多级并联式拖链可靠性加速试验装置及方法与流程

本发明涉及一种数控装备零部件可靠性试验装置，更确切的说，本发明涉及一种数控装备拖链可靠性加速试验装置和试验方法，同时还能够对数控装备拖链性能进行检测的系统。

背景技术：

拖链是现代数控设备的重要配套件之一，能够防护各类数控装备、工业机器人等数控设备的液、气软管以及电线、电缆，使其能随着运动部件进行往复运动。液、气软管和电线、电缆在拖链内部整齐排列并通过卡扣固定在拖链上，防止管路由于往复运动而错乱，同时也增强了数控设备的外观效果。

拖链作为保护液、气软管以及电线、电缆的防护装置，其可靠性水平将直接影响到数控装备的可靠性水平，因此，研发拖链可靠性试验装置具有重要意义。

目前国内只有一些拖链的弯曲试验机，用来检测拖链的性能是否达标，试验机的弯曲半径一般不可调或调整方式繁琐，受试拖链一般为一条或几条，试验效率较低，不能适用于不同规格和型号的拖链，而且没有从可靠性的角度对拖链开展可靠性试验。因此有必要开发一种能适应各种不同类型及型号，且可以最大限度的模拟实际工况的高效的拖链可靠性试验装置，通过可靠性试验激发和暴露潜在故障，通过可靠性改进设计等方式最终提高拖链的可靠性水平及数控装备整机的可靠性水平。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，公开了一种多级并联式拖链可靠性加速试验装置，所述多级并联式拖链可靠性加速试验装置能够并联安装多个不同类型的受试开式拖链或者受试闭式拖链，并且包括：地平铁、底座、支撑板、移动组件、横向外安装板、横向内安装板、纵向内安装板、纵向外安装板、横向支架和纵向支架，其中，所述底座通过t型螺栓固定在地平铁上，所述支撑板通过螺栓固定在底座上；其中，所述移动组件包括步进电机、滚珠丝杠、丝杠螺母和滑板，所述步进电机的输出轴与滚珠丝杠固定连接，所述丝杠螺母与滑板固定连接，并且所述步进电机与支撑板固定；其中，拖链的一端固定在所述横向外安装板和纵向外安装板上，并且拖链的另一端固定在横向内安装板和纵向内安装板上，所述横向内安装板通过螺栓和纵向内安装板固定，纵向内安装板在其中心处通过螺栓与滑板固定；并且其中，所述横向外安装板通过螺栓固定在横向支架上，纵向外安装板通过螺栓固定在纵向支架上，横向支架和纵向支架上设置有u型槽，以调整横向外安装板和纵向外安装板的安装高度，并且横向支架和纵向支架通过t型螺栓固定在地平铁上。

根据本发明的另一个方面，公开了一种多级并联式拖链可靠性加速试验装置，所述多级并联式拖链可靠性加速试验装置能够并联安装多个不同类型的受试开式拖链或者受试闭式拖链，并且包括：支撑板、移动组件、安装板、支架和试验箱，其中，所述支撑板通过翻转轴与所述试验箱连接；其中，所述移动组件包括步进电机、滚珠丝杠、丝杠螺母和滑板，所述步进电机的输出轴与滚珠丝杠固定连接，所述丝杠螺母与滑板固定连接，并且所述步进电机与支撑板固定；其中，拖链的一端固定在移动组件的滑板上，另一端固定在所述安装板上，所述安装板通过螺栓固定在支架上，支架通过螺栓固定在支撑板上，支架上设置有u型槽以调节安装板与滑板的间距；并且其中，在所述试验箱的内部固定有后耳座，在所述支撑板的面向所述试验箱的内部的一面固定有前耳座，并且气缸活塞杆的两端分别与所述前耳座和后耳座铰接。

根据本发明的另一个方面，公开了一种检测及控制系统，包括：多级并联式拖链可靠性加速试验装置；工控机，用于设定拖链运行的参数；控制器，与所述工控机通讯并向步进电机驱动器发出脉冲信号以驱动步进电机；以及数据采集卡，被配置为采集传感器所检测到的各种信号，并将所检测到的信号传递给所述工控机以进行实时显示，其中，所述工控机包括数据库，所述数据库存储数据采集卡所采集到的数据。

