CN106338969A - 电液伺服进给系统可靠性试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电液伺服进给系统可靠性试验装置及试验方法，为解决没有模拟数控机床电液伺服进给系统加载功能的可靠性试验装置与方法的问题，其包括电液伺服进给系统、加载系统、检测系统与控制系统。电液伺服进给系统安装在地基上，其中的液压站(22)安装在床身底座(1)右侧的地基上；加载系统安装在床身底座(1)顶端的左侧，加载系统的加载油缸(3)与电液伺服进给系统的模拟工作台(13)连接；检测系统安装在电液伺服进给系统上，检测系统的激光干涉仪(39)位于床身底座(1)的右前方，控制系统的数据采集卡(54)分别和电液伺服进给系统、加载系统与检测系统信号线连接。本发明还提供一种电液伺服进给系统可靠性试验方法。
Description
技术领域
本发明属于精密制造技术和工业自动化控制领域的一种试验装置，更确切地说，本发明涉及一种电液伺服进给系统可靠性试验装置及试验方法。
背景技术
电液伺服系统综合了电气和液压两方面的特长，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点，已经被广泛地应用于航空航天、冶金、制造业等重要领域，同时电液伺服系统在数控机床的进给系统中也得到了广泛应用。
数控机床的功能执行部分是伺服进给系统，数控机床的加工精度主要取决于伺服进给系统。电液伺服进给系统的可靠性，尤其是精度可靠性的高低直接关系到整个数控机床的可靠性、加工精度以及产品的加工质量。电液伺服进给系统的精度可靠性是指在工作过程中保持系统进给精度指标在规定公差范围之内的能力，而超出规定公差范围就是精度失效。在实际生产中，电液伺服进给系统会出现因精度不稳定而出现的精度失效，或是因为油温过高、油路堵塞、漏油现象、系统压力不足等出现的故障。对电液伺服进给系统进行可靠性试验及性能参数的检测、数据分析以及提出改进措施是提高电液伺服进给系统可靠性的一条有效途径，对于数控机床具有重大意义。
目前，国内对电液伺服进给系统的可靠性试验较少，仅有一些是在空载时进行的定位精度与重复定位精度的检测，不具备模拟加载功能，加载情况下也仅能够对液压元件的性能进行检测，不是真正意义的电液伺服进给系统的可靠性试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了目前国内没有具备模拟数控机床电液伺服进给系统加载功能的可靠性试验装置和可靠性试验方法的问题，提供了一种电液伺服进给系统可靠性试验装置和试验方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置包括电液伺服进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；
所述的电液伺服进给系统包括床身底座、2套结构相同的滚动导轨副、高频响方向阀、液压站与模拟工作台。
所述的加载系统包括加载油缸支撑架、加载油缸、加载油路块、比例减压阀与2号浮动接头。
所述的检测系统包括铂电阻温度传感器、压差发讯器、5号压力传感器、激光干涉仪、1号光电开关与2号光电开关。
所述的控制系统包括伺服阀控制器与多芯插头。
所述的电液伺服进给系统通过床身底座安装在地基上，模拟工作台通过2套结构相同的滚动导轨副安装在床身底座的顶端为滑动连接，液压站安装在床身底座右侧的地基上，液压站的主进油口、主出油口通过加载油路块和加载油缸的进油口、出油口管路连接；加载系统通过加载油缸支撑架与加载油路块安装在床身底座顶端的左侧，加载油缸通过2号浮动接头与模拟工作台的左端面固定连接；铂电阻温度传感器安装在液压站中油箱的顶端，铂电阻温度传感器的一端伸入液压站的油箱中，压差发讯器安装在压油过滤器上，5号压力传感器安装在液压站中的液压站油路块上，激光干涉仪安装在床身底座的右前方，1号光电开关与2号光电开关安装在床身底座前端面的左右两端；伺服阀控制器与高频响方向阀电线连接，比例减压阀与多芯插头的输出端电线连接，控制系统分别和电液伺服进给系统、加载系统与检测系统信号线连接。
技术方案中所述的控制系统分别和电液伺服进给系统、加载系统与检测系统信号线连接是指：
所述的多芯插头输入端的I0.6接口与压差发讯器的电气线相连接，多芯插头输入端的I0.7接口与1号光电开关的电气线相连接，多芯插头输入端的I1.0接口与2号光电开关的电气线相连接；多芯插头输出端的O2.5接口与插装式电磁换向阀的电气线相连接，多芯插头输出端的O2.6接口与比例减压阀的电气线相连接，多芯插头输出端的O2.7接口与电磁溢流阀的电气线相连接，多芯插头输出端的O3.0接口与O3.1接口分别和板式电磁换向阀的两根电气线相连接；所述的控制系统中的数据采集卡模拟量信号通道1～通道8的采集接口依次与高精度光栅尺、激光干涉仪、铂电阻温度传感器、3号压力传感器、4号压力传感器、1号压力传感器、2号压力传感器与5号压力传感器的电气线相连接。
技术方案中所述的电液伺服进给系统还包括1号浮动接头、4个结构相同的伺服油路管接头、1号压力传感器、2号压力传感器、伺服油路块、2个结构相同的插装式电磁换向阀、伺服油缸、伺服油缸支撑架、电气接线盒、电气线槽与高精度光栅尺。所述的伺服油路块采用螺钉安装在床身底座顶端凹槽槽底的右端后侧的设置有四个螺纹孔处，高频响方向阀安装在伺服油路块顶端面右侧并采用螺钉固定连接，2个结构相同的插装式电磁换向阀安装在伺服油路块顶端面的左侧，1号压力传感器与2号压力传感器分别安装在伺服油路块左端面上部的两个4号螺纹孔上，2个结构相同的伺服油路管接头的一端安装在伺服油路块左端面下部的两个5号螺纹孔上，另外2个结构相同的伺服油路管接头的一端安装在伺服油路块右端面上的两个1号螺纹孔上；伺服油缸支撑架采用螺钉安装在床身底座顶端凹槽槽底右端前侧的位置处，伺服油缸采用螺钉安装在伺服油缸支撑架上，伺服油缸的油缸杆端通过1号浮动接头与模拟工作台的右端面采用螺钉固定连接，伺服油缸的进油口、出油口通过伺服油路块和液压站的主进油口、主出油口管路连接；高精度光栅尺的主尺安装在模拟工作台前端面上，高精度光栅尺的读数头安装在床身底座前端面上端中间处的四个螺纹孔上，高精度光栅尺的电气线通过电气线槽接到数据采集卡模拟量信号通道1的采集接口处。
技术方案中所述的伺服油路块为长方体形结构件，伺服油路块底端的前后侧设置有长条形安装地脚，两个长条形安装地脚上设置有安装螺钉的圆通孔；伺服油路块右端面设置有安装两个结构相同的伺服油路管接头的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T，伺服油路块顶端面的右侧设置有四个结构相同的安装高频响方向阀的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为高频响方向阀的主进油口P、主回油口T、工作进油口A和工作回油口B，高频响方向阀的主进油口P、主回油口T分别与伺服油路块右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通，顶端面的左侧设置有两个结构相同的安装插装式电磁换向阀的3号螺纹孔，在这两个3号螺纹孔的底部，对应两个结构相同的插装式电磁换向阀的工作进油口A1和工作回油口B1的位置钻有两个1号通孔油路，分别与高频响方向阀的工作进油口A和工作回油口B相连通，在安装插装式电磁换向阀的3号螺纹孔的中部,对应两个结构相同的插装式电磁换向阀的工作进油口A2和工作回油口B2的位置钻有两个2号通孔油路，伺服油路块左端面的上部设置有两个安装1号压力传感器和2号压力传感器的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通，左端面的下部设置有两个结构相同的安装伺服油路管接头的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通。
技术方案中所述的液压站包括液位计、压力表、空气滤清器、回油过滤器、液压站油路块、电磁溢流阀、压油过滤器、单向阀、蝶阀、避震喉、油泵、电机与油箱。所述的液位计安装在油箱左端面的上端，压力表安装在油箱的顶端，压力表的进油接口采用管路与液压站油路块的出油管路连接，空气滤清器安装在油箱的顶端，空气滤清器出气口与油箱顶端的进气口连接，回油过滤器安装在油箱的顶端，回油过滤器的进口端与液压站的主回油口T管路连接，回油过滤器的出口端与油箱采用管路连接，液压站油路块安装在油箱前端面的上端处，液压站油路块顶端面的右端安装有电磁溢流阀，电磁溢流阀的进油口与油泵的出油口管路连接，液压站油路块的前端面上安装有单向阀与压油过滤器，油泵的出油口依次和单向阀与压油过滤器管路连接，蝶阀的一端与避震喉相连接，另一端与油箱通过管路相连接，避震喉安装在蝶阀与油泵进油口之间，电机安装在油箱的底座上，电机的输出端与油泵的输入端相连接。
