数控机床液压系统可靠性试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于可靠性领域的试验装置及可靠性试验方法，更确切地说，本发明涉及一种能够对数控机床液压系统进行加载并进行可靠性试验的数控机床液压系统可靠性试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002]数控机床是提高国家制造水平和装备水平的基础，是衡量一个国家工业发达水平、综合国力的重要标志。近五年的统计结果表明，数控机床市场呈现国产设备占有率低，而进口量却居高不下的状态，其主要原因是国产数控机床的可靠性不高，可靠性问题成为了制约国产数控机床行业发展的关键瓶颈之一，提高国产数控机床的可靠性刻不容缓。随着信息化和自动化的发展，液压技术在数控机床行业应用越来越广泛，主要用于辅助夹持工件、交换工作台转位、转塔刀架转位以及刀库换刀机械手的旋转等动作。经统计:液压系统属数控机床可靠性的主要薄弱环节，提高其可靠性水平对于提高数控机床整机可靠性水平具有重要意义。
[0003]现行关于数控机床液压系统可靠性技术的研宄主要采用故障模式及影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)等方法对液压系统的故障模式、故障原因进行统计分析，找到其薄弱环节，或者采用各种模糊预计方法对其进行故障率预测，进而采取相应的预防措施降低其故障率。然而上述方法的实现需要大量的故障数据和维修数据。数控机床作为加工设备，其故障数据的获取有现场可靠性试验和实验室可靠性试验两种方法。通过现场可靠性试验获取故障数据的方法，需消耗大量的人力、财力和物力。通过实验室可靠性试验可以快速获取故障收据和维修数据，并且试验环境可控，试验过程可复制。
[0004]近几年的统计结果表明，数控机床液压系统的主要故障模式有漏油、堵塞、输出压力不足等，上述故障都将会对数控机床的可靠性产生较大影响。另外，液压系统的故障多发生在液压元器件、管路等部分，而液压缸的故障却很少。国内现有的液压试验台不具备载荷模拟加载功能，仅能开展液压元件的性能检测，无法开展真正意义上的可靠性试验，因此得到的数据与实际工程有差别。综上，有必要针对数控机床液压系统设计具有模拟液压系统现场载荷工况的加载功能的可靠性试验装置，从而开展实验室可靠性试验，以便激发漏油、堵塞、输出压力不足等典型故障，短时间获得液压系统的故障数据和维修数据、发现液压系统的薄弱环节，并进行改进设计，对于用户及数控机床制造企业无疑是非常有益的。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服了目前国内数控机床液压系统没有可靠性试验装置和可靠性测试方法的问题，提供了一种数控机床液压系统可靠性试验装置及试验方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的:所述的数控机床液压系统可靠性试验装置包括被试液压系统安装部分、模拟加载部分与自动控制部分；
[0007]所述的被试液压系统安装部分包括汇流板、压力传感器；模拟加载部分包括液压缸、拉压力传感器；自动控制部分包括下位可编程控制器PLC与A/D采集卡。
