CN104533778B - 重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台，其包括静压导轨装置、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。本发明采用管路弯曲装置、Z方向加载装置和配重块加载对多头泵进行模拟管路弯曲负荷、动、静态切削负荷以及包括工件、机床自身零部件在内的惯性负荷，可对被测的重型机床静压导轨系统的多头泵进行模拟真实工况的可靠性试验，并进行实时压力和流量的数据采集得出其故障模式及故障原因，为后期对多头泵进行可靠性评价提供数据，也为多头泵生产企业改进产品以及重型机床制造企业选购多头泵提供了依据。
Description
技术领域
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
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，因此研究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。
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究起步较晚，因此目前国内对多头泵进行的可靠性研究几乎为空白，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
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。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
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。
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：
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。
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。
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。V1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、V11均匀分布在床身左侧，V2、V4、V6、V8、V10、V12均匀分布在床身右侧。V1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。
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型口并呈对称分布，两个U型口中间部分的上表面各设置有一个半球凸起，两个U型口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型口相对正，形成一个从上到下的贯通的长U型口，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型口中，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；
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。
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。
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。
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，拉压力传感器的下端面螺纹孔与两端布有螺纹的激振器二级加载杆相配合。
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型口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型口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型口对正形成一个上下贯通的长U型口。加载接头的中间平面凸起，内侧空心，且下底面不封口。两端布有螺纹的激振器二级加载杆穿过加载接头的中间圆孔，激振器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。
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。
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V1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。
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；
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，并通过在液压检测块上安装压力测量仪对每一液压油路进行油压监测。将压力测量仪和流量计的读数存入电气控制系统的上位工控机内并存储，从而实现对第一多头泵和第二多头泵的监测。
所述的多头泵监测系统由液压泵站供油，静压导轨装置、第一多头泵以及第二多头泵的多余液压油通过回油滤网返回到液压泵站地下油箱中。液压泵站地下油箱中设置有液压泵、吸油滤网、溢流阀和温度测量仪。