技术方案中所述的床身底座为长方体形的采用铸造方式制成的壳体式结构件，内部布置有横纵交错的加强筋，在床身底座顶端沿纵向设置有对称的等截面的凹槽，前、后两侧的槽壁上加工有结构相同的导轨槽，在2条结构相同的导轨槽的槽底上均匀地设置有安装滚动导轨副中导轨的螺纹孔；在凹槽的右端后侧设置有四个安装伺服油路块的螺纹孔，在凹槽的右端前侧设置有四个安装伺服油缸支撑架的螺纹孔，在凹槽的左端后侧设置有四个安装加载油路块的螺纹孔，在凹槽的左端前侧设置有四个安装加载油缸支撑架的螺纹孔，床身底座前端面的左、右两端分别设置有安装2号光电开关支撑架与1号光电开关支撑架的螺纹孔，床身底座前端面上端的中间处设置有四个安装高精度光栅尺读数头的螺纹孔，在安装1号光电开关支撑架的螺纹孔的下方设置有安装电气接线盒的螺纹孔。
技术方案中所述的加载系统还包括4个结构相同的加载油路管接头、3号压力传感器、4号压力传感器、双单向节流阀、板式电磁换向阀与工业砝码。所述的加载油缸安装在加载油缸支撑架中的竖直壁的四个螺纹孔上，加载油缸的油缸杆插入加载油缸支撑架中竖直壁上的圆中心通孔中，加载油缸的油缸杆的右端与2号浮动接头的左端连接；比例减压阀采用螺栓安装在加载油路块顶端面左侧的四个2号螺纹孔上，比例减压阀的进口端与液压站的主出油口P管路连接，比例减压阀出口端与板式电磁换向阀的主进油口P”管路连接；双单向节流阀安装在加载油路块顶端面右侧，板式电磁换向阀并联地叠置在双单向节流阀上面，上下叠置的板式电磁换向阀与双单向节流阀采用螺钉安装在加载油路块顶端面右侧的四个3号螺纹孔上；3号压力传感器、4号压力传感器分别安装在加载油路块左端面上部的两个4号螺纹孔上，两个结构相同的加载油路管接头安装在加载油路块左端面下部的两个5号螺纹孔上，另外两个结构相同的加载油路管接头安装在加载油路块右端面的两个1号螺纹孔上，用来模拟惯性负载的工业砝码放置在模拟工作台上。
技术方案中所述的加载油路块为长方体形结构件，加载油路块底端的前后侧设置有长条形安装底座，2个长条形安装底座上设置有安装螺钉的圆通孔；加载油路块右端面设置有安装两个结构相同的加载油路管接头的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T，加载油路块顶端面的左侧设置有四个结构相同的安装比例减压阀的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有三个通孔，分别为比例减压阀的主进油口P、主回油口T、工作进油口A，比例减压阀的主进油口P、主回油口T分别与加载油路块右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通；加载油路块顶端的右侧设置有四个结构相同的安装双单向节流阀和板式电磁换向阀的3号螺纹孔，在四个3号螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为板式电磁换向阀的主进油口P和主回油口T、双单向节流阀的工作进油口A2和工作回油口B2，加载油路块左端面的上部设置有两个安装3号压力传感器和4号压力传感器的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与双单向节流阀的工作进油口A2和工作回油口B2相连通，左端面的下部设置有两个结构相同的安装加载管接头的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与双单向节流阀的工作进油口A2和工作回油口B2相连通。
技术方案中所述的控制系统还包括计算机、显示器、鼠标键盘、可编程控制器、数据采集卡、液压站接触器、液压站启动灯、液压站停止灯、程序启动灯、程序停止灯、急停按钮、液压站启动按钮、液压站停止按钮、程序启动按钮、程序停止按钮、复位按钮与操作台；所述的显示器通过VGA线与计算机的显示器接口连接，鼠标键盘的电气线与计算机的USB接口连接，可编程控制器的J4接口与计算机的1394接口采用电气线连接，伺服阀控制器的一端采用驱动电气线与可编程控制器的J8接口连接，伺服阀控制器另一端通道1的控制电气线与高频响方向阀21的阀插头相连接；多芯插头与可编程控制器的J5接口电线连接，多芯插头输入端的I0.0接口与急停按钮的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.1接口与液压站启动按钮的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.2接口与液压站停止按钮的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.3接口与程序启动按钮的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.4接口与程序停止按钮的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.5接口与复位按钮的1接口采用电气线相连接；多芯插头输出端的O2.0接口与液压站接触器的A1接口采用电气线相连接,输出端的O2.1接口与液压站启动灯的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.2接口与液压站停止灯的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.3接口与程序启动灯的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.4接口与程序停止灯的X1接口采用电气线相连接；数据采集卡安装计算机的主板卡槽中。
一种电液伺服进给系统可靠性试验方法的步骤如下：
1)保持试验环境温度恒定为20摄氏度，电液伺服进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置大于12小时；
2)在控制系统中设定加载油缸的输出力为0，模拟工作台上不放置工业砝码，根据设定的测试程序，利用激光干涉仪检测电液伺服进给系统在空载状态下的定位精度和重复定位精度，确定电液伺服进给系统的精度指标允许公差；
3)在控制系统中设定加载油缸的力为波形n，在模拟工作台上放置与试验要求等质量的工业砝码；可靠性试验开始计时，电液伺服进给系统推动模拟工作台根据设定的试验程序在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪测量实际位移并实时传输至计算机，其中：波形n主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波；
4)计算机利用数据处理程序根据通过数据采集卡采集到的激光干涉仪的检测数据，计算出模拟工作台的实际位置与控制系统指令位置之差，差值若超出精度指标的允许公差，则判定该电液伺服进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；计算机还记录非精度失效的其他故障数据，如：液压站中油温过高、油路堵塞、漏油现象、系统压力不足、系统压力过高与液压元件损坏的故障；
5)若电液伺服进给系统发生故障后，则停止此次可靠性试验，计算机计算出此次试验连续无故障工作时间T(i)；若到达以定时截尾试验的时间后，电液伺服进给系统仍未出现精度失效或其他故障，也停止此次可靠性试验；
6)根据设定不同加载油缸力的波形n，重复上述1)～5)的步骤；
7)通过数据处理程序统计电液伺服进给系统在不同的加载力下的连续无故障工作时间T(i)，计算出该电液伺服进给系统的可靠度函数R(t)、失效率函数λ(t)和平均故障间隔时间MTBF，以及根据试验数据分析加载力与电液伺服进给系统精度的变化规律，用来评价该电液伺服进给系统的可靠性水平。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置可以模拟电液伺服进给系统在实际运行中的不同工况，在受到不同负载的情况下，记录精度数据、精度失效数据及故障数据，从而分析加载力与进给系统精度的变化规律以及计算和评价该电液伺服进给系统的可靠性水平；
2.本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中的加载部分是利用加载液压缸、比例压力控制阀与压力传感器构成了力的闭环控制系统，使加载力具有较高的加载精度。
3.本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置可以通过在模拟工作台上安装不同质量的砝码进行模拟电液伺服进给系统所驱动的惯性载荷。
