本發(fā)明涉及一種應用于重型臥車刀架的可靠性試驗裝置與方法，更確切地說，本發(fā)明涉及同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置與方法。

背景技術：

重型臥車一般指重量在10噸或以上的機床，主要用于國防軍工、航空航天、船舶、能源、工程機械等國家重點工程項目及工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)中的大型、特大型零件加工。作為重型臥車中的關鍵部件—刀架，由于其可以同時安裝兩把刀具進行切屑，實現(xiàn)了一次走刀同時完成多個部位的加工，縮短了切削時間，提高了切屑效率。與此同時，還可以避免刀具切屑過程中走刀距離過長帶來的裝夾問題，因此在重型臥車中得到了廣泛的應用。

刀架作為重型臥車的重要零部件，在加工完成后，為了檢測其是否達到合格標準，常常需要進行可靠性檢驗?，F(xiàn)行的對刀架可靠性的研究主要采用兩種方法，一種是故障模式及影響分析(FMEA)，一種是故障樹分析(FTA)。然而，無論FMEA還是FTA均需要大量的故障數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)。目前，這些數(shù)據(jù)主要通過機床整機的現(xiàn)場跟蹤試驗和關鍵功能部件的實驗室可靠性試驗兩種方法獲取。機床整機的現(xiàn)場試驗周期過長，且需要消耗大量的人力、物力及財力，而關鍵功能部件的實驗室可靠性試驗可在實驗室內(nèi)主動激發(fā)故障，快速獲得所需數(shù)據(jù)，且試驗環(huán)境可控制。

然而，在對重型臥車刀架進行實驗室可靠性試驗的過程中，由于刀架自身重量過重導致移動不便，難以像普通機床部件一樣實施實驗室可靠性試驗。而且在實際工作過程中，兩個刀架中的刀具既可能受到相同的切削力，也可能受到不同的切削力，這就使得利用加載裝置的運動模擬刀架加工過程中的各種受力狀態(tài)變得非常困難。此外，重型臥車實際工作過程中的受力主要為低頻、重載的切削力，需要采用合適的加載方法模擬刀架真實的受力情況。

綜上，有必要針對重型臥車刀架的故障激發(fā)實驗設計一種刀架可靠性試驗裝置，解決上述加載困難的問題，實現(xiàn)主動激發(fā)刀架故障，短時間內(nèi)獲得刀架的故障數(shù)據(jù)，進而通過相應的故障分析技術找到刀架的薄弱環(huán)節(jié)，并進行改進設計，最終提高刀架的可靠性水平。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服了現(xiàn)有技術存在的對重型臥車刀架進行可靠性實驗時缺乏實現(xiàn)同步加載的試驗裝置及試驗方法的問題，提供了同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置與方法。

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：所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置包括支撐座、2套結構相同的加載裝置、液壓加載部分以及電氣控制部分；

所述的支撐座的底端安裝在重型臥車的前導軌的兩根平行的導軌上，2套結構相同的加載裝置并列地安裝在支撐座的頂端面上；液壓加載部分中的分流集流閥的兩出油口分別采用油管和2套結構相同的加載裝置中的左加載液壓缸的無桿腔以及右加載液壓缸的無桿腔相連接；電氣控制部分和2套結構相同的加載裝置、支撐座與液壓加載部分電線連接。

技術方案中所述的電氣控制部分和2套結構相同的加載裝置、支撐座與液壓加載部分電線連接是指：所述的電氣控制部分中的一號伺服驅動器信號輸出接口和一號伺服電機信號輸入接口電線連接，二號伺服驅動器信號輸出接口與二號伺服電機信號輸入接口電線連接，三號伺服驅動器信號輸出接口與三號伺服電機信號輸入接口電線連接，下位可編程控制器PLC的第五信號輸出接口與液壓油泵(33)采用信號線連接；所述的電氣控制部分中的溫度信號處理模塊的數(shù)據(jù)輸入接口與溫度檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口電線連接，電氣控制部分中的振動信號處理模塊的數(shù)據(jù)輸入接口與振動檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口電線連接，電氣控制部分中的壓力信號處理模塊的數(shù)據(jù)輸入接口與壓力檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口電線連接。