所述的电气控制系统包括有上位工控机、下位可编程控制器PLC、下位机器人控制器以及下位激振器控制仪；
所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接，分别控制冷却机的启停、冷却水的温度参数，为液压泵站提供冷却水，通过控制电磁换向阀来控制液压泵站的启停从而给多头泵监测系统提供液压油，以及通过控制电磁换向阀来控制第一多头泵与第二多头泵的启停。
所述的机器人控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，机器人控制器输出控制信号给机器人，控制其搬运的各个动作从而实现将配重块搬运到所需的具体位置，此外机器人自身所携带的力传感器和位移传感器将检测到的信号传给机器人控制器并显示在机器人控制软件界面上，实现对机器人工作状态的实时跟踪。
所述的激振器控制仪的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，激振器控制仪的励磁电流输出端与激振器励磁电流输入端电线连接，激振器控制仪输出控制信号给激振器，控制激振器加载力。拉压力传感器的信号输出供电端与激振器控制仪的力输入供电端电线连接，拉压力传感器将检测到的信号经过信号放大器放大后传给激振器控制仪，实现闭环控制，并且所加载力的大小、波形以及频率等信息，在工控机显示器的VB控制界面实时显示。
机器人控制软件由机器人生产厂家提供，可以操控机器人将配重块放置在各个供油点处。其它上位工控机控制界面则是由VB编制，在控制界面上选定Z方向加载的动态力大小、频率、波形以及加载时间等后，与下位可编程控制器PLC和激振器控制仪通过RS232C进行串口通讯，下位可编程控制器PLC先控制冷却机给液压泵站冷却，其次输出电流控制电磁换向阀动作，启动液压泵站，其压力与温度均正常之后再输出电流控制电磁换向阀动作，启动第一多头泵和第二多头泵。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明采用管路弯曲装置、Z方向加载装置和配重块加载部分对多头泵进行模拟管路弯曲负荷、动、静态切削负荷以及包括工件、机床自身零部件在内的惯性负荷，可对被测的重型机床静压导轨系统的多头泵进行模拟真实工况的可靠性试验，并进行实时压力和流量的数据采集得出其故障模式及故障原因。为后期对多头泵进行可靠性评价提供数据，也为多头泵生产企业改进产品以及重型机床制造企业选购多头泵提供了依据。
2.本发明的Z方向加载装置可实现对动态切削力的模拟，并能够根据实际工况来来调节动态切削力的大小、频率以及试验时间。
3.本发明适应范围比较广，针对用于重型机床静压导轨系统的不同型号的多头泵，只需通过更换液压检测块、增减配重块的数量、调整Z方向加载装置输出的动态切削力等就可以对其进行可靠性加载试验，同时可以对其相关参数进行检测与监测，体现了本试验系统的灵活性和通用性。
4.本发明的电气控制部分通过拉压力传感器对模拟的动态切削力实时监测。实现实时监控和闭环控制，以提高模拟动态切削力的精度。同时将加载的动态切削力参数显示在上位工控机的人机操作界面上。
5.本发明的电气控制系统部分是基于上位工控机统一控制，能够实现对机器人、多头泵、激振器、液压泵站以及冷却机的控制，同时可以将试验参数储存，以便后续的查询和分析。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明之多头泵监测系统的立体示意图。
图3为本发明之Z方向加载装置的立体示意图。
图4为本发明的配重块的立体示意图。
图5为本发明的Z方向加载装置的加载接头立体示意图。
图6为本发明的管路弯曲加载装置的立体示意图。
图7为本发明的液压系统的原理图。
图8为本发明的电气控制系统部分的结构原理框图。
图中：1.左立柱，2.左立柱用地平铁，3.工作台，4.工作台液压快速接头，5.配重块，6.床身，7.右立柱用地平铁，8.管路弯曲加载装置，9.多头泵监测系统，10.电气控制系统，11.液压泵站，12.备用配重块，13.加载辅助装置机器人，14.加载装置，15.支撑梁，16.右立柱，17.第一多头泵，18.液压油管，19.支架，20.流量计，21.压力测量仪，22.液压检测块快速接头，23.液压检测块，24.支架用地平铁，25.第二多头泵，26.激振器底座，27.激振器，28.加载接头，29.激振器二级加载杆，30.拉压力传感器，31.固定钢管，32.可移动钢管，33.钢管底座，34.液压泵,35.吸油滤网，36.液压泵站地下油箱，37.溢流阀，38.温度测量仪，39.回油滤网。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明包括静压导轨装置、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8、多头泵监测系统9和电气控制系统10。
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17和第二多头泵25，对重型机床静压导轨系统的多头泵进行负载分析：
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。
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。
如图1所示，所述的静压导轨装置包括有工作台3、工作台液压快速接头4和床身6，所述的工作台3表面布有T形槽，T形槽用于安装配重块5以及加载接头28。参阅图7所示，V1至V12表示的是十二个工作台液压快速接头4，对称分布在工作台3左右两侧，即V1、V3、V5、V7、V9、V11均匀分布在床身左侧，V2、V4、V6、V8、V10、V12均匀分布在床身右侧。参阅图7所示，V1和V2是由第一多头泵17和第二多头泵25三路合成一路进行供油，V3、V4、V5和V6是由第一多头泵17和第二多头泵25两路合成一路进行供油，其余则是由第一多头泵17和第二多头泵25进行单路供油。