4.本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置具有自动控制系统，可以在程序控制下自动记录精度数据，同时在出现精度失效或故障时自动记录失效数据，并自动计算该进给系统的可靠度函数、失效率函数和平均无故障工作时间。
5.本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置可以适用于不同液压元件组成的电液伺服进给系统，只需更换液压元件的连接装置，安装方便可行，体现了本试验台的灵活性和通用性，具有良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置结构组成的轴测投影视图；
图2为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中伺服油路块组件分解式轴测投影视图；
图3为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中液压站油路块组件分解式轴测投影视图；
图4为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中加载油路块组件分解式轴测投影视图；
图5为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置的液压原理图；
图6为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中控制系统的结构原理图；
图7为本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验方法的流程框图；
图中：1.床身底座，2.加载油缸支撑架，3.加载油缸，4.加载油路管接头，5.3号压力传感器，6.4号压力传感器，7.加载油路块，8.比例减压阀，9.双单向节流阀，10.板式电磁换向阀，11.滚动导轨副，12.2号浮动接头，13.模拟工作台，14.工业砝码，15.1号浮动接头，16.伺服油路管接头，17.1号压力传感器，18.2号压力传感器，19.伺服油路块，20.插装式电磁换向阀，21.高频响方向阀，22.液压站，23.液位计，24.压力表，25.空气滤清器，26.铂电阻温度传感器，27.回油过滤器，28.液压站油路块，29.电磁溢流阀，30.压差发讯器，31.高压过滤器，32.5号压力传感器，33.单向阀，34.蝶阀，35.避震喉，36.油泵，37.电机，38.伺服油缸，39.激光干涉仪，40.伺服油缸支撑架，41.1号光电开关，42.1号光电开关支撑架，43.电气接线盒，44.电气线槽，45.高精度光栅尺，46.2号光电开关，47.2号光电开关支撑架，48.计算机，49.显示器，50鼠标键盘，51.可编程控制器，52.伺服阀控制器，53.多芯插头，54.数据采集卡，55.数据处理程序，56.液压站接触器，57.液压站启动灯，58.液压站停止灯，59.程序启动灯，60.程序停止灯，61.急停按钮，62.液压站启动按钮，63.液压站停止按钮，64.程序启动按钮，65.程序停止按钮，66.复位按钮，67.油箱，68.操作台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明是模拟电液伺服进给系统在实际运行中的不同工况，在受到不同负载的情况下，得到电液伺服进给系统的精度变化趋势以及精度可靠性，同时提出一套完整的电液伺服进给系统可靠性试验方法。
本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置及试验方法主要由两大部分组成，即电液伺服进给系统可靠性试验装置和电液伺服进给系统可靠性试验方法。
一、电液伺服进给系统可靠性试验装置
参阅图1，本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置包括电液伺服进给系统、加载系统、检测系统和控制系统。
1.电液伺服进给系统
参阅图1、图2、图4，所述的电液伺服进给系统主要由床身底座1、2套结构相同的滚动导轨副11、模拟工作台13、1号浮动接头15、4个结构相同的伺服油路管接头16、1号压力传感器17、2号压力传感器18、伺服油路块19、2个结构相同的插装式电磁换向阀20、高频响方向阀21、液压站22、伺服油缸38、伺服油缸支撑架40与高精度光栅尺45组成。
所述的床身底座1为长方体形的采用铸造方式制成的壳体式结构件，内部布置有横纵交错的加强筋，以提高床身底座1的刚度与强度，具有良好的耐磨性和吸震性。在床身底座1顶端沿纵向设置有对称的等截面的凹槽，前后两侧槽壁顶端加工有结构相同的导轨槽，在2条结构相同的导轨槽的槽底上均匀地设置有安装滚动导轨副11中导轨的螺纹孔。在凹槽的右端后侧设置有四个安装伺服油路块19的螺纹孔，在凹槽的右端前侧设置有四个安装伺服油缸支撑架40的螺纹孔，同样地，在凹槽的左端后侧设置有四个安装加载油路块7的螺纹孔，在凹槽的左端前侧设置有四个安装加载油缸支撑架2的螺纹孔，床身底座1前端面的左右两端分别设置有两个安装1号光电开关支撑架42和2号光电开关支撑架47的螺纹孔，床身底座1前端面上端的中间处设置有四个安装高精度光栅尺45读数头的螺纹孔，在安装1号光电开关支撑架42的螺纹孔的下方设置有安装电气接线盒43的螺纹孔。
所述的模拟工作台13采用双层矩形体铸造结构件，具有足够的强度和刚度来承受加载系统施加的拉力或推力。模拟工作台13上层矩形体的顶端设置有T形槽，用来固定工件或其他机械装置，工作表面采用刮研工艺保证表面精度，下层矩形体为模拟工作台13的底座。模拟工作台13的左右端面各钻有四个安装2号浮动接头12和1号浮动接头15的螺纹孔，模拟工作台13底面的前后两端分别均匀地设置有安装滚动导轨副11中滑块的螺纹孔，模拟工作台13前端面等间距地设置有安装高精度光栅尺45主尺的螺纹孔。
所述的滚动导轨副11具有定位精度高、摩擦阻力小、承载能力强等优点。滚动导轨副11中的滑块通过螺钉安装在模拟工作台13底面对应的螺纹孔上，滚动导轨副11中的导轨通过螺钉安装在床身底座1前后的导轨槽内对应的螺纹孔上，这样就实现了模拟工作台13在床身底座1上的左右往复运动。
参阅图1、图2与图5，所述的伺服油路块19为长方体形结构件，伺服油路块19底端的前后侧设置有长条形安装地脚，两个长条形安装地脚上设置有安装螺钉的圆通孔；伺服油路块19右端面设置有安装两个结构相同的伺服油路管接头16的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T。伺服油路块19顶端面的右侧设置有四个安装高频响方向阀21的2号螺纹孔，在四个螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为高频响方向阀21的主进油口P、主回油口T、工作进油口A和工作回油口B，高频响方向阀21的主进油口P、主回油口T分别与伺服油路块19右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通。顶端面的左侧设置有两个结构相同的安装插装式电磁换向阀20的3号螺纹孔，在这两个3号螺纹孔的底部，对应两个结构相同的插装式电磁换向阀20的工作进油口A1和工作回油口B1的位置，钻有两个1号通孔油路，分别与高频响方向阀21的工作进油口A和工作回油口B相连通，在安装插装式电磁换向阀20的3号螺纹孔的中部,对应两个结构相同的插装式电磁换向阀20的工作进油口A2和工作回油口B2的位置，钻有两个2号通孔油路。伺服油路块19左端面的上部设置有两个安装1号压力传感器17和2号压力传感器18的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀20工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通。左端面的下部设置有两个结构相同的安装伺服油路管接头16的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀20工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通。
伺服油路块19采用螺钉安装在底座床身1顶端凹槽槽底的右端后侧设置有四个螺纹孔的位置处。
所述的高频响方向阀21安装在伺服油路块19顶端面右侧的四个2号螺纹孔的地方，高频响方向阀21的电气连接是通过高频响方向阀21的阀插头进行转接的，高频响方向阀21的阀插头采用DIN EN 175201-804标准的金属阀插头。高频响方向阀21的阀插头与伺服阀控制器52通道1的控制电气线相连接，阀插头再插入高频响方向阀21的阀插头处完成高频响方向阀21与伺服阀控制器52的电气连接。高频响方向阀21的作用是将小功率的电信号转换为高频响方向阀21的运动，用来控制流向伺服油缸38的流量和压力，对于不同的电液伺服进给系统，高频响方向阀21可以根据具体设计要求而选用不同型号的伺服阀，体现了本试验台的灵活性和通用性。本设计选用德国Rexroth品牌4WRTE型号的三位四通高频响方向阀，高频响方向阀21为先导控制带电气位置反馈和集成电气装置。
