重型機床靜壓導軌系統的多頭泵可靠性試驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]發明屬于重型機床液壓設備可靠性試驗技術領域，尤其涉及一種模擬動、靜態切削負荷、管路彎曲負荷以及慣性載荷的重型機床靜壓導軌系統的多頭泵可靠性試驗臺。
【背景技術】
[0002]重型機床是裝備制造業中非常重要的組成部分，是加工大型零件的主要設備，在國民經濟、航空航天以及武器裝備等領域有著極其重要的地位。因其自身和工件龐大、負載變化大、行程大，為保證機床具有足夠高的精度，重型機床的導軌以采用恒流量靜壓導軌為主。然而國內重型機床發展起步晚，技術落后，尤其是可靠性低已經成為機床生產企業與用戶關注的焦點和重型數控機床發展的瓶頸。而液壓系統則是影響重型機床可靠性水平的重要因素。由于多頭泵是恒流量靜壓導軌系統中的關鍵零部件，也是重型機床制造企業非常重要的外購外協件，因此研宄開發重型機床靜壓導軌系統的多頭泵可靠性試驗臺，通過可靠性試驗對其進行可靠性評價，發現其主要故障模式及故障原因，對重型機床制造企業以及多頭泵生產企業具有非常重要的實際意義。
[0003]多頭泵也被稱為定流量多出口齒輪泵，能產生恒定的供油流量并保證靜壓導軌正常工作。一旦機床不能及時對多頭泵的故障產生報警并采取預防措施，則機床導軌將會產生嚴重的刮研損傷甚至報廢。由于國內液壓技術尤其是多頭泵的研宄起步較晚，因此目前國內對多頭泵進行的可靠性研宄幾乎為空白，更沒有開發出能夠專門針對重型機床靜壓導軌系統的多頭泵進行可靠性試驗的試驗裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是要解決目前還沒有能夠對重型機床靜壓導軌系統的多頭泵進行實際工況模擬的可靠性試驗裝置的問題。本發明提供了一種具有模擬實際動、靜態切削負載、管路彎曲負荷以及慣性載荷的重型機床靜壓導軌系統的多頭泵可靠性試驗臺。
[0005]為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的:
[0006]本發明包括有靜壓導軌裝置、配重塊加載及加載輔助裝置機器人、Z方向加載裝置、管路彎曲加載裝置、多頭泵監測系統和電氣控制系統。
[0007]本發明專利中進行可靠性試驗的對象為重型機床靜壓導軌系統的多頭泵，該多頭泵包括第一多頭泵和第二多頭泵，對重型機床靜壓導軌系統的多頭泵進行負載分析:
[0008]因為恒流量靜壓導軌只有在負載壓力變化時，才會改變油膜厚度并使多頭泵的輸出壓力改變，所以多頭泵受到的負載為垂直于導軌(Z向)的壓力負載，包括:動態切削力、靜態切削力以及慣性載荷。其中靜態切削力與慣性載荷的方向在同一條直線上，且合力方向始終與慣性載荷方向一致。此外，由于液壓管路在連接的過程中產生不同程度的彎曲，所以會產生一個管路彎曲負荷。
[0009]本發明通過Z方向加載裝置模擬動態切削力；通過管路彎曲加載裝置模擬管路彎曲負荷；通過配重塊模擬慣性載荷與靜態切削力的合力。
[0010]所述的靜壓導軌裝置包括有工作臺、工作臺液壓快速接頭和床身，所述的工作臺表面布有T形槽，T形槽用于安裝配重塊以及加載接頭。Vl至V12表示的是十二個工作臺液壓快速接頭，對稱分布在工作臺左右兩側，即V1、V3、V5、V7、V9、Vll均勻分布在床身左偵牝V2、V4、V6、V8、V10、V12均勻分布在床身右側。Vl和V2是由第一多頭泵和第二多頭泵三路合成一路進行供油，V3、V4、V5和V6是由第一多頭泵和第二多頭泵兩路合成一路進行供油，其余則是由第一多頭泵和第二多頭泵進行單路供油。