技術方案中所述的支撐座為箱體式結構件，上部為中空的長方體結構件，下部為中空的板式底座，上部中空的長方體與下部中空的板式底座連成一體成前后對稱的箱體式結構件；板式底座的中心處設置有矩形通孔，矩形通孔的大小與上部長方體內(nèi)腔的前后、左右尺寸相等，板式底座的中心處由左至右設置有貫通的凹槽，板式底座即支撐座的前、后底面為與前導軌相配合的兩個導軌面，導軌面外側設置有用于防護和支撐的短板；所述支撐座的頂端面為平面，頂端面上設置有兩組分別用于安裝2套結構相同的加載裝置中電機座以及支座的螺紋孔。

技術方案中所述的加載裝置包括位置傳動部件、角度調(diào)整部件和液壓加載機構；所述的位置傳動部件位于最底部，位置傳動部件通過其中的支座與電機座采用螺栓和支撐座的頂端固定連接，角度調(diào)整部件通過其中的連接板和位置傳動部件中的絲杠與位置傳動部件相連接；液壓加載機構通過液壓缸座與角度調(diào)整裝置中的連接座和角度調(diào)整裝置固定連接。

技術方案中所述的位置傳動部件包括后限位開關、支座、導軌、前限位開關、電機座、伺服電機與絲杠；所述的電機座與支座固定安裝在支撐座的頂端面上，伺服電機安裝在電機座上，電機輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與絲杠連接，絲杠采用軸承固定安裝在支座的前側箱壁與后側箱壁上的前軸承通孔與后軸承通孔中；支座的左、右箱壁的頂端采用螺栓安裝2個結構相同的導軌，前限位開關及后限位開關安裝在支座右箱壁的前、后兩端。

技術方案中所述的角度調(diào)整部件包括連接板、轉動座與連接座；所述的連接板由連接板體與螺母組成。連接板體的中心處設置有三段結構相同的圓弧形通槽，三段結構相同的圓弧形通槽分布在同一圓周上，相鄰兩段圓弧之間的夾角相等，連接板底面的中心處安裝有與絲杠配合的螺母。所述的轉動座由底部圓盤與2個結構相同的支撐壁組成；底部圓盤均勻地設置有3個安裝螺栓的用于將底部圓盤與連接板連接的螺栓通孔，3個螺栓通孔的回轉中心線分布在一個圓周上，該圓周的中心線與底部圓盤的中心線共線，該圓周的半徑與連接板體的中心處設置的三段圓弧形通槽分布的圓周的半徑相等。所述的2個結構相同的支撐壁為等腰三角形的板式結構件，在等腰三角形形狀的支撐壁的上端設置有用于和連接座相配合的通孔；2個結構相同的支撐壁相互平行地通過其底邊安裝在底部圓盤的中心位置處，2個結構相同的支撐壁垂直于底部圓盤，2個結構相同的支撐壁上端的和連接座相配合的通孔的回轉軸線共線，2個結構相同的支撐壁之間距離等于連接座的厚度，2個結構相同的支撐壁與底部圓盤之間采用焊接方式連接；轉動座采用螺栓固定連接在連接板的圓弧形通槽上。所述的連接座為等腰三角形的板式結構件，在等腰三角形形狀的連接座的下端設置有用于和轉動座中的2個結構相同的支撐壁相配合的連接通孔，連接座的下端采用銷軸與2個結構相同的支撐壁上端設置的通孔轉動連接；連接座上端即等腰三角形的底邊與液壓加載機構中的液壓缸座底面左端的中間位置采用焊接方式連接。

技術方案中所述的液壓加載機構包括溫度檢測單元、液壓缸座、加載液壓缸、液壓連接塊、固定板、振動檢測單元、壓力檢測單元與加載棒。所述的加載液壓缸安裝在液壓缸座上，液壓連接塊通過固定板安裝在加載液壓缸上，振動檢測單元采用型號為A103的無線振動傳感器，無線振動傳感器采用磁力吸附的方式固定在加載液壓缸缸桿的中部；壓力檢測單元采用型號為NY361T的壓力傳感器，壓力檢測單元采用螺栓固定連接在加載液壓缸缸桿的端部；加載棒安裝于加載液壓缸缸桿的末端，加載棒的端部為球頭；溫度檢測單元采用型號為IRTP-100DL的非接觸式紅外線溫度傳感器，溫度檢測單元安裝在液壓缸座右側壁外側的后端。