所述的2个结构相同的插装式电磁换向阀20安装在伺服油路块19顶端面左侧的两个3号螺纹孔上，其电气线连接在多芯插头53输出端的O2.5接口处。插装式电磁换向阀20的作用是利用电信号控制油路方向，使伺服油缸38的油缸杆进行伸缩运动，插装式电磁换向阀20选用美国Vickers品牌SBV11-12-C型的电磁换向阀。
所述的1号压力传感器17和2号压力传感器18结构相同，均采用美国百纳P200H系列耐冲击型压力传感器，分别安装在伺服油路块19左端面上部的两个4号螺纹孔上，其电气线分别连接在数据采集卡54模拟量信号通道6和通道7的采集接口处。1号压力传感器17和2号压力传感器18作用是分别采集插装式电磁换向阀20回油口A2和B2的压力，经过计算得出伺服油缸38输出力的大小。
所述的2个结构相同的伺服油路管接头16的一端安装在伺服油路块19右端面的两个1号螺纹孔上，2个结构相同的伺服油路管接头16的另一端分别与液压站22伸出的主进口、主出油口(T、P)相连接。另外2个结构相同的伺服油路管接头16的一端安装在伺服油路块19左端面下部的两个5号螺纹孔上，2个结构相同的伺服油路管接头16的另一端分别与伺服油缸38的进出油口相连接。4个结构相同的伺服油路管接头16均采用国家标准JB/T966-2005的焊接式管接头。
所述的伺服油缸支撑架40为L形板类焊接支架，伺服油缸支撑架40由竖直支撑壁与安装底座组成，安装底座上设置有安装螺钉的四个圆通孔，竖直支撑壁与安装底座相互垂直并采用焊接方式连成一体，竖直支撑壁上端设置一个中心通孔，中心通孔周围设置4个安装伺服油缸38的螺纹孔；伺服油缸支撑架40采用螺钉安装在床身底座1顶端凹槽槽底右端前侧设置有四个螺纹孔的位置处。
所述的伺服油缸38安装在伺服油缸支撑架40竖直支撑壁的四个螺纹孔上，伺服油缸38的油缸杆插入伺服油缸支撑架40竖直支撑壁的中心通孔中，油缸杆的左端与1号浮动接头15的右端相连接，对于不同的电液伺服进给系统，伺服油缸38可以根据具体设计要求，例如液压系统控制回路供给伺服油缸38的油压、流量及其工况需要伺服油缸38对负载输出力的作用方式和相应力的大小的不同选取不同的伺服油缸。伺服油缸38采用端部法兰连接的工程液压缸系列伺服油缸。
所述的1号浮动接头15采用日本SMC品牌JAHF系列浮动接头，1号浮动接头15的左端为法兰盘结构件，其上设置有四个通孔，1号浮动接头15的法兰盘采用螺钉安装在模拟工作台13右端面上的四个螺纹孔上。1号浮动接头15可以防止伺服油缸38在油缸杆伸出时力的方向和受力点不在一条线上而发生的机械损坏，具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
高精度光栅尺45采用德国海德汉品牌LC400系列直线光栅尺，分辨率达到0.005μm，具有优异的重复定位性和高等级测量精度。高精度光栅尺45的主尺安装在模拟工作台13前端面等间距的螺纹孔上，其读数头安装在床身底座1前端面上端中间处的四个螺纹孔上。高精度光栅尺45的电气线通过电气线槽44连接到数据采集卡54模拟量信号通道1的采集接口处。其作用是进行位置反馈，形成电液伺服位置闭环系统。
参阅图1、图3与图5，液压站22包括液位计23、压力表24、空气过滤器25、回油过滤器27、液压站油路块28、电磁溢流阀29、压油过滤器31、单向阀33、蝶阀34、避震喉35、油泵36、电机37与油箱67。
所述的液位计23采用YWZ型液位计，安装在液压站22中油箱69左端面的上端，用来显示液位的高度。
所述的压力表24采用Y系列YN型耐震弹簧管压力表，安装在液压站22中油箱67的顶端，压力表24的进油接口采用管路与液压站油路块28的主出油口连接，用来显示流出液压站22的液压油的压力。
所述的空气过滤器25采用QUQ型空气过滤器，安装在液压站22中油箱67的顶端，空气过滤器25出气口与油箱67顶端的进气口连接，在油箱67液面上升与下降形成油箱67呼吸的时候，不致使大气中的灰尘等吸入油箱67。
所述的回油过滤器27采用RFA型微型回油过滤器，安装在液压站22中油箱67的顶端，回油过滤器27进口端与液压站22的主回油口T的管路相连接，回油过滤器27的出口端在油箱67内部，即回油过滤器27设在液压系统的回油管路上，其作用是把液压系统内产生或侵入的污染物在返回油箱67前清除掉。
参阅图1、图3与图5，所述的液压站油路块28为长方体形结构件，液压站油路块28底端的左右侧设置有长条形安装地脚，两个长条形安装地脚上设置有安装螺钉的圆通孔；液压站油路块28的底面设置一个与油泵36通过管路连接的主进油口。液压站油路块28前端面的左侧设置有一个安装5号压力传感器32的1号螺纹孔，1号螺纹孔与主进油口相连通。液压站油路块28前端面的中间设置有四个安装单向阀33的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有两个通孔，分别为单向阀33的进油口与出油口，单向阀33的进油口与主进油口相连通。液压站油路块28前端面的右侧设置有四个安装高压过滤器31的3号螺纹孔，在四个3号螺纹孔中间设置有两个通孔，分别为高压过滤器31的进、出油口，高压过滤器31的进油口与单向阀33的出油口相连通。液压站油路块28顶端面的右侧设置有四个安装电磁溢流阀29的4号螺纹孔，在四个4号螺纹孔中间设置有两个通孔，分别为电磁溢流阀29的进、出油口，电磁溢流阀29的进油口与主进油口相连通，电磁溢流阀29的出油口与回油过滤器27进口端管路连接。液压站油路块28的后面设置一个主出油口，主出油口与高压过滤器31的出油口(在液压站油路块28内)相连通。
所述的电磁溢流阀29采用美国Vickers品牌CG5V系列电磁溢流阀，安装在液压站油路块28顶端面右侧的四个4号螺纹孔上，其电气线连接在多芯插头53输出端的O2.7接口处。电磁溢流阀29的作用是当液压系统压力超过电磁溢流阀29的设定压力时，电磁溢流阀29通电打开，使油泵36来的高压油回到油箱；当系统不需要高压油，可以使电磁溢流阀29通电打开，使油泵36来的油直接流回油箱。
所述的高压过滤器31采用ZU-H型系列高压过滤器，安装在液压站油路块28前端面右侧的四个3号螺纹孔上。高压过滤器31的顶端面设置有四个安装压差发讯器30的螺纹孔，四个螺纹孔中间设置两个通孔，分别与高压过滤器31的进、出油口相连通。高压过滤器31的作用是用于滤除液压油中的固体颗粒及胶状物质，有效控制液压油的污染度。
所述的单向阀33采用S型单向阀，安装在液压站油路块28前端面中间的四个2号螺纹孔上。单向阀33的作用是只允许液压油向一个方向流动，如果出现逆流时，单向阀33即自动关闭，可以防止高压油窜入低压系统。
所述的蝶阀34采用A型蝶阀，蝶阀34的一端与避震喉35相连接，另一端与油箱69通过管路相连接，其作用是控制液压油的流动，在管道上主要起切断和节流作用。
所述的避震喉35采用DN100-KXT型号，避震喉35的一端与连接油泵36的进油口管路相连接，另一端与蝶阀34相连接，其作用是减少震动、降低噪音、伸缩性好。
所述的油泵36采用美国VICKERS品牌PVH57系列的油泵，安装在电机37的输出轴上。从油泵36接出的管路安装在液压站油路块28底面的一个主进油口处，通过液压站油路块28和单向阀33的进油口、电磁溢流阀29的进油口与5号压力传感器32接口端管路连接。
所述的电机37采用Y系列电机，安装在液压站22中油箱69的底座上。电机37的输出端与油泵36的输入端相连接，电机37带动油泵36产生一定内部压力的液压油。
2.加载系统
参阅图1、图4与图5，所述的加载系统包括加载油缸支撑架2、加载油缸3、加载油路块7、4个结构相同的加载油路管接头4、3号压力传感器5、4号压力传感器6、比例减压阀8、双单向节流阀9、板式电磁换向阀10、2号浮动接头12与工业砝码14。