[0011]所述的配重塊加載及加載輔助裝置機器人包括有加載輔助裝置機器人和若干塊相同的配重塊，所述的配重塊成正方體，配重塊的兩側各開有兩個U型槽并呈對稱分布，兩個U形槽中間部分的上表面各設置有一個半球凸起，兩個U形槽中間部分的下表面各設置有一個半球凹坑，每塊配重塊上表面的半球凸起與下表面的半球凹坑對正，上表面的半球凸起和下表面的半球凹坑結構尺寸相同，兩塊及兩塊以上結構相同的配重塊疊放在一起時，下邊的配重塊的兩個半球凸起與上邊的配重塊的兩個半球凹坑相互配裝起到定位的作用，多塊結構相同的配重塊如此可穩固地疊置在一起。同時兩塊及兩塊以上結構相同的配重塊疊放在一起時，每塊配重塊上的兩個U型槽相對正，形成一個從上到下的貫通的長U型槽，采用四個T型螺栓插入若干塊結構相同的配重塊所形成的四個從上到下的貫通的長U型槽中，將若干塊結構相同的配重塊固定在工作臺上。配重塊用于模擬實際工況下的工件、工裝以及機床自身零部件的重量與靜態切削力的合力，從而實現對慣性載荷及靜態切削力的模擬，進行可靠性試驗時，結構相同的配重塊的個數或重量可根據實際工況進行增減，同時，V1、V2供油點處配重塊的個數或重量應大于V3至V6供油點處配重塊的個數或重量，同理得V3至V6供油點處配重塊的個數或重量應大于V7至V12供油點處配重塊的個數或重量;
[0012]所述的加載輔助裝置機器人可按需構建靈活的外部軸配置系統，支持多軸實時聯動技術，加載輔助裝置機器人安裝于工作臺3側面，可以方便快捷的將配重塊以及備用配重塊搬運到指定位置處。
[0013]所述的Z方向加載裝置是由加載裝置、左立柱、左立柱用地平鐵、右立柱、右立柱用地平鐵以及支撐梁組成，加載裝置是由激振器、激振器底座、激振器二級加載桿、拉壓力傳感器和加載接頭組成；激振器底座由底板和兩個側板焊接或機械固連而成，側板通過螺栓與激振器固定，底板兩側各開有兩個U型口，通過T型螺栓穿過四個U 口將其固定在支撐梁上，松開T型螺栓即可實現Y方向的移動。
[0014]所述左立柱和右立柱的內側布有兩道垂直于工作臺的T型槽，分別通過T型螺栓安裝于左立柱用地平鐵和右立柱用地平鐵上，松開T型螺栓即可實現X方向的移動。
[0015]所述拉壓力傳感器的上端面螺紋孔與前端布有螺紋的激振器加載桿相配合，壓力傳感器的下端面螺紋孔與兩端布有螺紋的二級加載桿相配合。
[0016]所述的加載接頭兩側各開有兩個U型口，U型口之間的距離與配重塊的U型口之間距離完全相同，兩個U形槽中間部分的下表面同樣各設置有一個半球凹坑，其尺寸同樣與配重塊的U型槽下表面的半球凹坑尺寸相同，當加載接頭安裝在配重塊的上方時，其下表面的半球凹坑與配重塊上表面的半球凸起相對正，從而實現其與配重塊的配裝定位且U型槽對正形成一個上下貫通的長U型槽。加載接頭的中間平面凸起，內側空心，且下底面不封口。兩端布有螺紋的二級加載桿穿過加載接頭的中間圓孔，二級加載桿兩端各配合一個螺母，通過擰緊螺母實現其與加載接頭的固定。
[0017]在進行重型機床靜壓導軌系統的多頭泵可靠性試驗時，Z方向可以進行兩種加載方式，第一種，通過螺栓將加載接頭固定在工作臺上對第一多頭泵和第二多頭泵進行動態加載；第二種，通過螺栓將加載接頭固定在配重塊上對第一多頭泵和第二多頭泵進行動態加載。通過松開T型螺栓移動左立柱和右立柱在X方向的位置，支撐梁在Z方向的位置以及激振器底座在Y方向的位置，可以實現加載裝置在工作臺和配重塊的任何位置進行動態加載。
[0018]所述的管路彎曲加載裝置由固定鋼管、可移動鋼管和鋼管底座組成；所述的鋼管底座為一長方體結構，其上表面開有圓弧形狀的T型槽，固定鋼管通過焊接將其固定在鋼管底座上，所述的可移動鋼管是由鋼管與方形鋼塊焊接而成，通過T型螺栓將可移動鋼管固定在鋼管底座上，松開T型螺栓可移動鋼管可以沿著圓弧型T型槽移動，可移動鋼管與固定鋼管的夾角為0°?90°，將液壓油管穿過可移動鋼管和固定鋼管即可實現對其任意角度的彎曲加載。本發明對連接Vl至V12的工作臺液壓快速接頭的每一條液壓管路都配備了管路彎曲加載裝置。
[0019]所述的多頭泵監測系統是由第一多頭泵、液壓油管、支架、流量計、壓力測量儀、液壓檢測塊快速接頭、液壓檢測塊、支架用地平鐵和第二多頭泵組成；
[0020]所述的第一多頭泵和第二多頭泵為本次可靠性試驗的主體對象，其具體型號可根據重型機床制造廠家和多頭泵生產企業的需要進行確定，將第一多頭泵和第二多頭泵通過螺栓固定于支架上，將第一多頭泵和第二多頭泵每一輸出液壓油路與流量計相連接之后并通過液壓檢測塊快速接頭與液壓檢測塊相連，液壓檢測塊放置于支架前端的支承板上，支承板上開有尺寸與液壓檢測塊底面相同的凹坑，從而實現對液壓檢測塊的定位