數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于可靠性領(lǐng)域的試驗(yàn)裝置及可靠性試驗(yàn)方法，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種能夠?qū)?shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)進(jìn)行加載并進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床是提高國(guó)家制造水平和裝備水平的基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平、綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。近五年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)呈現(xiàn)國(guó)產(chǎn)設(shè)備占有率低，而進(jìn)口量卻居高不下的狀態(tài)，其主要原因是國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性不高，可靠性問題成為了制約國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸之一，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性刻不容緩。隨著信息化和自動(dòng)化的發(fā)展，液壓技術(shù)在數(shù)控機(jī)床行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要用于輔助夾持工件、交換工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位以及刀庫(kù)換刀機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。經(jīng)統(tǒng)計(jì):液壓系統(tǒng)屬數(shù)控機(jī)床可靠性的主要薄弱環(huán)節(jié)，提高其可靠性水平對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床整機(jī)可靠性水平具有重要意義。
[0003]現(xiàn)行關(guān)于數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性技術(shù)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(duì)液壓系統(tǒng)的故障模式、故障原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到其薄弱環(huán)節(jié)，或者采用各種模糊預(yù)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行故障率預(yù)測(cè)，進(jìn)而采取相應(yīng)的預(yù)防措施降低其故障率。然而上述方法的實(shí)現(xiàn)需要大量的故障數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)。數(shù)控機(jī)床作為加工設(shè)備，其故障數(shù)據(jù)的獲取有現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)兩種方法。通過現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)獲取故障數(shù)據(jù)的方法，需消耗大量的人力、財(cái)力和物力。通過實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)可以快速獲取故障收據(jù)和維修數(shù)據(jù)，并且試驗(yàn)環(huán)境可控，試驗(yàn)過程可復(fù)制。
[0004]近幾年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，數(shù)控機(jī)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(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有的液壓試驗(yàn)臺(tái)不具備載荷模擬加載功能，僅能開展液壓元件的性能檢測(cè)，無(wú)法開展真正意義上的可靠性試驗(yàn)，因此得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際工程有差別。綜上，有必要針對(duì)數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有模擬液壓系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)載荷工況的加載功能的可靠性試驗(yàn)裝置，從而開展實(shí)驗(yàn)室可靠性試驗(yàn)，以便激發(fā)漏油、堵塞、輸出壓力不足等典型故障，短時(shí)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(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，對(duì)于用戶及數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)無(wú)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(shù)問題是克服了目前國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)沒有可靠性試驗(yàn)裝置和可靠性測(cè)試方法的問題，提供了一種數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:所述的數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)裝置包括被試液壓系統(tǒng)安裝部分、模擬加載部分與自動(dòng)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(dòng)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(hào)液壓缸支路采用油管與液壓缸無(wú)桿腔的油口連接，匯流板上的2號(hào)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(gè)輸出端分別和被試液壓系統(tǒng)安裝部分中的I號(hào)三位四通電磁換向閥、2號(hào)三位四通電磁換向閥、3號(hào)三位四通電磁換向閥與4號(hào)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(gè)信號(hào)輸入端依次和壓力傳感器與拉壓力傳感器的信號(hào)輸出線電線連接。
[0009]技術(shù)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(cè)的地基上，自動(dòng)控制部分安裝在模擬加載部分右側(cè)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(dòng)態(tài)加載部分與地平鐵。承載部分、靜態(tài)加載部分與動(dòng)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(zhǎng)筒的右端面與動(dòng)態(tài)加載部分中的凸輪接觸連接，液壓缸活塞桿的回轉(zhuǎn)軸線與加載桿的回轉(zhuǎn)軸線同軸線，加載桿的回轉(zhuǎn)軸線和凸輪的旋轉(zhuǎn)中心線垂直相交。
[0010]技術(shù)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(shè)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(zhuǎn)軸線與八字形支撐壁垂直，半圓環(huán)體的外側(cè)沿軸向分別水平地設(shè)置有長(zhǎng)條形法蘭，長(zhǎng)條形法蘭上設(shè)置有螺栓孔，半圓環(huán)體上的長(zhǎng)條形法蘭和液壓缸瓦蓋上設(shè)置的長(zhǎng)條形法蘭結(jié)構(gòu)相同，液壓缸瓦蓋上設(shè)置有2個(gè)用于安裝油管的通孔，兩通孔的位置分別和液壓缸的無(wú)桿腔的進(jìn)油孔與有桿腔的進(jìn)油孔對(duì)正，液壓缸的活塞桿右端的軸線上加工螺紋盲孔。