所述的加载油路块7为长方体形结构件，加载油路块7底端的前后侧设置有长条形安装底座，两个长条形安装底座上设置有安装螺钉的圆通孔；加载油路块7右端面设置有安装两个结构相同的加载油路管接头4的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T。加载油路块7顶端面的左侧设置有四个结构相同的安装比例减压阀8的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有三个通孔，分别为比例减压阀8的主进油口P、主回油口T、工作进油口A，比例减压阀8的主进油口P、主回油口T分别与加载油路块7右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通。加载油路块7顶端的右侧设置有四个结构相同的安装双单向节流阀9和板式电磁换向阀10的3号螺纹孔，在四个3号螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为板式电磁换向阀10的主进油口P和主回油口T、双单向节流阀9的工作进油口A2和工作回油口B2。板式电磁换向阀10的主进油口P与比例减压阀8的工作进油口A相连接，板式电磁换向阀10的主回油口T与1号螺纹孔对应的主回油口T相连接。从板式电磁换向阀10的工作进油口A和工作回油口B出来的液压油进入双单向节流阀9的工作进油口A1和工作回油口B1，从双单向节流阀9的工作进油口A2和工作回油口B2流出。加载油路块7左端面的上部设置有两个安装3号压力传感器5和4号压力传感器6的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与双单向节流阀9的工作进油口A2和工作回油口B2相连通，左端面的下部设置有两个结构相同的安装加载管接头4的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与双单向节流阀9的工作进油口A2和工作回油口B2相连通。
所述的加载油路块7采用螺钉安装在床身底座1顶端凹槽槽底的左端后侧的设置有四个螺纹孔的位置处。
所述的比例减压阀8采用德国Rexroth型号为DRE的比例减压阀，比例减压阀8安装在加载油路块7顶端面左侧的四个2号螺纹孔上，其电气线连接在多芯插头53输出端的O2.6接口处。比例减压阀8的作用是将小功率的电信号转换为阀的运动，用来控制流向加载油缸3的压力；比例减压阀8的进口端与液压站22的输出端P管路连接，比例减压阀8的出口端与板式电磁换向阀10的主进油口P连接。
所述的双单向节流阀9采用美国Vickers的DGMFN型双单向节流阀，安装在加载油路块7顶端面右侧的四个3号螺纹孔上，其作用是通过改变节流截面或节流长度以控制液压油的流量，双单向节流阀9的两端均有旋钮来进行调节流量。板式电磁换向阀10的工作进油口A与工作回油口B分别与双单向节流阀9的工作进油口A1与工作回油口B1相连接。
所述的板式电磁换向阀10采用DG4V型的电磁换向阀，并联叠置在双单向节流阀9上面，上下叠置的板式电磁换向阀10与双单向节流阀9采用螺钉并联安装在加载油路块7顶端面右侧的四个3号螺纹孔上，其两端各有一根电气线，分别连接在多芯插头53输出端O3.0与O3.1接口处，板式电磁换向阀10的作用是利用电信号控制油路方向，使加载油缸3的油缸杆进行伸缩运动。
所述的3号压力传感器5与4号压力传感器6结构相同，均采用美国百纳P200H系列耐冲击型压力传感器，分别安装在加载油路块7左端面上部的两个4号螺纹孔上，其电气线连接在数据采集卡54模拟量信号通道4与通道5的采集接口处。3号压力传感器5与4号压力传感器6的作用是分别采集双单向节流阀9的工作进油口A2与工作回油口B2的压力，经过计算得出加载油缸3输出力的大小，计算得出的输出力的大小与控制系统设定加载油缸3输出力的大小相比较，进行力的大小反馈，形成加载系统的力的闭环系统。
所述的2个结构相同的加载油路管接头4的一端安装在加载油路块7右端面的两个1号螺纹孔上，2个结构相同的加载油路管接头4的另一端分别与液压站22伸出的主进油口、主出油口(T、P)相连接。另外2个结构相同的加载油路管接头4的一端安装在加载油路块7左端面下部的两个5号螺纹孔上，2个结构相同的加载油路管接头4的另一端分别与加载油缸3的进出油口相连接。4个结构相同的加载油路管接头4均采用国家标准JB/T966-2005的焊接式管接头。
所述的加载油缸支撑架2为L形板类焊接支架，加载油缸支撑架2由竖直壁与安装座组成，安装座上设置有安装螺钉的四个圆通孔，竖直壁与安装座相互垂直并采用焊接方式连成一体，竖直壁上端设置一个圆中心通孔，圆中心通孔周围设置4个安装加载油缸3的螺纹孔；加载油缸支撑架2采用螺钉安装在床身底座1顶端凹槽槽底左端前侧的设置有四个螺纹孔的位置处。
所述的加载油缸3采用端部法兰盘连接的工程液压缸系列油缸，安装在加载油缸支撑架2中竖直壁的四个螺纹孔上，加载油缸3的油缸杆插入加载油缸支撑架2中竖直壁上的圆中心通孔中，加载油缸3的油缸杆的右端与2号浮动接头12的左端连接。
所述的2号浮动接头12采用日本SMC品牌JAHF系列浮动接头，2号浮动接头12的右端为法兰盘结构件，其上设置有四个通孔，2号浮动接头12的法兰盘采用螺钉安装在模拟工作台13左端面上的四个螺纹孔上，2号浮动接头12的左端与油缸杆的右端相连接。
根据试验的不同要求，把不同重量的工业砝码14放置在模拟工作台13上，用来模拟惯性负载。
3.检测系统
所述的检测系统包括铂电阻温度传感器26、压差发讯器30、5号压力传感器32、激光干涉仪39、1号光电开关41以及2号光电开关46。
所述的铂电阻温度传感器26采用WZP型温度传感器，安装在液压站22的顶端，铂电阻温度传感器26的一端伸入液压站22的油箱67中，时时监测液压站22的油温，铂电阻温度传感器26的电气线连接到数据采集卡54模拟量信号通道3的采集接口处，通过数据采集卡54采集温度信号传输到控制系统的计算机48中。当液压站22的油温超过预设温度时，发出报警信号，停止试验过程并形成一次试验装置的故障信息；
所述的压差发讯器30采用CMS型压差发讯器，安装在压油过滤器31上面的四个螺钉孔上，其电气线连接到多芯插头53输入端的I0.6接口处。当液压系统工作时，压油过滤器31的滤芯因液压系统中的污染物使滤芯逐渐堵塞，进出口油的压力产生压差，当压差值增大至压差发讯器30设定值时，压差发讯器30自动发出报警信号，停止试验过程并形成一次试验装置的故障信息，接到报警后，系统操作人员应清洗或更换滤芯，确保该试验装置安全运行。
所述的5号压力传感器32采用美国百纳P200H系列压力传感器，安装在液压站油路块28前端面左侧的1号螺纹孔上，其电气线连接在数据采集卡54模拟量信号通道8的采集接口处。5号压力传感器32用来检测油泵36输出的油压，当液压站22输出的压力不足或超过预设压力时，发出报警信号，停止试验过程并形成一次试验装置的故障信息；
所述的激光干涉仪39采用英国雷尼绍XL-80校准激光干涉仪，安装在床身底座1的右前方的地基上，其电气线连接在数据采集卡54模拟量信号通道2的采集接口处。激光干涉仪39在电液伺服进给系统无负载状态下检测电液伺服进给系统的定位精度和重复定位精度，在有负载的状态下对模拟工作台13的位置进行高精度检测，并把检测数据实时传输给计算机48，计算机48计算出模拟工作台13的实际位置与控制系统指令位置之差，差值若超出精度指标的允许公差，则判定该电液伺服进给系统精度失效，停止试验过程并形成一次试验装置的故障信息。
所述的1号光电开关41、2号光电开关46分别安装在1号光电开关支撑架42和2号光电开关支撑架47上，1号光电开关支撑架42和2号光电开关支撑架47分别用螺钉安装在床身底座1前端面的左右两端的螺纹孔上。1号光电开关41、2号光电开关46的电气线通过电气线槽44接入电气接线盒43中，从电气接线盒43引出两根信号线，接到多芯插头53输入端的I0.7与I1.0接口处。模拟工作台13每到达一次行程终点，触发1号光电开关41或2号光电开关46输出到位信号，使电液伺服进给系统在有效行程之间往复循环。
4.控制系统
参照图6，本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置中的控制系统包括安装有数据处理程序55的计算机48、显示器49、鼠标键盘50、可编程控制器51、伺服阀控制器52、多芯插头53、数据采集卡54、液压站接触器56、液压站启动灯57、液压站停止灯58、程序启动灯59、程序停止灯60、急停按钮61、液压站启动按钮62、液压站停止按钮63、程序启动按钮64、程序停止按钮65、复位按钮66与操作台68。
所述的计算机48是控制系统的核心，安装在操作台68下部的控制箱中。显示器49、鼠标键盘50、可编程控制器51、数据采集卡54分别和安装有数据处理程序55的计算机48相连接。
所述的显示器49采用19寸液晶显示器，安装在操作台70上部的前端面，通过VGA线连接在计算机48的显示器接口处。
所述的鼠标键盘50安装在操作台70的前面伸出部分的上端面，其电气线连接在计算机48的USB接口处。
所述的数据采集卡54采用研华品牌PCI-1712型号8通道数据采集卡，连接在计算机48的主板卡槽中。数据采集卡54模拟量信号通道1～通道8采集接口依次与高精度光栅尺45、激光干涉仪39、铂电阻温度传感器26、3号压力传感器5、4号压力传感器6、1号压力传感器17、2号压力传感器18、5号压力传感器32的电气线相连接。