根据本发明的又一个方面，公开了一种多级并联式拖链可靠性加速试验方法，包括：（1）根据拖链的实际工况，选择多级并联式拖链可靠性加速试验装置；（2）根据受试拖链型号，调整拖链安装板的间距，将受试拖链用螺栓安装在安装板上，并检验拖链的安装是否合格；（3）根据实际的试验条件要求或编制的载荷谱确定加速试验的类型、速度应力水平及受试拖链的运行速度、运行速度下的运行时间和总的运行时间，并将确定的参数输入到上位工控机中；（4）开展多级运行速度的拖链可靠性加速试验；以及（5）分析和处理试验数据。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一，纵向内安装板通过螺栓固定在竖直移动组件的滑板上，且连接处正好为纵向内安装板的中心，保证不会因拖链重力产生倾覆力矩。

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一，横向外安装板和横向内安装板的间距靠横向支架的u型槽以及地平铁上不同的t型槽来调节，纵向外安装板和纵向内安装板的间距靠纵向支架沿着地平铁的t型槽移动来调节，以适应不同规格型号的拖链，调整非常方便。

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一，占地面积小，能同时安装几十条拖链进行试验，试验效率非常高。

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一，横（纵）向支架上开有u型槽，可以调整横（纵）向外安装板的安装高度，以适应不同长度的拖链。

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二，安装板与滑板的间距靠支架的u型槽来调节，以适应不同规格型号的拖链，调整非常方便。

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二，能实现拖链的水平与竖直安装状态的切换，更符合实际工况。

附图说明

图1是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一三维轴测图；

图2是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一俯视图；

图3是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一中竖直移动组件的三维轴测图；

图4是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二拖链竖直安装试验时的三维轴侧图；

图5是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二拖链水平安装试验时的三维轴侧图；

图6是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二中直线移动组件的三维轴测图；

图7是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一的检测及控制系统的原理框图；

图8是本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验方法的具体步骤流程图；

图中：1-地平铁，2-噪声监测仪，3-底座，4-温度传感器，5-竖直移动组件，6-横向支架，7-横向外安装板，8-振动传感器，9-横向内安装板，10-限位开关，11-支撑板，12-电缆，13-纵向内安装板，14-纵向外安装板，15-纵向支架，16-受试开式拖链，17-受试闭式拖链，501-步进电机，502-步进电机座，503-弹性联轴器，504-丝杠后固定支座，505-滚珠丝杠，506-丝杠前固定支座，507-丝杠螺母，508-丝杠螺母座，509-滑板，510-滑块，511-导轨，18-2号支撑板，19-直线移动组件，20-2号温度传感器，21-2号振动传感器，22-安装板，23-支架，24-2号受试闭式拖链，25-2号受试开式拖链，26-2号电缆，27-2号噪声监测仪，28-翻转轴，29-试验箱，30-前耳座，31-活塞杆接头，32-活塞杆，33-气缸，34-后耳座，1901-2号步进电机，1902-2号步进电机座，1903-2号弹性联轴器，1904-2号丝杠后固定支座，1905-2号滚珠丝杠，1906-2号丝杠前固定支座，1907-2号丝杠螺母，1908-2号丝杠螺母座，1909-2号滑板，1910-2号滑块，1911-2号导轨，1912-行程开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置及方法主要由两大部分组成，即多级并联式拖链可靠性加速试验装置部分和多级并联式拖链可靠性加速试验方法部分。

一、多级并联式拖链可靠性加速试验装置部分

所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置具有两个方案，分别是多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一和多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二，以上两个方案都还包括检测及控制系统。

1.多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一

参阅图1和图2，本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一能够并联安装多个不同类型的受试开式拖链16或者受试闭式拖链17，并能够依据试验要求，开展多级运行速度的拖链可靠性加速试验。

所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一，主要包括地平铁1、噪声监测仪2、底座3、温度传感器4、竖直移动组件5、横向支架6、横向外安装板7、振动传感器8、横向内安装板9、限位开关10、支撑板11、电缆12、纵向内安装板13、纵向外安装板14和纵向支架15等。