[0008]汇流板上的I号液压缸支路采用油管与液压缸无杆腔的油口连接，汇流板上的2号液压缸支路采用油管与液压缸有杆腔的油口连接；下位可编程控制器PLC的4个输出端分别和被试液压系统安装部分中的I号三位四通电磁换向阀、2号三位四通电磁换向阀、3号三位四通电磁换向阀与4号三位四通电磁换向阀上的电磁铁的接线端电线连接；A/D采集卡的两个信号输入端依次和压力传感器与拉压力传感器的信号输出线电线连接。
[0009]技术方案中所述的被试液压系统安装部分安装在地基上，模拟加载部分安装在被试液压系统安装部分右侧的地基上，自动控制部分安装在模拟加载部分右侧的地基上。所述的模拟加载部分包括承载部分、静态加载部分、动态加载部分与地平铁。承载部分、静态加载部分与动态加载部分皆采用螺栓固定在地平铁上；承载部分中的液压缸活塞杆的右端与拉压力传感器的左端螺栓连接，拉压力传感器的右端与静态加载部分中的加载杆的左端螺栓连接，静态加载部分中的延长筒的右端面与动态加载部分中的凸轮接触连接，液压缸活塞杆的回转轴线与加载杆的回转轴线同轴线，加载杆的回转轴线和凸轮的旋转中心线垂直相交。
[0010]技术方案中所述的承载部分还包括液压缸支座和液压缸瓦盖。所述的液压缸支座用螺栓固定在地平铁上，液压缸瓦盖用螺栓固定在液压缸支座上，液压缸放置在液压缸支座与液压缸瓦盖形成的内腔中。液压缸支座由上端的半圆环体与下端的八字形支撑壁组成，八字形支撑壁的上端为圆弧形开口，八字形支撑壁下端的前后地脚上分别设置有螺栓通孔，八字形支撑壁上端的圆弧形开口与半圆环体的外圆柱面连成一体，半圆环体的回转轴线与八字形支撑壁垂直，半圆环体的外侧沿轴向分别水平地设置有长条形法兰，长条形法兰上设置有螺栓孔，半圆环体上的长条形法兰和液压缸瓦盖上设置的长条形法兰结构相同，液压缸瓦盖上设置有2个用于安装油管的通孔，两通孔的位置分别和液压缸的无杆腔的进油孔与有杆腔的进油孔对正，液压缸的活塞杆右端的轴线上加工螺纹盲孔。
[0011]技术方案中所述的静态加载部分包括加载杆、大端盖、I号碟簧组、小端盖、弹簧、小箱体、大箱体、2号碟簧组与延长筒。小端盖采用螺栓固定在小箱体的左端面上；加载杆的右端安装在小端盖与小箱体组成的内腔中，延长筒用螺栓固定在小箱体右箱壁的右端面上，并伸出大箱体右箱壁之外，延长筒的回转轴线与小箱体右箱壁上的中心孔的回转轴线共线，加载杆轴肩的左端面与小端盖的右端面接触连接，加载杆轴肩右侧杆部依次插入弹簧、小箱体右箱壁上的中心孔及延长筒的凹槽内，加载杆轴肩左侧杆部依次插入小端盖的小端盖中心孔、I号碟簧组、大端盖的大端盖中心孔并伸出大端盖与大箱体组成的内腔外；加载杆伸出部分的左端的中心线上加工有螺纹盲孔，加载杆的轴肩外圆表面与小箱体的圆柱形内腔壁为间隙配合，加载杆、弹簧、小端盖与小箱体组成的结构安装在大箱体内，并在小端盖的左侧与小箱体的右侧分别安装I号碟簧组与2号碟簧组；大端盖用螺栓固定在大箱体的左端面上，2号碟簧组套装在延长筒上，大箱体的内圆柱面与小端盖和小箱体组成的箱体总成的外圆柱表面为间隙配合，I号碟簧组、弹簧、2号碟簧组均处于压缩状态。
[0012]技术方案中所述的动态加载部分包括有电机支座、电机与凸轮。电机支座由上端的矩形的支撑壁与下端的八字形的支撑腿组成，矩形的支撑壁与下端的八字形支撑腿连成一体，支撑壁的中心处设置有安装电机输出轴的中心通孔，中心通孔的周围均匀地设置有固定电机的螺栓通孔，支撑壁与八字形支撑腿所在平面垂直。电机水平固定在电机支座上端的支撑壁上，电机的输出轴从支撑壁的中心通孔中伸出，凸轮安装在电机的输出轴上并采用螺母固定。