技術方案中所述的液壓加載部分包括分流集流閥、三位四通電磁換向閥、壓力表、溢流閥、液壓泵、過濾器與油箱。所述的液壓泵的進油口與油箱采用油管相連接，液壓泵的出油口和溢流閥的進油口及三位四通電磁換向閥的P油口采用油管連接，同時在液壓泵的出油管路中安裝壓力表，溢流閥的出油口與三位四通電磁換向閥的T口以及過濾器的進油口采用油管相連接，過濾器的出油口與油箱采用油管連接，三位四通電磁換向閥的A口與分流集流閥的進油口采用油管連接，三位四通電磁換向閥的B口采用油管和2套結構相同的加載裝置中的左加載液壓缸的有桿腔及右加載液壓缸的有桿腔連接。

技術方案中所述的處理模塊電氣控制部分包括上位工控機、下位可編程控制器PLC、處理模塊與伺服驅動器。所述的處理模塊包括溫度信號處理模塊、溫度信號處理模塊、壓力信號處理模塊；所述的伺服驅動器包括一號伺服驅動器、二號伺服驅動器、三號伺服驅動器與四號伺服驅動器。所述的上位工控機中內(nèi)置的RS-232C端口與下位可編程控制器PLC的內(nèi)置于控制器的RS-232C端口線連接，下位可編程控制器PLC的信號輸出接口分別與一號伺服驅動器、二號伺服驅動器、三號伺服驅動器、四號伺服驅動器的信號輸入接口連接；溫度信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第一數(shù)據(jù)輸入接口線連接，振動信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第二數(shù)據(jù)輸入接口線連接，壓力信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第三數(shù)據(jù)輸入接口線連接。

一種應用所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置對被試刀架進行加載可靠性試驗，步驟如下：

1)可靠性試驗準備：

(1)采集被試刀架實際工況中的載荷；

(2)調(diào)整刀架與同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的相對位置；

(3)測試同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的加載力損失；

(4)設置同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可靠性加載自動控制參數(shù)；

2)進行可靠性實驗：

(1)啟動自動控制程序；

(2)進行加載試驗；

3)可靠性試驗分析：

(1)進行加載可靠性試驗的時間應不少于被測刀架的平均故障間隔工作時間MTBF的5倍，在進行可靠性試驗過程中，如果出現(xiàn)溫度、壓力或振動報警，則應立即停機，分析報警產(chǎn)生的原因，并對刀架可靠性試驗裝置進行改進處理；

(2)在可靠性試驗完成后，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》，對實驗過程中采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，利用FMECA分析及FTA分析方法分析被測刀架的可靠性水平；

4)對改進后的刀架設計繼續(xù)進行可靠性試驗：

不斷重復步驟1)～4)，直到被測試刀架的可靠性水平符合要求。

與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可實現(xiàn)3個方向上的線性調(diào)整以及2個方向上的角度調(diào)整，包含了重型機床刀架實際工作過程中的各種受力情況。

2.本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可直接安裝于被測重型臥車上，大大簡化了可靠性試驗的流程及步驟。

3.本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可通過溫度檢測單元、壓力檢測單元和振動檢測單元檢測試驗過程中整個試驗臺的溫度、加載力及振動信號的大小，確保整個加載過程安全有效。

4.本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可實現(xiàn)對刀架上的兩個刀具同時加載，同時也適用于其他同時對兩個物體加載的液壓系統(tǒng)。

4.本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的刀架可靠性試驗方法嚴謹完善，適用于針對重型臥車刀架進行的各類可靠性試驗。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：

圖1為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置安裝在重型臥車上的軸測投影圖；

圖2為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的加載裝置結構組成的軸測投影圖；

圖3為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中連接板結構組成的軸測投影圖；

圖4為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置結構組成的軸測投影圖；

圖5為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中液壓加載部分液壓原理圖；

圖6為本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中電氣控制部分的結構原理框圖；

圖7為采用本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置進行可靠性試驗的試驗方法的流程框圖；

圖中：1.尾座，2.前導軌，3.支撐座，4.加載裝置，5.床身，6.床頭箱，7.刀架，8.后導軌，9.溫度檢測單元，10.后限位開關，11.支座，12.連接板，13.轉動座，14.導軌，15.前限位開關，16.電機座，17.電機，18.絲杠，19.液壓缸座，20.加載液壓缸(左加載液壓缸27或右加載液壓缸28)，21.連接座，22.液壓連接塊，23.固定板，24.振動檢測單元，25.壓力檢測單元，26.加載棒，27.左加載液壓缸，28.右加載液壓缸，29.分流集流閥，30.三位四通電磁換向閥，31.壓力表，32.溢流閥，33.液壓油泵，34.過濾器，35.油箱。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作詳細的描述：