[0011]技術(shù)方案中所述的靜態(tài)加載部分包括加載桿、大端蓋、I號(hào)碟簧組、小端蓋、彈簧、小箱體、大箱體、2號(hào)碟簧組與延長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)筒的回轉(zhuǎn)軸線與小箱體右箱壁上的中心孔的回轉(zhuǎn)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(cè)桿部依次插入彈簧、小箱體右箱壁上的中心孔及延長(zhǎng)筒的凹槽內(nèi)，加載桿軸肩左側(cè)桿部依次插入小端蓋的小端蓋中心孔、I號(hào)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(jié)構(gòu)安裝在大箱體內(nèi)，并在小端蓋的左側(cè)與小箱體的右側(cè)分別安裝I號(hào)碟簧組與2號(hào)碟簧組；大端蓋用螺栓固定在大箱體的左端面上，2號(hào)碟簧組套裝在延長(zhǎng)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(hào)碟簧組、彈簧、2號(hào)碟簧組均處于壓縮狀態(tài)。
[0012]技術(shù)方案中所述的動(dòng)態(tài)加載部分包括有電機(jī)支座、電機(jī)與凸輪。電機(jī)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(shè)置有安裝電機(jī)輸出軸的中心通孔，中心通孔的周圍均勻地設(shè)置有固定電機(jī)的螺栓通孔，支撐壁與八字形支撐腿所在平面垂直。電機(jī)水平固定在電機(jī)支座上端的支撐壁上，電機(jī)的輸出軸從支撐壁的中心通孔中伸出，凸輪安裝在電機(jī)的輸出軸上并采用螺母固定。
[0013]技術(shù)方案中所述的被試液壓系統(tǒng)安裝部分還包括試驗(yàn)桌與吸油紙鋪放板。被試液壓系統(tǒng)固定在試驗(yàn)桌的中間層抽拉板的中間層活動(dòng)板的底面上；壓力傳感器水平地安裝在試驗(yàn)桌底層抽拉板的底層活動(dòng)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(diǎn)之間的垂直距離為5?1cm ;匯流板固定在試驗(yàn)桌的頂層抽拉板的頂層活動(dòng)板的上表面上，I號(hào)三位四通電磁換向閥、2號(hào)三位四通電磁換向閥、3號(hào)三位四通電磁換向閥與4號(hào)三位四通電磁換向閥安裝匯流板上，匯流板上的I號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥A支路與4號(hào)三位四通電磁換向閥A支路和I號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 A、2號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 A、3號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 A與4號(hào)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(hào)三位四通電磁換向閥B支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥B支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥B支路與4號(hào)三位四通電磁換向閥B支路和I號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 B、2號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 B、3號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 B與4號(hào)三位四通電磁換向閥的工作口 B為密封接觸連接。
[0014]技術(shù)方案中所述的匯流板為長(zhǎng)方體形結(jié)構(gòu)件，匯流板的內(nèi)部水平地設(shè)置有A主油路與B主油路，匯流板內(nèi)部的上端豎直地設(shè)置有通向液壓缸的I號(hào)液壓缸支路與2號(hào)液壓缸支路，I號(hào)液壓缸支路與2號(hào)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(shè)置有8條和I號(hào)三位四通電磁換向閥、2號(hào)三位四通電磁換向閥、3號(hào)三位四通電磁換向閥、4號(hào)三位四通電磁換向閥連通的A支路與B支路，即I號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、4號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、I號(hào)三位四通電磁換向閥B支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥B支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥B支路與4號(hào)三位四通電磁換向閥B支路，I號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥A支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥A支路與4號(hào)三位四通電磁換向閥A支路的上端和A主油路連通，I號(hào)三位四通電磁換向閥B支路、2號(hào)三位四通電磁換向閥B支路、3號(hào)三位四通電磁換向閥B支路與4號(hào)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(cè)壁為封閉，匯流板的右側(cè)壁上設(shè)置有A主油路與B主油路的連接口。
[0015]一種采用數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)裝置對(duì)被試液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)的方法的步驟如下:
[0016]I)可靠性試驗(yàn)準(zhǔn)備；
[0017]2)可靠性試驗(yàn)；
[0018]3)可靠性試驗(yàn)分析:
[0019](I)在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)，觀察吸油紙，是否有明顯的油斑，對(duì)明顯油斑對(duì)應(yīng)的疑似漏油點(diǎn)進(jìn)行停機(jī)，并改進(jìn)處理，包括:更換管路或更換液壓元器件；
[0020](2)在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)，如果壓力值報(bào)警電路報(bào)警或者漏油報(bào)警電路報(bào)警，則立即停機(jī)，對(duì)疑似漏油點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)處理；
[0021](3)根據(jù)可靠性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23568.1-2009《機(jī)床功能部件可靠性評(píng)定》，對(duì)試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求出數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的可靠性水平；
[0022]4)對(duì)改進(jìn)后的被試液壓系統(tǒng)進(jìn)行可靠性試驗(yàn):
[0023]對(duì)改進(jìn)之后的被試液壓系統(tǒng)重作可靠性試驗(yàn)；
[0024]5)試驗(yàn)結(jié)束:
[0025](I)總的可靠性試驗(yàn)時(shí)間不少于被試液壓系統(tǒng)的3倍平均故障間隔工作時(shí)間MTBF或者平均故障間隔工作流量；
[0026](2)如果只進(jìn)行可靠性評(píng)估和驗(yàn)證試驗(yàn)的話，只需進(jìn)行上述I