重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台的制作方法

文档序号:8220520阅读:748来源:国知局
重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]发明属于重型机床液压设备可靠性试验技术领域,尤其涉及一种模拟动、静态切削负荷、管路弯曲负荷以及惯性载荷的重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台。
【背景技术】
[0002]重型机床是装备制造业中非常重要的组成部分,是加工大型零件的主要设备,在国民经济、航空航天以及武器装备等领域有着极其重要的地位。因其自身和工件庞大、负载变化大、行程大,为保证机床具有足够高的精度,重型机床的导轨以采用恒流量静压导轨为主。然而国内重型机床发展起步晚,技术落后,尤其是可靠性低已经成为机床生产企业与用户关注的焦点和重型数控机床发展的瓶颈。而液压系统则是影响重型机床可靠性水平的重要因素。由于多头泵是恒流量静压导轨系统中的关键零部件,也是重型机床制造企业非常重要的外购外协件,因此研宄开发重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台,通过可靠性试验对其进行可靠性评价,发现其主要故障模式及故障原因,对重型机床制造企业以及多头泵生产企业具有非常重要的实际意义。
[0003]多头泵也被称为定流量多出口齿轮泵,能产生恒定的供油流量并保证静压导轨正常工作。一旦机床不能及时对多头泵的故障产生报警并采取预防措施,则机床导轨将会产生严重的刮研损伤甚至报废。由于国内液压技术尤其是多头泵的研宄起步较晚,因此目前国内对多头泵进行的可靠性研宄几乎为空白,更没有开发出能够专门针对重型机床静压导轨系统的多头泵进行可靠性试验的试验装置。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是要解决目前还没有能够对重型机床静压导轨系统的多头泵进行实际工况模拟的可靠性试验装置的问题。本发明提供了一种具有模拟实际动、静态切削负载、管路弯曲负荷以及惯性载荷的重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台。
[0005]为解决上述技术问题,本发明是采用如下技术方案实现的:
[0006]本发明包括有静压导轨装置、配重块加载及加载辅助装置机器人、Z方向加载装置、管路弯曲加载装置、多头泵监测系统和电气控制系统。
[0007]本发明专利中进行可靠性试验的对象为重型机床静压导轨系统的多头泵,该多头泵包括第一多头泵和第二多头泵,对重型机床静压导轨系统的多头泵进行负载分析:
[0008]因为恒流量静压导轨只有在负载压力变化时,才会改变油膜厚度并使多头泵的输出压力改变,所以多头泵受到的负载为垂直于导轨(Z向)的压力负载,包括:动态切削力、静态切削力以及惯性载荷。其中静态切削力与惯性载荷的方向在同一条直线上,且合力方向始终与惯性载荷方向一致。此外,由于液压管路在连接的过程中产生不同程度的弯曲,所以会产生一个管路弯曲负荷。
[0009]本发明通过Z方向加载装置模拟动态切削力;通过管路弯曲加载装置模拟管路弯曲负荷;通过配重块模拟惯性载荷与静态切削力的合力。
[0010]所述的静压导轨装置包括有工作台、工作台液压快速接头和床身,所述的工作台表面布有T形槽,T形槽用于安装配重块以及加载接头。Vl至V12表示的是十二个工作台液压快速接头,对称分布在工作台左右两侧,即V1、V3、V5、V7、V9、Vll均匀分布在床身左侦牝V2、V4、V6、V8、V10、V12均匀分布在床身右侧。Vl和V2是由第一多头泵和第二多头泵三路合成一路进行供油,V3、V4、V5和V6是由第一多头泵和第二多头泵两路合成一路进行供油,其余则是由第一多头泵和第二多头泵进行单路供油。