參閱圖1，所述的前導軌2包括兩根平行的導軌，前導軌2的橫截面呈現(xiàn)“凹”字型結構，從左到右安裝在床身5的前半部分上，床頭箱6及尾座1安裝在前導軌2的左右兩端相配合，床頭箱6與尾座1和前導軌2之間為滑動連接。所述后導軌8與所述前導軌2平行放置，同樣后導軌8包括兩根相互平行的導軌，后導軌8的橫截面呈現(xiàn)“凹”字型結構，從左到右安裝在床身5的后半部分上。刀架7的底端安裝在后導軌8上，刀架7與后導軌8之間為滑動連接。所述的尾座1、前導軌2、后導軌8、床身5、床頭箱6及刀架7都為重型臥車的部件。

參閱圖1、圖5與圖6，所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置包括支撐座3、2套結構相同的加載裝置4、液壓加載部分以及電氣控制部分。

所述支撐座3為箱體式結構件，上部為中空的長方體結構件，下部為中空的板式底座，上部中空的長方體與下部中空的板式底座連成一體成前后對稱的箱體式結構件；板式底座的中心處設置有矩形通孔，矩形通孔的大小與上部長方體內(nèi)腔的前后、左右尺寸相等，板式底座的中心處由左至右設置有貫通的凹槽，板式底座即支撐座3的前、后底面為與前導軌2相配合的兩個導軌面，導軌面外側設置有用于防護和支撐的短板；支撐座3通過其板式底座上的前后導軌面安裝在前導軌2的兩根平行的導軌上，支撐座3可在前導軌2上滑動，支撐座3的滑動可帶動2套結構相同的加載裝置4沿著前導軌2運動，即實現(xiàn)2套結構相同的加載裝置4在左右方向上的移動，所述支撐座3的頂端面為平面，頂端面上設置有分別用于安裝電機座16以及支座11的螺紋孔。

參閱圖2，所述的加載裝置4包括位置傳動部件、角度調(diào)整部件和液壓加載機構。

所述的位置傳動部件位于最底部，位置傳動部件與支撐座3頂端采用螺栓連接，即固定在支撐座3的頂端，角度調(diào)整部件的底端通過其中的連接板12和位置傳動部件中的絲杠18連接，并可與位置傳動部件相對移動；液壓加載機構通過液壓缸座19與角度調(diào)整裝置中的連接座21固定連接。

所述的位置傳動部件包括后限位開關10、支座11、導軌14、前限位開關15、電機座16、伺服電機17和絲杠18；

所述的后限位開關10和前限位開關15結構相同，皆采用型號為Z-15GW22A55-B5V的接觸式限位開關。

所述的支座11為上開口式長方體形的箱體類結構件，在支座11的前側箱壁與后側箱壁上設置有水平的用于安裝滾動軸承的前軸承通孔與后軸承通孔，前軸承通孔與后軸承通孔的回轉軸線共線，采用2個滾動軸承將絲杠18安裝在支座11兩端的前軸承通孔與后軸承通孔中。支座11左、右箱壁的頂端設置有兩排相互平行的對稱布置的用于安裝2根結構相同的導軌14的螺紋孔，支座11左、右箱壁的頂端面處于同一水平面內(nèi)。

所述的角度調(diào)整部件包括連接板12、轉動座13和連接座21；

所述的轉動座13由底部圓盤與2個結構相同的支撐壁組成。

所述的底部圓盤均勻地設置有3個安裝螺栓的螺栓通孔，3個螺栓通孔的回轉中心線分布在一個圓周上，該圓周的中心線與底部圓盤的中心線共線，3個螺栓通孔用于借助螺栓將底部圓盤與連接板12相連接。

所述的2個結構相同的支撐壁為等腰三角形的板式結構件，在等腰三角形形狀的支撐壁的上端設置有用于和連接座21相配合的通孔；2個結構相同的支撐壁相互平行地通過其底邊安裝在底部圓盤的中心位置處，2個結構相同的支撐壁與底部圓盤之間采用焊接方式連接，2個結構相同的支撐壁垂直于底部圓盤，2個結構相同的支撐壁上端的和連接座21相配合的通孔的回轉軸線共線，2個結構相同的支撐壁之間距離等于連接座21的厚度。