参阅图1所示，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13和若干块相同的配重块5，参阅图4所示，所述的配重块5成正方体，配重块5的两侧各开有两个U型口并呈对称分布，两个U型口中间部分的上表面各设置有一个半球凸起，两个U型口中间部分的下表面各设置有一个半球凹坑，每块配重块5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5叠放在一起时，下边的配重块5的两个半球凸起与上边的配重块5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5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5叠放在一起时，每块配重块5上的两个U型口相对正，形成一个从上到下的贯通的长U型口，采用四个T型螺栓插入若干块结构相同的配重块5所形成的四个从上到下的贯通的长U型口中，将若干块结构相同的配重块5固定在工作台3上。配重块5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5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5的个数或重量应大于V3至V6供油点处配重块5的个数或重量，同理得V3至V6供油点处配重块5的个数或重量应大于V7至V12供油点处配重块5的个数或重量；
所述的加载辅助装置机器人13(本发明以新松机器人公司的SR210B为例)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13安装于工作台3侧面，可以方便快捷的将配重块5以及备用配重块12搬运到指定位置处。
请参阅图1和图3所示，所述的Z方向加载装置是由加载装置14、左立柱1、左立柱用地平铁2、右立柱16、右立柱用地平铁7以及支撑梁15组成，加载装置14是由激振器27、激振器底座26、激振器二级加载杆29、拉压力传感器30和加载接头28组成；所述的激振器27以ES-10-240型为例。激振器底座26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27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15上，松开T型螺栓即可实现Y方向的移动。
所述左立柱1和右立柱16的内侧布有两道垂直于工作台3的T型槽，分别通过T型螺栓安装于左立柱用地平铁2和右立柱用地平铁7上，松开T型螺栓即可实现X方向的移动。
所述拉压力传感器30(本发明以JHZTC1、2柱筒型为例)的上端面螺纹孔与前端布有螺纹的激振器27加载杆相配合，拉压力传感器30的下端面螺纹孔与两端布有螺纹的激振器二级加载杆29相配合。
参阅图5所示，所述的加载接头28两侧各开有两个U型口，U型口之间的距离与配重块5的U型口之间距离完全相同，两个U型口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5的U型口下表面的半球凹坑尺寸相同，当加载接头28安装在配重块5的上方时，其下表面的半球凹坑与配重块5上表面的半球凸起相对正，从而实现其与配重块5的配装定位且U型口对正形成一个上下贯通的长U型口。加载接头28的中间平面凸起，内侧空心，且下底面不封口。两端布有螺纹的激振器二级加载杆29穿过加载接头28的中间圆孔，激振器二级加载杆29两端各配合一个螺母，通过拧紧螺母实现其与加载接头28的固定。
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28固定在工作台3上对第一多头泵17和第二多头泵25进行动态加载；第二种，通过螺栓将加载接头28固定在配重块5上对第一多头泵17和第二多头泵25进行动态加载。通过松开T型螺栓移动左立柱1和右立柱16在X方向的位置，支撑梁15在Z方向的位置以及激振器底座26在Y方向的位置，可以实现加载装置14在工作台3和配重块5的任何位置进行动态加载。
参阅图1和图6所示，所述的管路弯曲加载装置8由固定钢管31、可移动钢管32和钢管底座33组成；
所述的钢管底座33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31通过焊接将其固定在钢管底座33上，所述的可移动钢管32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32固定在钢管底座33上，松开T型螺栓可移动钢管32可以沿着圆弧型T型槽移动，可移动钢管32与固定钢管31的夹角为0°～90°，将液压油管18穿过可移动钢管32和固定钢管31即可实现对其任意角度的弯曲加载。本发明对连接V1至V12的工作台液压快速接头4的每一条液压管路都配备了管路弯曲加载装置8。
参阅图2和图7所示，所述的多头泵监测系统9是由第一多头泵17、液压油管18、支架19、流量计20、压力测量仪21、液压检测块快速接头22、液压检测块23、支架用地平铁24和第二多头泵25组成；