参阅图3，所述的竖直移动组件5主要包括步进电机501、步进电机座502、弹性联轴器503、丝杠后固定支座504、滚珠丝杠505、丝杠前固定支座506、丝杠螺母507、丝杠螺母座508、滑板509、滑块510和导轨511等，其中所述的步进电机501通过螺栓固定在步进电机座502上，步进电机501的输出轴通过弹性联轴器503与滚珠丝杠505固定连接，所述的滚珠丝杠505通过轴承与丝杠前固定支座506及丝杠后固定支座504固定连接，所述的丝杠螺母507通过螺栓固定在丝杠螺母座508上，所述的丝杠螺母座508通过螺栓固定在滑板509上，滑板509与滑块510固定连接，滑块510沿着导轨511上下滑动，所述的导轨511、丝杠后固定支座504、丝杠前固定支座506、步进电机座502通过螺栓固定在支撑板11上；所述的限位开关10通过螺栓固定在支撑板11上，支撑板11通过螺栓固定在底座3上，底座3通过t型螺栓固定在地平铁1上；所述的电缆12安装在受试开式拖链16和受试闭式拖链17内，用于模拟实际工况中的电缆或管路，受试开式拖链16和受试闭式拖链17一端固定在横向外安装板7及纵向外安装板14上，另一端固定在横向内安装板9及纵向内安装板13上；所述的横向内安装板9通过螺栓和纵向内安装板13固定在一起，纵向内安装板13通过螺栓固定在竖直移动组件5的滑板509上，且连接处正好为纵向内安装板13的中心，保证不会因受试拖链重力产生倾覆力矩；所述的横向外安装板7通过螺栓固定在横向支架6上，纵向外安装板14通过螺栓固定在纵向支架15上，横向支架6和纵向支架15上开有u型槽，可以调整横向外安装板7和纵向外安装板14的安装高度，以适应不同长度的拖链，横向支架6及纵向支架15通过t型螺栓固定在地平铁1上，横向外安装板7和横向内安装板9的间距靠横向支架6的u型槽以及地平铁1上不同的t型槽来调节，纵向外安装板14和纵向内安装板13的间距靠纵向支架15沿着地平铁1的t型槽移动来调节，以适应不同规格型号的拖链；所述的振动传感器8通过螺栓或者磁力吸座固定在横向外安装板7及纵向外安装板14上，用来检测拖链在运动过程中的振动；所述的温度传感器4通过磁力吸座或胶带固定在竖直移动组件5的步进电机501外表面上，用来检测步进电机501在运行过程中的温度，安装温度传感器4的具体位置，可以先让步进电机501运行一段时间，再利用热成像仪找到步进电机501的温度敏感点或者温度最高的位置，作为温度传感器4的安装位置；所述的噪声监测仪2平放在地平铁1的合适位置上，用来检测拖链的运行噪声。

2.多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二

参阅图4和图5，本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二能够并联安装多个不同类型的2号受试开式拖链25或者2号受试闭式拖链24，并能够依据试验要求，开展多级运行速度的拖链可靠性加速试验。

所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二，主要包括2号支撑板18、直线移动组件19、2号温度传感器20、2号振动传感器21、安装板22、支架23、2号电缆26、2号噪声监测仪27、翻转轴28、试验箱29、前耳座30、活塞杆接头31、活塞杆32、气缸33和后耳座34等。

参阅图6，所述的直线移动组件19主要包括2号步进电机1901、2号步进电机座1902、2号弹性联轴器1903、2号丝杠后固定支座1904、2号滚珠丝杠1905、2号丝杠前固定支座1906、2号丝杠螺母1907、2号丝杠螺母座1908、2号滑板1909、2号滑块1910、2号导轨1911和行程开关1912等，所述的2号步进电机1901通过螺栓固定在2号步进电机座1902上，2号步进电机1901的输出轴通过2号弹性联轴器1903与2号滚珠丝杠1905固定连接，所述的2号滚珠丝杠1905通过轴承与2号丝杠前固定支座1906及2号丝杠后固定支座1904固定连接，所述的2号丝杠螺母1907通过螺栓固定在2号丝杠螺母座1908上，所述的2号丝杠螺母座1908通过螺栓固定在2号滑板1909上，2号滑板1909与2号滑块1910固定连接，2号滑块1910沿着2号导轨1911上下滑动，行程开关1912通过螺栓固定在2号支撑板18上，控制行程；所述的2号导轨1911、2号丝杠后固定支座1904、2号丝杠前固定支座1906、2号步进电机座1902通过螺栓固定在2号支撑板18上；所述的2号受试闭式拖链24和2号受试开式拖链25内装有2号电缆26，用于模拟实际工况中的电缆或管路，2号受试闭式拖链24和2号受试开式拖链25一端固定在直线移动组件19的2号滑板1909上，另一端固定在安装板22上；所述的安装板22通过螺栓固定在支架23上，支架23通过螺栓固定在2号支撑板18上，安装板22与2号滑板1909的间距靠支架23上的u型槽调节，以适应不同规格型号的拖链；所述的2号支撑板18与试验箱29通过翻转轴28连接，后耳座34通过螺栓固定在试验箱29的内部，气缸33与后耳座34铰接，活塞杆32与活塞杆接头31通过螺纹连接，活塞杆接头31与前耳座30铰接，前耳座30通过螺栓固定在2号支撑板18的背面，通过活塞杆32的伸出与缩回，实现2号支撑板18的水平与竖直状态的切换，以模拟实际工况中拖链的水平与竖直安装方式；所述的2号振动传感器21通过螺栓或者磁力吸座固定在安装板22上，用来检测拖链在运动过程中的振动；所述的2号温度传感器20通过磁力吸座或胶带固定在直线移动组件19的2号步进电机1901外表面上，用来检测步进电机1901在运行过程中的温度，安装2号温度传感器20的具体位置，可以先让2号步进电机1901运行一段时间，再利用热成像仪找到2号步进电机1901的温度敏感点或者温度最高的位置，作为2号温度传感器20的安装位置；所述的2号噪声监测仪27平放在试验箱29的合适位置上，用来检测拖链的运行噪声。