所述的連接座21為等腰三角形的板式結構件，在等腰三角形形狀的連接座21的下端設置有用于和轉動座13中的2個結構相同的支撐壁相配合的連接通孔；連接座21上端即等腰三角形的底邊與液壓缸座19底面左端的中間位置采用焊接方式連接。

參閱圖3，所述的連接板12由連接板體與螺母組成，連接板體的中心處設置有三段結構相同的圓弧形通槽，三段結構相同的圓弧形通槽分布在同一圓周上，相鄰兩段圓弧之間的夾角相等，連接板12與轉動座13通過螺栓連接固定在此圓弧形通槽中，并可在此圓弧形通槽中移動，從而實現(xiàn)轉動座13相對于連接板12的轉動。連接板12底面的中心處安裝有與絲杠18配合的螺母。

所述的電機座16與所述的支座11固定安裝在支撐座3的頂端面上，所述的伺服電機17安裝在電機座16上，電機輸出軸通過剛性聯(lián)軸器與絲杠18連接，絲杠18通過軸承固定安裝在支座11的前側箱壁與后側箱壁上的前軸承通孔與后軸承通孔中。支座11的左、右箱壁的頂端采用螺栓安裝2個結構相同的導軌14，連接板12安裝在左、右箱壁的頂端的導軌14上，兩者之間為滑動連接，安裝在連接板12底面上的螺母套裝在絲杠18上，當伺服電機17帶動絲杠18轉動時，連接板12底面上的螺母與絲杠18配合，實現(xiàn)連接板12沿支座11頂端的導軌14滑動，進而實現(xiàn)加載裝置4在前后方向的移動。在連接板12滑動過程中，為防止其滑動范圍超過導軌14邊界而影響整個加載實驗的進行，在支座11右箱壁的前、后兩端安裝有前限位開關15及后限位開關10，對整個加載過程進行行程保護。

所述的轉動座13與連接板12連接，并可相對連接板12進行轉動，實現(xiàn)了加載裝置4繞垂直方向的角度調(diào)整。所述連接座21與轉動座13通過螺栓固定連接，連接座21可以以連接螺栓為軸相對于轉動座13轉動，實現(xiàn)了加載裝置4的繞左右方向的角度調(diào)整。所述液壓缸座19與連接座21固定連接，液壓缸座19槽內(nèi)部安裝有加載液壓缸20，加載液壓缸20用于實現(xiàn)刀架切削力的模擬加載。所述液壓連接塊22通過固定板23連接于加載液壓缸20上，液壓連接塊22左右兩端均有與液壓油管連接的端口。所述固定板23內(nèi)部有液壓油的通路，使得經(jīng)液壓連接塊22右側端口進入的液壓油經(jīng)過固定板23的內(nèi)部通路后進入加載液壓缸20的有桿腔，經(jīng)液壓連接塊22左側端口進入的液壓油經(jīng)過固定板23內(nèi)部通路進入液壓缸的無桿腔。

所述的液壓加載機構包括溫度檢測單元9、液壓缸座19、加載液壓缸20(左加載液壓缸27或右加載液壓缸28)、液壓連接塊22、固定板23、振動檢測單元24、壓力檢測單元25與加載棒26。

所述的液壓缸座19為頂端與右端開口的長方體形的槽形結構件，液壓缸20安裝在液壓缸座19上。

所述的左加載液壓缸27與右加載液壓缸28為型號功能完全一致的雙作用單桿式液壓缸。

所述的液壓連接塊22左右兩端均設置有與液壓油管連接的端口，所述液壓連接塊22底部有與固定板23相聯(lián)通的油口，用于實現(xiàn)油液的流通。此外，液壓連接塊22前后兩側有擰緊螺栓，當液壓連接塊22安裝于固定板23上后，擰緊擰緊螺栓便可以使液壓連接塊22與固定板23實現(xiàn)固定。

所述的固定板23內(nèi)部設置有液壓油的通路，使得經(jīng)液壓連接塊22右側端口進入的液壓油經(jīng)過固定板23的內(nèi)部通路后進入加載液壓缸20的有桿腔，經(jīng)液壓連接塊22左側端口進入的液壓油經(jīng)過固定板23內(nèi)部通路進入液壓缸的無桿腔。

所述的振動檢測單元24采用必創(chuàng)科技生產(chǎn)的型號為A103的無線振動傳感器，其頻率響應能力為300Hz，可測振幅為0～2000μm。振動檢測單元24安裝于加載液壓缸20缸桿的中部，所述的振動檢測單元24采用無線振動傳感器采集信號，所述的無線振動傳感器采用磁力吸附的方式固定于振動檢測單元24上。