所述的第一多头泵17和第二多头泵25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，为讲解方便本发明以德国福鸟公司的ZM1002/S11+143型号为例。将第一多头泵17和第二多头泵25通过螺栓固定于支架19上，将第一多头泵17和第二多头泵25每一输出液压油路与流量计20(本发明以LS-LWGY-B型号为例)相连接之后并通过液压检测块快速接头22与液压检测块23(本发明以德国WACO公司的770010195103型号为例)相连，液压检测块23放置于支架19前端的支承板上，支承板上开有尺寸与液压检测块23底面相同的凹坑，从而实现对液压检测块23的定位，并通过在液压检测块23上安装压力测量仪21(本文以德国WACO公司的2.16063.00.135.0型号为例)对每一液压油路进行油压监测。将压力测量仪21和流量计20的读数存入电气控制系统的上位工控机内并存储，从而实现对第一多头泵17和第二多头泵25的监测。
所述的多头泵监测系统9由液压泵站11供油，静压导轨装置、第一多头泵17以及第二多头泵25的多余液压油通过回油滤网39(本发明以WU-400×180F-J型号为例)返回到液压泵站地下油箱36中。液压泵站地下油箱36中设置有液压泵34(本发明以T6C-020-1R00-A1型号的叶片泵为例)、吸油滤网35(本发明以WU-400×180F-J型号为例)、溢流阀37(本发明以DBDS20P1X/50型号为例)和温度测量仪38(本发明以WSSX-411型号为例)。
参阅图8所示，所述的电气控制系统10包括有上位工控机、下位可编程控制器PLC、下位机器人控制器以及下位激振器控制仪；
所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接，分别控制冷却机的启停、冷却水的温度参数，为液压泵站11提供冷却水，通过控制电磁换向阀来控制液压泵站11的启停从而给多头泵监测系统9提供液压油，以及通过控制电磁换向阀来控制第一多头泵17与第二多头泵25的启停。
所述的机器人控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，机器人控制器输出控制信号给机器人13，控制其搬运的各个动作从而实现将配重块5搬运到所需的具体位置，此外机器人13自身所携带的力传感器和位移传感器将检测到的信号传给机器人控制器并显示在机器人控制软件界面上，实现对机器人13工作状态的实时跟踪。
所述的激振器控制仪的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，激振器控制仪的励磁电流输出端与激振器27励磁电流输入端电线连接，激振器控制仪输出控制信号给激振器27，控制激振器加载力。拉压力传感器的信号输出供电端与激振器控制仪的力输入供电端电线连接，拉压力传感器将检测到的信号经过信号放大器放大后传给激振器控制仪，实现闭环控制，并且所加载力的大小、波形以及频率等信息，在工控机显示器的VB控制界面实时显示。
机器人控制软件由机器人生产厂家提供，可以操控机器人13将配重块5放置在各个供油点处。其它上位工控机控制界面则是由VB编制，在控制界面上选定Z方向加载的动态力大小、频率、波形以及加载时间等后，与下位可编程控制器PLC和激振器控制仪通过RS232C进行串口通讯，下位可编程控制器PLC先控制冷却机给液压泵站冷却，其次输出电流控制电磁换向阀动作，启动液压泵站11，其压力与温度均正常之后再输出电流控制电磁换向阀动作，启动第一多头泵17和第二多头泵25。
Claims (2)
1.一种重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台，其特征在于：其包括静压导轨装置、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(8)、多头泵监测系统(9)和电气控制系统(10)；
所述的静压导轨装置包括有工作台(3)、工作台液压快速接头(4)和床身(6)，所述的工作台(3)表面布有T形槽，T形槽用于安装配重块(5)以及加载接头(28)；V1至V12表示的是十二个工作台液压快速接头(4)，对称分布在工作台(3)左右两侧，即V1、V3、V5、V7、V9、V11均匀分布在床身左侧，V2、V4、V6、V8、V10、V12均匀分布在床身右侧；V1和V2是由第一多头泵(17)和第二多头泵(25)三路合成一路进行供油，V3、V4、V5和V6是由第一多头泵(17)和第二多头泵(25)两路合成一路进行供油，其余则是由第一多头泵(17)和第二多头泵(25)进行单路供油；
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(13)和若干块相同的配重块(5)，所述的配重块(5)成正方体，配重块(5)的两侧各开有两个U型口并呈对称分布，两个U形口中间部分的上表面各设置有一个半球凸起，两个U型口中间部分的下表面各设置有一个半球凹坑，每块配重块(5)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(5)叠放在一起时，下边的配重块(5)的两个半球凸起与上边的配重块(5)的两个半球凹坑相互配装起到定位的作用，同时两块及两块以上结构相同的配重块(5)叠放在一起时，每块配重块(5)上的两个U型口相对正，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(5)所形成的四个从上到下的贯通的长U型口中，将若干块结构相同的配重块(5)固定在工作台(3)上；
所述的加载辅助装置机器人(13)安装于工作台(3)侧面，可以方便快捷的将配重块(5)以及备用配重块(12)搬运到指定位置处；
所述的Z方向加载装置是由加载装置(14)、左立柱(1)、左立柱用地平铁(2)、右立柱(16)、右立柱用地平铁(7)以及支撑梁(15)组成，加载装置(14)是由激振器(27)、激振器底座(26)、激振器二级加载杆(29)、拉压力传感器(30)和加载接头(28)组成；激振器底座(26)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(27)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(15)上，松开T型螺栓即可实现Y方向的移动；