[0013]技术方案中所述的被试液压系统安装部分还包括试验桌与吸油纸铺放板。被试液压系统固定在试验桌的中间层抽拉板的中间层活动板的底面上；压力传感器水平地安装在试验桌底层抽拉板的底层活动板的上表面上；压力传感器上放置吸油纸铺放板，吸油纸铺放板上水平地铺放I层吸油纸，吸油纸的面积能覆盖被试液压系统在水平面上投影的面积，吸油纸与被试液压系统最低点之间的垂直距离为5?1cm ;汇流板固定在试验桌的顶层抽拉板的顶层活动板的上表面上，I号三位四通电磁换向阀、2号三位四通电磁换向阀、3号三位四通电磁换向阀与4号三位四通电磁换向阀安装汇流板上，汇流板上的I号三位四通电磁换向阀A支路、2号三位四通电磁换向阀A支路、3号三位四通电磁换向阀A支路与4号三位四通电磁换向阀A支路和I号三位四通电磁换向阀的工作口 A、2号三位四通电磁换向阀的工作口 A、3号三位四通电磁换向阀的工作口 A与4号三位四通电磁换向阀的工作口 A为密封接触连接，汇流板上的I号三位四通电磁换向阀B支路、2号三位四通电磁换向阀B支路、3号三位四通电磁换向阀B支路与4号三位四通电磁换向阀B支路和I号三位四通电磁换向阀的工作口 B、2号三位四通电磁换向阀的工作口 B、3号三位四通电磁换向阀的工作口 B与4号三位四通电磁换向阀的工作口 B为密封接触连接。
[0014]技术方案中所述的汇流板为长方体形结构件，汇流板的内部水平地设置有A主油路与B主油路，汇流板内部的上端竖直地设置有通向液压缸的I号液压缸支路与2号液压缸支路，I号液压缸支路与2号液压缸支路的下端依次和A主油路与B主油路连通，汇流板内部的下端竖直地设置有8条和I号三位四通电磁换向阀、2号三位四通电磁换向阀、3号三位四通电磁换向阀、4号三位四通电磁换向阀连通的A支路与B支路，即I号三位四通电磁换向阀A支路、2号三位四通电磁换向阀A支路、3号三位四通电磁换向阀A支路、4号三位四通电磁换向阀A支路、I号三位四通电磁换向阀B支路、2号三位四通电磁换向阀B支路、3号三位四通电磁换向阀B支路与4号三位四通电磁换向阀B支路，I号三位四通电磁换向阀A支路、2号三位四通电磁换向阀A支路、3号三位四通电磁换向阀A支路与4号三位四通电磁换向阀A支路的上端和A主油路连通，I号三位四通电磁换向阀B支路、2号三位四通电磁换向阀B支路、3号三位四通电磁换向阀B支路与4号三位四通电磁换向阀B支路的上端和B主油路连通，汇流板的左侧壁为封闭，汇流板的右侧壁上设置有A主油路与B主油路的连接口。
[0015]一种采用数控机床液压系统可靠性试验装置对被试液压系统可靠性试验的方法的步骤如下:
[0016]I)可靠性试验准备；
[0017]2)可靠性试验；
[0018]3)可靠性试验分析:
[0019](I)在进行可靠性试验时，观察吸油纸，是否有明显的油斑，对明显油斑对应的疑似漏油点进行停机，并改进处理，包括:更换管路或更换液压元器件；
[0020](2)在进行可靠性试验时，如果压力值报警电路报警或者漏油报警电路报警，则立即停机，对疑似漏油点进行改进处理；
[0021](3)根据可靠性评估标准GB/T 23568.1-2009《机床功能部件可靠性评定》，对试验过程中的数据进行统计分析，求出数控机床液压系统的可靠性水平；
[0022]4)对改进后的被试液压系统进行可靠性试验:
[0023]对改进之后的被试液压系统重作可靠性试验；
[0024]5)试验结束:
[0025](I)总的可靠性试验时间不少于被试液压系统的3倍平均故障间隔工作时间MTBF或者平均故障间隔工作流量；
[0026](2)如果只进行可靠性评估和验证试验的话，只需进行上述I