所述的壓力檢測單元25采用能宇生產(chǎn)的型號為NY361T的壓力傳感器，壓力檢測單元25與加載液壓缸20缸桿的端部采用螺栓固定連接，所述的壓力檢測單元25直接將壓力傳感器固定連接于加載液壓缸20缸桿上，用于檢測加載過程中的加載力。所述的加載棒26安裝于加載液壓缸20缸桿的末端，其端部為球頭，方便對被試刀架進行切削力載荷加載。

所述的溫度檢測單元9采用型號為IRTP-100DL的非接觸式紅外線溫度傳感器，其測溫范圍為0-1000℃，響應時間為100ms，測溫精度可達±1％，所述的溫度檢測單元通過螺栓固定于一根細長支架的端部，所述的細長支架末端有用于螺栓連接的方形底座，所述的細長支架由該方形底座通過螺栓連接固定于液壓缸座19右側壁外側的后端，進而實現(xiàn)對溫度檢測單元的固定。

參閱圖4，所述的加載裝置4的支座11底部設置有與支撐座3連接的螺紋孔，通過螺栓將支座11與支撐座3固定連接。所述加載裝置4的電機座16通過螺栓與支撐座3固定連接，這樣整個加載裝置4便固定在支撐座3上。由于重型臥車刀架有兩個刀夾，所以本發(fā)明所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中的支撐座3上配置有兩個結構相同的加載裝置4，用以分別對兩個刀架中的刀具進行載荷加載。由于兩個結構相同的加載裝置4都固定在支撐座3上，兩個結構相同的加載裝置4之間的距離與刀架上兩刀具之間的距離一致，保證加載不會出現(xiàn)偏差。在實際加載過程中，通過電氣控制系統(tǒng)控制伺服電機17的轉動，實現(xiàn)兩個結構相同的加載裝置4在前后方向上的移動；通過手動調(diào)節(jié)轉動座13及連接座21的相對轉動量，實現(xiàn)繞垂直方向和繞左右方向的角度調(diào)整，從而最終實現(xiàn)兩個結構相同的加載裝置4對刀架不同工況下的加載。整個加載方案滿足刀架實際工作狀態(tài)。

參閱圖5，所述的液壓加載部分用于同時對同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中的兩個液壓加載機構進行加載，液壓加載部分包括分流集流閥29、三位四通電磁換向閥30、壓力表31、溢流閥32、液壓泵33、過濾器34與油箱35。

所述的分流集流閥29為等量式型號為3FJL-K的分流集流閥，以此保證兩液壓缸的同步動作。

所述的過濾器34為液壓系統(tǒng)專用的型號為WU-F*J的磁性液壓過濾器，用于過濾整個液壓系統(tǒng)中的各種雜質。

所述液壓泵33的進油口與油箱35通過油管相連，所述液壓泵33的出油口與溢流閥32的進油口以及三位四通電磁換向閥30的P油口采用油管相連接，同時在液壓泵33的出油管路中安裝壓力表31用以檢測出油管路壓力。所述的溢流閥32的出油口與三位四通電磁換向閥30的T口以及過濾器34的進油口采用油管相連接，所述的過濾器34的出油口與油箱35采用油管相連接。實現(xiàn)對液壓油的循環(huán)利用。所述的三位四通電磁換向閥30的A口與分流集流閥29的進油口采用油管相連，所述的分流集流閥29的兩出油口分別與左加載液壓缸27的無桿腔以及右加載液壓缸28的無桿腔采用油管相連，實現(xiàn)對左加載液壓缸27和右加載液壓缸28的同步控制。所述的左加載液壓缸27的有桿腔以及右加載液壓缸28的有桿腔與三位四通電磁換向閥30的B口采用油管相連接。這樣就構成了該刀架雙加載可靠性試驗臺的液壓加載結構。