[0011]所述的配重块加载及加载辅助装置机器人包括有加载辅助装置机器人和若干块相同的配重块,所述的配重块成正方体,配重块的两侧各开有两个U型槽并呈对称分布,两个U形槽中间部分的上表面各设置有一个半球凸起,两个U形槽中间部分的下表面各设置有一个半球凹坑,每块配重块上表面的半球凸起与下表面的半球凹坑对正,上表面的半球凸起和下表面的半球凹坑结构尺寸相同,两块及两块以上结构相同的配重块叠放在一起时,下边的配重块的两个半球凸起与上边的配重块的两个半球凹坑相互配装起到定位的作用,多块结构相同的配重块如此可稳固地叠置在一起。同时两块及两块以上结构相同的配重块叠放在一起时,每块配重块上的两个U型槽相对正,形成一个从上到下的贯通的长U型槽,采用四个T型螺栓插入若干块结构相同的配重块所形成的四个从上到下的贯通的长U型槽中,将若干块结构相同的配重块固定在工作台上。配重块用于模拟实际工况下的工件、工装以及机床自身零部件的重量与静态切削力的合力,从而实现对惯性载荷及静态切削力的模拟,进行可靠性试验时,结构相同的配重块的个数或重量可根据实际工况进行增减,同时,V1、V2供油点处配重块的个数或重量应大于V3至V6供油点处配重块的个数或重量,同理得V3至V6供油点处配重块的个数或重量应大于V7至V12供油点处配重块的个数或重量;
[0012]所述的加载辅助装置机器人可按需构建灵活的外部轴配置系统,支持多轴实时联动技术,加载辅助装置机器人安装于工作台3侧面,可以方便快捷的将配重块以及备用配重块搬运到指定位置处。
[0013]所述的Z方向加载装置是由加载装置、左立柱、左立柱用地平铁、右立柱、右立柱用地平铁以及支撑梁组成,加载装置是由激振器、激振器底座、激振器二级加载杆、拉压力传感器和加载接头组成;激振器底座由底板和两个侧板焊接或机械固连而成,侧板通过螺栓与激振器固定,底板两侧各开有两个U型口,通过T型螺栓穿过四个U 口将其固定在支撑梁上,松开T型螺栓即可实现Y方向的移动。
[0014]所述左立柱和右立柱的内侧布有两道垂直于工作台的T型槽,分别通过T型螺栓安装于左立柱用地平铁和右立柱用地平铁上,松开T型螺栓即可实现X方向的移动。
[0015]所述拉压力传感器的上端面螺纹孔与前端布有螺纹的激振器加载杆相配合,压力传感器的下端面螺纹孔与两端布有螺纹的二级加载杆相配合。
[0016]所述的加载接头两侧各开有两个U型口,U型口之间的距离与配重块的U型口之间距离完全相同,两个U形槽中间部分的下表面同样各设置有一个半球凹坑,其尺寸同样与配重块的U型槽下表面的半球凹坑尺寸相同,当加载接头安装在配重块的上方时,其下表面的半球凹坑与配重块上表面的半球凸起相对正,从而实现其与配重块的配装定位且U型槽对正形成一个上下贯通的长U型槽。加载接头的中间平面凸起,内侧空心,且下底面不封口。两端布有螺纹的二级加载杆穿过加载接头的中间圆孔,二级加载杆两端各配合一个螺母,通过拧紧螺母实现其与加载接头的固定。
[0017]在进行重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验时,Z方向可以进行两种加载方式,第一种,通过螺栓将加载接头固定在工作台上对第一多头泵和第二多头泵进行动态加载;第二种,通过螺栓将加载接头固定在配重块上对第一多头泵和第二多头泵进行动态加载。通过松开T型螺栓移动左立柱和右立柱在X方向的位置,支撑梁在Z方向的位置以及激振器底座在Y方向的位置,可以实现加载装置在工作台和配重块的任何位置进行动态加载。
[0018]所述的管路弯曲加载装置由固定钢管、可移动钢管和钢管底座组成;所述的钢管底座为一长方体结构,其上表面开有圆弧形状的T型槽,固定钢管通过焊接将其固定在钢管底座上,所述的可移动钢管是由钢管与方形钢块焊接而成,通过T型螺栓将可移动钢管固定在钢管底座上,松开T型螺栓可移动钢管可以沿着圆弧型T型槽移动,可移动钢管与固定钢管的夹角为0°?90°,将液压油管穿过可移动钢管和固定钢管即可实现对其任意角度的弯曲加载。本发明对连接Vl至V12的工作台液压快速接头的每一条液压管路都配备了管路弯曲加载装置。
[0019]所述的多头泵监测系统是由第一多头泵、液压油管、支架、流量计、压力测量仪、液压检测块快速接头、液压检测块、支架用地平铁和第二多头泵组成;
[0020]所述的第一多头泵和第二多头泵为本次可靠性试验的主体对象,其具体型号可根据重型机床制造厂家和多头泵生产企业的需要进行确定,将第一多头泵和第二多头泵通过螺栓固定于支架上,将第一多头泵和第二多头泵每一输出液压油路与流量计相连接之后并通过液压检测块快速接头与液压检测块相连,液压检测块放置于支架前端的支承板上,支承板上开有尺寸与液压检测块底面相同的凹坑,从而实现对液压检测块的定位
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