所述左立柱(1)和右立柱(16)的内侧布有两道垂直于工作台(3)的T型槽，分别通过T型螺栓安装于左立柱用地平铁(2)和右立柱用地平铁(7)上，松开T型螺栓即可实现X方向的移动；
所述拉压力传感器(30)的上端面螺纹孔与前端布有螺纹的激振器(27)加载杆相配合，拉压力传感器(30)的下端面螺纹孔与两端布有螺纹的激振器二级加载杆(29)相配合；
所述的加载接头(28)两侧各开有两个U型口，U型口之间的距离与配重块(5)的U型口之间距离完全相同，两个U形口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(5)的U型口下表面的半球凹坑尺寸相同，当加载接头(28)安装在配重块(5)的上方时，其下表面的半球凹坑与配重块(5)上表面的半球凸起相对正，从而实现其与配重块(5)的配装定位且U型口对正形成一个上下贯通的长U型口；加载接头(28)的中间平面凸起，内侧空心，且下底面不封口；两端布有螺纹的激振器二级加载杆(29)穿过加载接头(28)的中间圆孔，激振器二级加载杆(29)两端各配合一个螺母，通过拧紧螺母实现其与加载接头(28)的固定；
所述的管路弯曲加载装置(8)由固定钢管(31)、可移动钢管(32)和钢管底座(33)组成；所述的钢管底座(33)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(31)通过焊接将其固定在钢管底座(33)上，所述的可移动钢管(32)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(32)固定在钢管底座(33)上，松开T型螺栓可移动钢管(32)可以沿着圆弧型T型槽移动，可移动钢管(32)与固定钢管(31)的夹角为0°～90°，将液压油管(18)穿过可移动钢管(32)和固定钢管(31)即可实现对其任意角度的弯曲加载；对连接V1至V12的工作台液压快速接头(4)的每一条液压管路都配备有管路弯曲加载装置(8)；
所述的多头泵监测系统(9)是由第一多头泵(17)、液压油管(18)、支架(19)、流量计(20)、压力测量仪(21)、液压检测块快速接头(22)、液压检测块(23)、支架用地平铁(24)和第二多头泵(25)组成；第一多头泵(17)和第二多头泵(25)通过螺栓固定于支架(19)上，将第一多头泵(17)和第二多头泵(25)每一输出液压油路与流量计(20)相连接之后并通过液压检测块快速接头(22)与液压检测块(23)相连，液压检测块(23)放置于支架(19)前端的支承板上，支承板上开有尺寸与液压检测块(23)底面相同的凹坑，从而实现对液压检测块(23)的定位，并通过在液压检测块(23)上安装压力测量仪(21)对每一液压油路进行油压监测；将压力测量仪(21)和流量计(20)的读数存入电气控制系统的上位工控机内并存储，从而实现对第一多头泵(17)和第二多头泵(25)的监测；
所述的多头泵监测系统(9)由液压泵站(11)供油，静压导轨装置、第一多头泵(17)以及第二多头泵(25)的多余液压油通过回油滤网(39)返回到液压泵站地下油箱(36)中；液压泵站地下油箱(36)中设置有液压泵(34)、吸油滤网(35)、溢流阀(37)和温度测量仪(38)；
所述的电气控制系统(10)包括有上位工控机、下位可编程控制器PLC、下位机器人控制器以及下位激振器控制仪；所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接，分别控制冷却机的启停、冷却水的温度参数，为液压泵站(11)提供冷却水，通过控制电磁换向阀来控制液压泵站(11)的启停从而给多头泵监测系统(9)提供液压油，以及通过控制电磁换向阀来控制第一多头泵(17)与第二多头泵(25)的启停；
所述的机器人控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，机器人控制器输出控制信号给加载辅助装置机器人(13)，控制其搬运的各个动作从而实现将配重块(5)搬运到所需的具体位置，此外加载辅助装置机器人(13)自身所携带的力传感器和位移传感器将检测到的信号传给机器人控制器并显示在机器人控制软件界面上，实现对加载辅助装置机器人(13)工作状态的实时跟踪；
所述的激振器控制仪的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，激振器控制仪的励磁电流输出端与激振器(27)励磁电流输入端电线连接，激振器控制仪输出控制信号给激振器(27)，控制激振器加载力；拉压力传感器的信号输出供电端与激振器控制仪的力输入供电端电线连接，拉压力传感器将检测到的信号经过信号放大器放大后传给激振器控制仪，实现闭环控制，并且所加载力的大小、波形和频率信息在工控机显示器的VB控制界面实时显示。
2.根据权利要求1所述的一种重型机床静压导轨系统的多头泵可靠性试验台，其特征在于：所述的配重块(5)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(5)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(5)的个数或重量大于V3至V6供油点处配重块(5)的个数或重量，同理得V3至V6供油点处配重块(5)的个数或重量大于V7至V12供油点处配重块(5)的个数或重量。
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