當所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置中的液壓加載部分進行加載時，首先接通電源，按下操縱面板上的啟動按鈕，調(diào)節(jié)溢流閥32至試驗工作壓力，液壓泵33將液壓油從油箱35中泵出，流向三位四通電磁換向閥30，此時三位四通電磁換向閥30右端電磁鐵接通，三位四通電磁換向閥處于右端工作位置。液壓泵33輸出的油液通過三位四通電磁換向閥30進入分流集流閥29中，分流集流閥29輸出流量相同的液壓油分別至左加載液壓缸27的無桿腔以及右加載液壓缸28的無桿腔，實現(xiàn)了兩個加載液壓缸液壓桿的同步加載動作。左加載液壓缸27的有桿腔以及右加載液壓缸28的有桿腔的液壓油通過三位四通電磁換向閥30經(jīng)過濾器34過濾后流回油箱35。

參閱圖6，所述的電氣控制部分包括上位工控機、下位可編程控制器PLC、處理模塊(溫度信號處理模塊、溫度信號處理模塊、壓力信號處理模塊)與伺服驅動器(一號伺服驅動器、二號伺服驅動器、三號伺服驅動器、四號伺服驅動器)。

所述的下位可編程控制器PLC采用型號為CP1E-N40DR-A的歐姆龍可編程控制器，由220V的交流電供電，有24個直流輸入點，16個直流輸出點。

在實際連接時，下位可編程控制器PLC通過內(nèi)置于控制器中的RS-232C端口與上位工控機中內(nèi)置的RS-232C端口線連接進行串口通信，用以接收上位工控機的命令，并將相關信息及時反饋給上位工控機。下位可編程控制器PLC的信號輸出接口分別與一號伺服驅動器、二號伺服驅動器、三號伺服驅動器、四號伺服驅動器的信號輸入接口連接，用以給各個伺服驅動器發(fā)送相關命令并接收來自各伺服驅動器的信息。各個伺服驅動器信號輸出接口的連接方法為：一號伺服驅動器信號輸出接口與一號伺服電機信號輸入接口電線連接，二號伺服驅動器信號輸出接口與二號伺服電機信號輸入接口電線連接，三號伺服驅動器信號輸出接口與三號伺服電機信號輸入接口電線連接，四號伺服驅動器信號輸出接口與四號伺服電機信號輸入接口電線連接。其中：一號伺服電機為驅動左側的加載裝置4沿前后方向移動的電機；二號伺服電機為驅動右側的加載裝置4沿前后方向移動的電機；三號伺服電機為驅動支撐座3在前導軌2上沿左右方向移動的電機；四號伺服電機為驅動刀架7在后導軌8上沿左右方向移動的電機。

此外，下位可編程控制器PLC的第五信號輸出接口還與液壓油泵33通過信號線連接，通過控制油泵工作實現(xiàn)對液壓加載部分的控制。其中，下位可編程控制器PLC控制液壓油泵33的輸出油量，經(jīng)過壓力表31檢測后，流入三位四通電磁換向閥30中，當液壓油流到三位四通電磁換向閥30時，下位可編程控制器PLC發(fā)送相關命令至三位四通電磁換向閥30，通過控制三位四通電磁換向閥30，進而分別控制流入加載液壓缸20(左加載液壓缸27與右加載液壓缸28)有桿腔及無桿腔中的液壓油的流量及壓力，最終實現(xiàn)對加載液壓缸20加載動作的控制。

各個檢測單元的連接方式為：溫度檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口與溫度信號處理模塊數(shù)據(jù)輸入接口線連接，溫度信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第一數(shù)據(jù)輸入接口線連接；振動檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口與振動信號處理模塊數(shù)據(jù)輸入接口線連接，振動信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第二數(shù)據(jù)輸入接口線連接；壓力檢測單元的數(shù)據(jù)輸出接口與壓力信號處理模塊數(shù)據(jù)輸入接口線連接，壓力信號處理模塊數(shù)據(jù)輸出接口與上位工控機的第三數(shù)據(jù)輸入接口線連接。這樣，各個檢測單元將加載過程中所測的物理量及時反饋給上位工控機，供上位工控機進行分析處理。

在刀架故障激發(fā)試驗時，首先根據(jù)被測刀架的受力狀態(tài)，通過上位工控機與下位可編程控制器PLC控制一號伺服驅動器、二號伺服驅動器、三號伺服驅動器、四號伺服驅動器及其對應的伺服電機驅動加載裝置4移動到合適工作位置，調(diào)節(jié)轉動座13相對于連接板12及連接座21相對于轉動座13的旋轉角度到合適工作位置，使故障激發(fā)試驗的加載狀態(tài)與刀架7實際工作過程中的切削狀態(tài)相符合。之后通過上位工控機控制界面設置加載力大小、加載方式、加載頻率、加載時間，設置完成之后便可進行刀架故障激發(fā)試驗，試驗進行過程中的振動、溫度和加載力大小通過各自相應的檢測單元及時顯示在上位工控機界面上，并將相應的數(shù)值記錄在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