所述的可编程控制器51采用美国Deltu品牌PMAC-Lite型号可编程控制器，其电气连接线一端连接在可编程控制器51的J4(RS-422)接口，另一端连接在计算机48主板的1394接口处。
所述的伺服阀控制器52采用贝加莱品牌VALCON-X20型号伺服阀控制器，一端的驱动电气线连接在可编程控制器51的J8(模拟量)接口处，另一端通道1的控制电气线与高频响方向阀21的阀插头相连接。
所述的多芯插头53的电气线连接在可编程控制器51的J5(I/O)接口处。多芯插头53输入端的I0.0接口与急停按钮61的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.1接口与液压站启动按钮62的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.2接口与液压站停止按钮63的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.3接口与程序启动按钮64的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.4接口与程序停止按钮65的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.5接口与复位按钮66的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.6接口与压差发讯器30的电气线相连接,输入端的I0.7接口与1号光电开关41的电气线相连接,输入端的I1.0接口与2号光电开关46的电气线相连接；多芯插头53输出端的O2.0接口与液压站接触器56的A1接口采用电气线相连接,输出端的O2.1接口与液压站启动灯57的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.2接口与液压站停止灯58的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.3接口与程序启动灯59的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.4接口与程序停止灯60的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.5接口与插装式电磁换向阀20的电气线相连接,输出端的O2.6接口与比例减压阀8的电气线相连接,输出端的O2.7接口与电磁溢流阀29的电气线相连接,输出端的O3.0接口与O3.1接口分别与板式电磁换向阀10的两根电气线相连接。
控制系统通过伺服阀控制器52自动将数字信号转换为相应的电脉冲信号传递给高频响方向阀21，高频响方向阀21接收小功率的电信号并通过其控制流向伺服油缸38内的流量和压力，使电液伺服进给系统按照指令推动模拟工作台13进行精密进给，此时数据采集卡54采集高精度光栅尺45传来的实际位移数据传输到计算机48，与控制系统输入的进给位移进行对比，将产生的位移差通过内置在高频响方向阀21的放大器进行位置负反馈，形成电液伺服进给系统的位置闭环控制。
控制系统向比例减压阀8输入不同波形的加载力，加载波形主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波和随机波等，加载油缸3输出不同形式的推力或拉力作为轴向载荷作用于模拟工作台13上；此时数据采集卡54采集3号压力传感器5和4号压力传感器6的压力，经过计算机48计算得出加载油缸3输出力的大小，与控制系统输入的加载力进行对比，将产生的力差进行力的负反馈，形成加载系统的力闭环控制。
电液伺服进给系统推动模拟工作台13根据预设试验程序在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪39测量实际位置并实时传输至计算机48。当模拟工作台13每到达一次行程终点都会触发一次1号光电开关41或2号光电开关46，向计算机48发出到位信号。
当试验时首先按下液压站启动按钮62，液压站启动灯57亮，液压站接触器56线圈吸合，液压站22启动。然后选择试验程序，按下程序启动按钮64，程序启动灯59亮，开始试验。当试验过程中需要暂停试验时，按下程序停止按钮65，程序停止灯60亮，试验装置停止运动；如若需要继续完成试验，再次按下程序启动按钮64，程序启动灯59亮，继续完成试验。最后，程序执行完毕后，按下液压站停止按钮63，液压站停止灯58亮，结束试验。当试验过程中发生紧急事件需要停止试验时，按下急停按钮61，所有动作停止。当试验发生故障后或紧急情况解除后，想要恢复控制系统正常状态时，按下复位按钮66，控制系统恢复正常。
数据处理程序55是预装到计算机48中的，数据处理程序包括三部分，第一部分为试验前设定的测试程序和试验中设定的试验程序，第二部分为对采集到的数据进行记录和计算，第三部分为试验结束后，统计电液伺服进给系统在不同的加载力下的连续无故障工作时间T(i)，利用两参数威布尔分布拟合概率密度函数曲线f(t)，通过最小二乘法进行参数估计，并运用d检验法来检验威布尔分布，从而确定故障间隔时间的分布规律，计算出该电液伺服进给系统的可靠度函数R(t)、失效率函数λ(t)和平均故障间隔时间MTBF。
二、电液伺服进给系统可靠性试验方法
本发明所述的电液伺服进给系统可靠性试验方法是在采用前面所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置的基础上进行的方法，针对被测电液伺服进给系统提出了一套可靠性试验方法。
参阅图7，电液伺服进给系统可靠性试验方法的步骤如下：
1.保持试验环境温度恒定为20摄氏度，电液伺服进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置足够长的时间(大于12小时)；
2.在控制系统中设定加载油缸3的输出力为0，模拟工作台13上不放置工业砝码14，即电液伺服进给系统为无负载状态，根据设定的测试程序，利用激光干涉仪39检测电液伺服进给系统在空载状态下的定位精度和重复定位精度，确定为电液伺服进给系统的精度指标允许公差；
3.在控制系统中设定加载油缸3的力为波形n(波形n主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波和随机波等)，在模拟工作台13上放置与试验要求等质量的工业砝码14；可靠性试验开始计时，电液伺服进给系统推动模拟工作台13根据设定的试验程序在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪39测量实际位移并实时传输至计算机48；
4.计算机48利用数据处理程序55根据通过数据采集卡54采集到的激光干涉仪39的检测数据，计算出模拟工作台13的实际位置与控制系统指令位置之差，差值若超出精度指标的允许公差，则判定该电液伺服进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；计算机48还记录非精度失效的其他故障数据，例如：液压站22中油温过高、油路堵塞、漏油现象、系统压力不足、系统压力过高、液压元件损坏的故障；
5.若电液伺服进给系统发生故障后，则停止此次可靠性试验，计算机48计算出此次试验连续无故障工作时间T(i)；若到达以定时截尾试验的时间后，电液伺服进给系统仍未出现精度失效或其他故障，也停止此次可靠性试验；
6.根据设定不同加载油缸力的波形n，重复上述1-5的步骤；
7.通过数据处理程序55统计电液伺服进给系统在不同的加载力下的连续无故障工作时间T(i)，计算出该电液伺服进给系统的可靠度函数R(t)、失效率函数λ(t)和平均无故障工作时间MTBF，以及根据试验数据的分布模型分析加载力与电液伺服进给系统精度的变化规律，来评价该电液伺服进给系统的可靠性水平。
统计电液伺服进给系统在不同的加载力下的连续无故障工作时间T(i)，利用两参数威布尔分布拟合失效概率密度函数曲线f(t)，通过最小二乘法进行参数估计，并运用d检验法来检验威布尔分布，从而确定故障间隔时间的分布规律。
利用公式
计算出该电液伺服进给系统的可靠度函数R(t)
式中：f(t)为失效概率密度函数曲线，R(t)为可靠度函数；
利用公式
F(t)＝1-R(t)计算出该电液伺服进给系统的累计失效概率函数F(t)
式中：R(t)为可靠度函数，F(t)为累计失效概率函数；
利用公式
计算出失效率函数λ(t)
式中：F(t)为累计失效概率函数，F＇(t)为累计失效概率函数的导数，f(t)为失效概率密度函数曲线，R(t)为可靠度函数，R＇(t)为可靠度函数的导数，λ(t)为失效率函数；
利用公式
计算平均无故障工作时间MTBF。
式中：f(t)为失效概率密度函数曲线。
两参数威布尔分布的概率分布函数为：
两参数威布尔分布的概率密度函数为：