多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一和多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二两种试验装置方案的检测控制系统大致相同，只是多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二可以根据实际工况下拖链移动端的运动方向调整拖链的安装方式，可以是水平安装方式或者竖直安装方式，比如实际工况下拖链移动端沿水平方向运动，在气缸活塞杆的推动下使拖链处于水平安装方式，如实际工况下拖链移动端沿竖直方向运动，气缸活塞杆缩回使拖链处于竖直安装方式。

多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一和多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二都还包括检测及控制系统。下面以多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一为例介绍检测及控制系统。

3.检测及控制系统

所述的检测及控制系统包括：工控机、控制器、数据采集卡、步进电机驱动器和传感器等。

传感器包括振动传感器、温度传感器、噪声监测仪、电流互感器和电压互感器。

参阅图7，本发明所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置选择工控机作为上位机，控制器和采集卡作为下位机实现试验装置的控制。上位工控机采用vb软件编制控制界面，在控制界面上通过键盘和鼠标设定拖链运行的速度、行程、时间等参数，通过rs232c和下位控制器进行串口通讯，然后控制器再发出相应的脉冲信号给步进电机驱动器，最后由步进电机驱动器将脉冲信号转换成步进电机501所需要的强电流信号，使步进电机501按要求运转。步进电机501作为竖直移动组件5的动力源，使竖直移动组件5按要求运动，竖直移动组件5带动横向内安装板9以及纵向内安装板13运动，进而带动受试开式拖链16或者受试闭式拖链17的移动端运动，模拟实际工况。试验台运行过程中，产生的运行噪声由噪声监测仪2检测，步进电机501的温度由温度传感器4检测，拖链振动由振动传感器8检测，步进电机的电流、电压分别通过电流互感器和电压互感器检测，传感器检测到的各种信号再传递给数据采集卡，上位工控机应用labview软件编写数据采集程序，对数据采集卡采集到的数据进行接收，并在上位工控机的显示器上进行实时显示，监测试验台运行状态。同时在上位工控机上建立sqlsever数据库，应用labview软件将数据采集系统与数据库进行连接，从而将数据存储到数据库中，为后续数据分析做准备。

二、多级并联式拖链可靠性加速试验方法部分

本发明专利针对受试拖链提出了一套可靠性加速试验方法，可靠性加速试验方法是在前面所述的多级并联式拖链可靠性加速试验装置的基础上进行的，多级并联式拖链可靠性加速试验装置可以安装不同型号的受试拖链，且可以并联安装多个受试拖链，并能够依据试验要求，开展多级运行速度的拖链可靠性加速试验。

参阅图8，多级并联式拖链可靠性加速试验方法的具体流程如下：

1.根据拖链的实际工况，选择合适的试验装置。如果拖链为水平安装，应选择多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二进行试验，如果拖链为竖直安装，则选择多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案一和多级并联式拖链可靠性加速试验装置方案二均可，但前者的试验效率要高于后者。

2.安装受试拖链。确定受试拖链型号及数量，根据受试拖链型号，调整好拖链安装板的间距，并将受试拖链用螺栓安装在安装板上，并用比较仪等检测仪器检验拖链的安装是否合格。

3.确定试验方案及运行参数。根据实际的试验条件要求或编制的载荷谱确定加速试验的类型、速度应力水平数及受试拖链的各运行速度、各运行速度下的运行时间和总的运行时间等参数，并将确定的参数输入到上位工控机中。

4.确定试验装置及运行参数一切无误后，开始拖链可靠性加速试验。试验台运行过程中，拖链的振动、运行噪声、步进电机的温度及步进电机电流电压等性能指标实时的显示在上位工控机的显示器上，如果试验时上述性能指标出现异常状况，则立刻发出报警并暂停试验，并对受试拖链和试验装置进行检查，分析指标异常的原因。试验过程中，还需将试验时间、检测的各性能指标数据和故障数据等存储到数据库中，便于后期的数据分析。

5.试验数据分析与处理。根据得到的试验数据，可以选择出拖链的寿命分布模型，再找到合适的加速模型，并对模型参数进行求解，最后验证加速模型和求解加速因子。