所述電氣控制部分中上位工控機、下位可編程控制器PLC、信號處理模塊與伺服驅動器都放置于試驗裝置旁邊的電氣柜中，通過數(shù)據(jù)線與伺服電機、溫度檢測單元、振動監(jiān)測單元和壓力檢測單元等連接。

所述液壓加載部分中分流集流閥29、三位四通電磁換向閥30、壓力表31、溢流閥32、液壓泵33、過濾器34、油箱35都放置于試驗裝置旁邊的液壓裝置箱中，通過液壓油管與液壓連接塊22連接并對試驗裝置系統(tǒng)的壓力進行控制。

參閱圖7，應用所述的同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置對被試刀架7進行加載可靠性試驗，步驟如下：

1.可靠性試驗準備

1)采集被試刀架實際工況中的載荷

可靠性試驗的基本原則就是要滿足實際工況，因此在對刀架7進行可靠性試驗之前，需要采集刀架7在實際工作狀態(tài)下的受載荷情況。由于實際工作狀態(tài)中，刀架7所受載荷大部分為靜載荷，如受動載荷的話也通常是由其所受靜載荷乘以轉換系數(shù)得到，因此主要采集刀架7實際工況下的靜載荷數(shù)據(jù)。包括不同工況下的加載力F₁、···、F_i、···、F_n；對應的加載時間t₁、···、t_i、···t_n以及相對應的載荷方向，采集靜載荷數(shù)據(jù)時應考慮刀架7兩個刀夾中的刀具的受載情況，如受載情況不同，則應分別采集兩個刀夾的受載情況。在此情況下建立刀架的載荷譜；

2)調(diào)整刀架與同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的相對位置

調(diào)整同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置轉動座13相對于連接板12及連接座21相對于轉動座13的相對位置關系，使之與刀架7的實際受載荷方向一致，并鎖緊；

3)測試同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的加載力損失

同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置的加載力損失主要是指加載液壓缸在加載過程中前端加載部分的彈性變形可能會造成加載力的部分損失，為了測試該加載力損失，在刀架7被加載部位前端臨時安裝型號為BX-120的應變片式壓力傳感器，刀架加載動作后對比工控機設定壓力與刀架前端應變片式壓力傳感器采集到的壓力大小，兩者之差即為刀架可靠性試驗裝置的加載力損失；

4)設置同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置可靠性加載自動控制參數(shù)

依據(jù)采集得到的所有靜態(tài)載荷的信息，在上位工控機中設置可靠性加載自動控制參數(shù)，包括設置加載過程的加載力大小，加載時間、加載方向；采集加載過程中的溫度、壓力和振動信號以及相應的報警值大小設置；

2.進行可靠性實驗

1)啟動自動控制程序

2)進行加載試驗

在自動控制程序的控制下，同步加載的重型臥車刀架可靠性試驗裝置分別按設定的參數(shù)對被測刀架7的兩個刀夾進行加載試驗，加載壓力分別為F₁、···，F(xiàn)_i、···、F_n；加載時間為T×t₁/Σ(t_i)、T×t₂/Σ(t_i)、T×t_i/Σ(t_i)、T×t_n/Σ(t_i),其中T為每日工作時間。

3.可靠性試驗分析

1)進行加載可靠性試驗的時間應不少于被測刀架7的平均故障間隔工作時間MTBF的5倍，在進行可靠性試驗過程中，如果出現(xiàn)溫度、壓力或振動報警，則應立即停機，分析報警產(chǎn)生的原因，并對刀架可靠性試驗裝置進行改進處理；

2)在可靠性試驗完成后，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》，對實驗過程中采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，利用FMECA分析及FTA分析方法分析被測刀架7的可靠性水平；

4.對改進后的刀架設計繼續(xù)進行可靠性試驗。

不斷重復步驟1～4，直到被測試刀架7的可靠性水平符合要求。

本發(fā)明所述的設計方案是為了本技術領域的技術人員能夠理解和應用本發(fā)明，是一種優(yōu)化的設計方案，但本發(fā)明僅不限于本設計方案中這一具體的描述。總之，如果相關技術人員在堅持本發(fā)明基本設計方案的情況下做出不需要經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的等效結構變化或各種修改都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。