式中：α为尺度参数，β为形状参数。
d检验法：将n个试验数据由小到大排列，F0(xi)为假设的分布函数，Fn(xi)为经验分布函数，将检验统计量Dn与临界值Dn,α按下式进行比较。若满足，则接受原假设，否则拒绝原假设。
式中：
本发明中所述的实施例是为了便于该领域技术人员能够理解和应用本发明，本发明只是一种优化的实例，或者说是一种较佳的具体技术方案。如果相关的技术人员在坚持本发明基本技术方案的情况下，做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置包括电液伺服进给系统、加载系统、检测系统与控制系统；
所述的电液伺服进给系统包括床身底座(1)、2套结构相同的滚动导轨副(11)、高频响方向阀(21)、液压站(22)与模拟工作台(13)；
所述的加载系统包括加载油缸支撑架(2)、加载油缸(3)、加载油路块(7)、比例减压阀(8)与2号浮动接头(12)；
所述的检测系统包括铂电阻温度传感器(26)、压差发讯器(30)、5号压力传感器(32)、激光干涉仪(39)、1号光电开关(41)与2号光电开关(46)；
所述的控制系统包括伺服阀控制器(52)与多芯插头(53)；
所述的电液伺服进给系统通过床身底座(1)安装在地基上，模拟工作台(13)通过2套结构相同的滚动导轨副(11)安装在床身底座(1)的顶端为滑动连接，液压站(22)安装在床身底座(1)右侧的地基上，液压站(22)的主进油口、主出油口通过加载油路块(7)和加载油缸(3)的进油口、出油口管路连接；加载系统通过加载油缸支撑架(2)与加载油路块(7)安装在床身底座(1)顶端的左侧，加载油缸(3)通过2号浮动接头(12)与模拟工作台(13)的左端面固定连接；铂电阻温度传感器(26)安装在液压站(22)中油箱(69)的顶端，铂电阻温度传感器(26)的一端伸入液压站(22)的油箱(69)中，压差发讯器(30)安装在压油过滤器(31)上，5号压力传感器(32)安装在液压站(22)中的液压站油路块(28)上，激光干涉仪(39)安装在床身底座(1)的右前方，1号光电开关(41)与2号光电开关(46)安装在床身底座(1)前端面的左右两端；伺服阀控制器(52)与高频响方向阀(21)电线连接，比例减压阀(8)与多芯插头(53)的输出端电线连接，控制系统分别和电液伺服进给系统、加载系统与检测系统信号线连接。
2.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的控制系统分别和电液伺服进给系统、加载系统与检测系统信号线连接是指：
所述的多芯插头(53)输入端的I0.6接口与压差发讯器(30)的电气线相连接，多芯插头(53)输入端的I0.7接口与1号光电开关(41)的电气线相连接，多芯插头(53)输入端的I1.0接口与2号光电开关(46)的电气线相连接；多芯插头(53)输出端的O2.5接口与插装式电磁换向阀(20)的电气线相连接，多芯插头(53)输出端的O2.6接口与比例减压阀(8)的电气线相连接，多芯插头(53)输出端的O2.7接口与电磁溢流阀(29)的电气线相连接，多芯插头(53)输出端的O3.0接口与O3.1接口分别和板式电磁换向阀(10)的两根电气线相连接；
所述的控制系统中的数据采集卡(54)模拟量信号通道1～通道8的采集接口依次与高精度光栅尺(45)、激光干涉仪(39)、铂电阻温度传感器(26)、3号压力传感器(5)、4号压力传感器(6)、1号压力传感器(17)、2号压力传感器(18)与5号压力传感器(32)的电气线相连接。
3.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的电液伺服进给系统还包括1号浮动接头(15)、4个结构相同的伺服油路管接头(16)、1号压力传感器(17)、2号压力传感器(18)、伺服油路块(19)、2个结构相同的插装式电磁换向阀(20)、伺服油缸(38)、伺服油缸支撑架(40)、电气接线盒(43)、电气线槽(44)与高精度光栅尺(45)；
所述的伺服油路块(19)采用螺钉安装在床身底座(1)顶端凹槽槽底的右端后侧的设置有四个螺纹孔处，高频响方向阀(21)安装在伺服油路块(19)顶端面的右侧并采用螺钉固定连接，2个结构相同的插装式电磁换向阀(20)安装在伺服油路块(19)顶端面的左侧，1号压力传感器(17)与2号压力传感器(18)分别安装在伺服油路块(19)左端面上部的两个4号螺纹孔上，2个结构相同的伺服油路管接头(16)的一端安装在伺服油路块(19)左端面下部的两个5号螺纹孔上，另外2个结构相同的伺服油路管接头(16)的一端安装在伺服油路块(19)右端面上的两个1号螺纹孔上；伺服油缸支撑架(40)采用螺钉安装在床身底座(1)顶端凹槽槽底右端前侧的位置处，伺服油缸(38)采用螺钉安装在伺服油缸支撑架(40)上，伺服油缸(38)的油缸杆端通过1号浮动接头(15)与模拟工作台(13)的右端面采用螺钉固定连接，伺服油缸(38)的进油口、出油口通过伺服油路块(19)和液压站(22)的主进油口、主出油口管路连接；高精度光栅尺(45)的主尺安装在模拟工作台(13)前端面上，高精度光栅尺(45)的读数头安装在床身底座(1)前端面上端中间处的四个螺纹孔上，高精度光栅尺(45)的电气线通过电气线槽(44)接到数据采集卡(54)模拟量信号通道1的采集接口处。
4.按照权利要求3所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的伺服油路块(19)为长方体形结构件，伺服油路块(19)底端的前后侧设置有长条形安装地脚，两个长条形安装地脚上设置有安装螺钉的圆通孔；伺服油路块(19)右端面设置有安装两个结构相同的伺服油路管接头(16)的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T，伺服油路块(19)顶端面的右侧设置有四个结构相同的安装高频响方向阀(21)的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为高频响方向阀(21)的主进油口P、主回油口T、工作进油口A和工作回油口B，高频响方向阀(21)的主进油口P、主回油口T分别与伺服油路块(19)右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通，顶端面的左侧设置有两个结构相同的安装插装式电磁换向阀(20)的3号螺纹孔，在这两个3号螺纹孔的底部，对应两个结构相同的插装式电磁换向阀(20)的工作进油口A1和工作回油口B1的位置钻有两个1号通孔油路，分别与高频响方向阀(21)的工作进油口A和工作回油口B相连通，在安装插装式电磁换向阀(20)的3号螺纹孔的中部,对应两个结构相同的插装式电磁换向阀(20)的工作进油口A2和工作回油口B2的位置钻有两个2号通孔油路，伺服油路块(19)左端面的上部设置有两个安装1号压力传感器(17)和2号压力传感器(18)的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀(20)工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通，左端面的下部设置有两个结构相同的安装伺服油路管接头(16)的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与两个结构相同的插装式电磁换向阀(20)工作进油口A2和工作回油口B2的2号通孔油路相连通。
5.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的液压站(22)包括液位计(23)、压力表(24)、空气滤清器(25)、回油过滤器(27)、液压站油路块(28)、电磁溢流阀(29)、压油过滤器(31)、单向阀(33)、蝶阀(34)、避震喉(35)、油泵(36)、电机(37)与油箱(67)；
所述的液位计(23)安装在油箱(67)左端面的上端，压力表(24)安装在油箱(67)的顶端，压力表(24)的进油接口采用管路与液压站油路块(28)的出油管路连接，空气滤清器(25)安装在油箱(67)的顶端，空气滤清器(25)出气口与油箱(67)顶端的进气口连接，回油过滤器(27)安装在油箱(67)的顶端，回油过滤器(27)的进口端与液压站(22)的主回油口T管路连接，回油过滤器(27)的出口端与油箱(67)采用管路连接，液压站油路块(28)安装在油箱(67)前端面的上端处，液压站油路块(28)顶端面的右端安装有电磁溢流阀(29)，电磁溢流阀(29)的进油口与油泵(36)的出油口管路连接，液压站油路块(28)的前端面上安装有单向阀(33)与压油过滤器(31)，油泵(36)的出油口依次和单向阀(33)与压油过滤器(31)管路连接，蝶阀(34)的一端与避震喉(35)相连接，另一端与油箱(67)通过管路相连接，避震喉(35)安装在蝶阀(34)与油泵(36)进油口之间，电机(37)安装在油箱(67)的底座上，电机(37)的输出端与油泵(36)的输入端相连接。
