板固定在試驗桌的頂層抽拉板的頂層活動板的上表面上，I號三位四通電磁換向閥、2號三位四通電磁換向閥、3號三位四通電磁換向閥與4號三位四通電磁換向閥安裝匯流板上，匯流板上的I號三位四通電磁換向閥A支路、2號三位四通電磁換向閥A支路、3號三位四通電磁換向閥A支路與4號三位四通電磁換向閥A支路和I號三位四通電磁換向閥的工作口 A、2號三位四通電磁換向閥的工作口 A、3號三位四通電磁換向閥的工作口 A與4號三位四通電磁換向閥的工作口 A為密封接觸連接，匯流板上的I號三位四通電磁換向閥B支路、2號三位四通電磁換向閥B支路、3號三位四通電磁換向閥B支路與4號三位四通電磁換向閥B支路和I號三位四通電磁換向閥的工作口 B、2號三位四通電磁換向閥的工作口 B、3號三位四通電磁換向閥的工作口 B與4號三位四通電磁換向閥的工作口 B為密封接觸連接。
[0014]技術方案中所述的匯流板為長方體形結構件，匯流板的內(nèi)部水平地設置有A主油路與B主油路，匯流板內(nèi)部的上端豎直地設置有通向液壓缸的I號液壓缸支路與2號液壓缸支路，I號液壓缸支路與2號液壓缸支路的下端依次和A主油路與B主油路連通，匯流板內(nèi)部的下端豎直地設置有8條和I號三位四通電磁換向閥、2號三位四通電磁換向閥、3號三位四通電磁換向閥、4號三位四通電磁換向閥連通的A支路與B支路，即I號三位四通電磁換向閥A支路、2號三位四通電磁換向閥A支路、3號三位四通電磁換向閥A支路、4號三位四通電磁換向閥A支路、I號三位四通電磁換向閥B支路、2號三位四通電磁換向閥B支路、3號三位四通電磁換向閥B支路與4號三位四通電磁換向閥B支路，I號三位四通電磁換向閥A支路、2號三位四通電磁換向閥A支路、3號三位四通電磁換向閥A支路與4號三位四通電磁換向閥A支路的上端和A主油路連通，I號三位四通電磁換向閥B支路、2號三位四通電磁換向閥B支路、3號三位四通電磁換向閥B支路與4號三位四通電磁換向閥B支路的上端和B主油路連通，匯流板的左側壁為封閉，匯流板的右側壁上設置有A主油路與B主油路的連接口。
[0015]一種采用數(shù)控機床液壓系統(tǒng)可靠性試驗裝置對被試液壓系統(tǒng)可靠性試驗的方法的步驟如下:
[0016]I)可靠性試驗準備；
[0017]2)可靠性試驗；
[0018]3)可靠性試驗分析:
[0019](I)在進行可靠性試驗時，觀察吸油紙，是否有明顯的油斑，對明顯油斑對應的疑似漏油點進行停機，并改進處理，包括:更換管路或更換液壓元器件；
[0020](2)在進行可靠性試驗時，如果壓力值報警電路報警或者漏油報警電路報警，則立即停機，對疑似漏油點進行改進處理；
[0021](3)根據(jù)可靠性評估標準GB/T 23568.1-2009《機床功能部件可靠性評定》，對試驗過程中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，求出數(shù)控機床液壓系統(tǒng)的可靠性水平；
[0022]4)對改進后的被試液壓系統(tǒng)進行可靠性試驗:
[0023]對改進之后的被試液壓系統(tǒng)重作可靠性試驗；
[0024]5)試驗結束:
[0025](I)總的可靠性試驗時間不少于被試液壓系統(tǒng)的3倍平均故障間隔工作時間MTBF或者平均故障間隔工作流量；
[0026](2)如果只進行可靠性評估和驗證試驗的話，只需進行上述I