6.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的床身底座(1)为长方体形的采用铸造方式制成的壳体式结构件，内部布置有横纵交错的加强筋，在床身底座(1)顶端沿纵向设置有对称的等截面的凹槽，前后两侧的槽壁上加工有结构相同的导轨槽，在2条结构相同的导轨槽的槽底上均匀地设置有安装滚动导轨副(11)中导轨的螺纹孔；在凹槽的右端后侧设置有四个安装伺服油路块(19)的螺纹孔，在凹槽的右端前侧设置有四个安装伺服油缸支撑架(40)的螺纹孔，在凹槽的左端后侧设置有四个安装加载油路块(7)的螺纹孔，在凹槽的左端前侧设置有四个安装加载油缸支撑架(2)的螺纹孔，床身底座(1)前端面的左右两端分别设置有安装2号光电开关支撑架(47)与1号光电开关支撑架(42)的螺纹孔，床身底座(1)前端面上端的中间处设置有四个安装高精度光栅尺(45)读数头的螺纹孔，在安装1号光电开关支撑架(42)的螺纹孔的下方设置有安装电气接线盒(43)的螺纹孔。
7.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的加载系统还包括4个结构相同的加载油路管接头(4)、3号压力传感器(5)、4号压力传感器(6)、双单向节流阀(9)、板式电磁换向阀(10)与工业砝码(14)；
所述的加载油缸(3)安装在加载油缸支撑架(2)中的竖直壁的四个螺纹孔上，加载油缸(3)的油缸杆插入加载油缸支撑架(2)中竖直壁上的圆中心通孔中，加载油缸(3)的油缸杆的右端与2号浮动接头(12)的左端连接；比例减压阀(8)采用螺钉安装在加载油路块(7)顶端面左侧的四个2号螺纹孔上，比例减压阀(8)的进口端与液压站(22)的主出油口P管路连接，比例减压阀(8)出口端与板式电磁换向阀(10)的进油口端管路连接；双单向节流阀(9)安装在加载油路块(7)顶端面右侧，板式电磁换向阀(10)并联地叠置在双单向节流阀(9)上面，上下叠置的板式电磁换向阀(10)与双单向节流阀(9)采用螺钉安装在加载油路块(7)顶端面右侧的四个3号螺纹孔上；3号压力传感器(5)、4号压力传感器(6)分别安装在加载油路块(7)左端面上部的两个4号螺纹孔上，两个结构相同的加载油路管接头(4)安装在加载油路块(7)左端面下部的两个5号螺纹孔上，另外两个结构相同的加载油路管接头(4)安装在加载油路块(7)右端面的两个1号螺纹孔上，用来模拟惯性负载的工业砝码(14)放置在模拟工作台(13)上。
8.按照权利要求1或7所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的加载油路块(7)为长方体形结构件，加载油路块(7)底端的前后侧设置有长条形安装底座，2个长条形安装底座上设置有安装螺钉的圆通孔；加载油路块(7)右端面设置有安装两个结构相同的加载油路管接头(4)的1号螺纹孔，这两个1号螺纹孔分别为主进油口P和主回油口T，加载油路块(7)顶端面的左侧设置有四个结构相同的安装比例减压阀(8)的2号螺纹孔，在四个2号螺纹孔中间设置有三个通孔，分别为比例减压阀(8)的主进油口P、主回油口T、工作进油口A，比例减压阀(8)的主进油口P、主回油口T分别与加载油路块(7)右端面1号螺纹孔的主进油口P和主回油口T相对应连通；加载油路块(7)顶端的右侧设置有四个结构相同的安装双单向节流阀(9)和板式电磁换向阀(10)的3号螺纹孔，在四个3号螺纹孔中间设置有四个通孔，分别为板式电磁换向阀(10)的主进油口P和主回油口T、双单向节流阀(9)的工作进油口A2和工作回油口B2，加载油路块(7)左端面的上部设置有两个安装3号压力传感器(5)和4号压力传感器(6)的4号螺纹孔，这两个4号螺纹孔分别与双单向节流阀(9)的工作进油口A2和工作回油口B2相连通，左端面的下部设置有两个结构相同的安装加载管接头(4)的5号螺纹孔，这两个5号螺纹孔分别与双单向节流阀(9)的工作进油口A2和工作回油口B2相连通。
9.按照权利要求1所述的电液伺服进给系统可靠性试验装置，其特征在于，所述的控制系统还包括计算机(48)、显示器(49)、鼠标键盘(50)、可编程控制器(51)、数据采集卡(54)、液压站接触器(56)、液压站启动灯(57)、液压站停止灯(58)、程序启动灯(59)、程序停止灯(60)、急停按钮(61)、液压站启动按钮(62)、液压站停止按钮(63)、程序启动按钮(64)、程序停止按钮(65)、复位按钮(66)与操作台(68)；
所述的显示器(49)通过VGA线与计算机(48)的显示器接口连接，鼠标键盘(50)的电气线与计算机(48)的USB接口连接，可编程控制器(51)的J4接口与计算机(48)的1394接口采用电气连接线，伺服阀控制器(52)的一端采用驱动电气线与可编程控制器(51)的J8接口连接，伺服阀控制器(52)另一端通道1的控制电气线与高频响方向阀(21)的阀插头相连接；多芯插头(53)与可编程控制器(51)的J5接口电线连接，多芯插头(53)输入端的I0.0接口与急停按钮(61)的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.1接口与液压站启动按钮(62)的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.2接口与液压站停止按钮(63)的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.3接口与程序启动按钮(64)的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.4接口与程序停止按钮(65)的1接口采用电气线相连接,输入端的I0.5接口与复位按钮(66)的1接口采用电气线相连接；多芯插头(53)输出端的O2.0接口与液压站接触器(56)的A1接口采用电气线相连接,输出端的O2.1接口与液压站启动灯(57)的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.2接口与液压站停止灯(58)的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.3接口与程序启动灯(59)的X1接口采用电气线相连接,输出端的O2.4接口与程序停止灯(60)的X1接口采用电气线相连接；数据采集卡(54)安装计算机(48)的主板卡槽中。
10.一种电液伺服进给系统可靠性试验方法，其特征在于，所述的电液伺服进给系统可靠性试验方法的步骤如下：
1)保持试验环境温度恒定为20摄氏度，电液伺服进给系统可靠性试验装置在试验环境中放置大于12小时；
2)在控制系统中设定加载油缸(3)的输出力为0，模拟工作台(13)上不放置工业砝码(14)，根据设定的测试程序，利用激光干涉仪(39)检测电液伺服进给系统在空载状态下的定位精度和重复定位精度，确定为电液伺服进给系统的精度指标允许公差；
3)在控制系统中设定加载油缸(3)的力为波形n，在模拟工作台(13)上放置与试验要求等质量的工业砝码(14)；可靠性试验开始计时，电液伺服进给系统推动模拟工作台(13)根据设定的试验程序在有效行程之间往复循环，通过激光干涉仪(39)测量实际位移并实时传输至计算机(48)，其中：波形n主要包括直线波、梯形波、正弦波、三角波、方波与随机波；
4)计算机(48)利用数据处理程序(55)根据通过数据采集卡(54)采集到的激光干涉仪(39)的检测数据，计算出模拟工作台(13)的实际位置与控制系统指令位置之差，差值若超出精度指标的允许公差，则判定该电液伺服进给系统精度失效，记为一次精度失效故障；计算机(48)还记录非精度失效的其他故障数据，如：液压站(22)中油温过高、油路堵塞、漏油现象、系统压力不足、系统压力过高与液压元件损坏的故障；
5)若电液伺服进给系统发生故障后，则停止此次可靠性试验，计算机(48)计算出此次试验连续无故障工作时间T(i)；若到达以定时截尾试验的时间后，电液伺服进给系统仍未出现精度失效或其他故障，也停止此次可靠性试验；
6)根据设定不同加载油缸力的波形n，重复上述1)～5)的步骤；
7)通过数据处理程序(55)统计电液伺服进给系统在不同的加载力下的连续无故障工作时间T(i)，计算出该电液伺服进给系统的可靠度函数R(t)、失效率函数λ(t)和平均故障间隔时间MTBF，以及根据试验数据分析加载力与电液伺服进给系统精度的变化规律，来评价该电液伺服进给系统的可靠性水平。
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