[發(fā)明專利]一種數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210358649.1
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102866669A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 姚金勇;賈宇;張坤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發(fā)明涉及一種數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，具體是用于檢驗MTBF（平均故障間隔時間）和獲取可靠性數(shù)據(jù)、故障信息等的可靠性鑒定試驗中各試驗條件的確定以及整體方案的評估與確定，該方案可以快速簡單地給出針對數(shù)控系統(tǒng)可靠性試驗的條件和方案，便于試驗迅速展開。屬于數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)測及評估技術領域。

背景技術

數(shù)控機床是現(xiàn)代制造技術的基礎裝備，其技術水平高低是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志，而數(shù)控機床的可靠性是機床質量的關鍵。數(shù)控系統(tǒng)作為各類數(shù)控機床的控制中樞，其結構主要包括控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)三大部分。數(shù)控系統(tǒng)在運行和使用過程中的可靠性，直接關系到數(shù)控機床的整體水平和運轉效能，影響整個機床的可靠性。在實際的使用中，數(shù)控系統(tǒng)的故障往往會引起較嚴重的后果和經濟損失。

數(shù)控系統(tǒng)的可靠性評定需要通過可靠性鑒定試驗的方法來進行，可靠性鑒定試驗可以檢驗數(shù)控系統(tǒng)的MTBF（平均故障間隔時間）和獲取可靠性數(shù)據(jù)、故障信息等。目前，對于MTBF要求在10000h以上的高指標數(shù)控系統(tǒng)，其MTBF指標驗證在實施上困難較大，試驗時間周期長。當前數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗的條件與方案并沒有合適的評估和確定方法，需要從包括溫度、濕度、振動等在內的各種條件細節(jié)指標與數(shù)控系統(tǒng)自身結合來進行試驗條件與方案的確定。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，它可以在數(shù)控系統(tǒng)的實際可靠性鑒定試驗中得以實施，同時可以快速簡單地給出具體的條件指標和實施步驟，便于試驗迅速展開。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術解決方案是：一種數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，該方法充分反映其在實際使用中遇到的主要環(huán)境條件和工作條件。環(huán)境條件和工作條件的綜合稱為試驗剖面。對大量典型數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場工作環(huán)境和工作條件進行實測，再將實測數(shù)據(jù)按照有關標準進行分析和統(tǒng)計處理得到的試驗剖面是最有針對性的可靠性試驗條件。當無法按照這種方式得到數(shù)控系統(tǒng)運行的環(huán)境條件和工作條件時，可在分析數(shù)控系統(tǒng)、結構組成特點的基礎上，采用有關標準給出的環(huán)境條件和工作條件來合成試驗剖面。

本發(fā)明一種數(shù)控系統(tǒng)可靠性鑒定試驗條件與方案的評估確定方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：環(huán)境條件的確定

數(shù)控系統(tǒng)的可靠性試驗涉及的環(huán)境條件主要包括溫度、濕度和振動3類。GB/T26220-2010的4.4.1節(jié)給出了數(shù)控系統(tǒng)的環(huán)境要求和標準，包括：其所屬的機械電氣設備安全類標準GB?5226.1-2008、調速電氣系統(tǒng)相關的GB/T?12668.1-2002、GB/T12668.2-2002和用于可編程控制器的IEC?61131-2:2007。由于這些標準的環(huán)境條件并不統(tǒng)一，當將這些標準涉及的產品組合起來作為單個系統(tǒng)進行試驗時，需要對數(shù)控系統(tǒng)具體情況進行綜合分析，對標準給出的條件進行剪裁確定試驗條件，或參考一般性的用于固定使用在有氣候防護場所設備的可靠性試驗標準GB?7288.2-87來確定環(huán)境條件。

以下是根據(jù)上述內容確定了三種不同的環(huán)境條件：

（1）溫度：數(shù)控系統(tǒng)應能正常工作在預期使用環(huán)境空氣溫度為5℃~40℃范圍內，考慮到中國氣候帶分布南北方差異，可放寬到0℃~55℃，對于非常熱的環(huán)境（如熱帶氣候、鋼廠、造紙廠）及寒冷環(huán)境，則可能有額外的要求。

（2）濕度：當數(shù)控系統(tǒng)最高溫度為40℃，相對濕度不超過50%時，其中電氣設備應能正常工作。溫度低則允許高的相對濕度（如20℃時為90%）。

（3）振動：GB?5226.1-2002要求應通過選擇合適的設備，將數(shù)控系統(tǒng)中的電氣設備遠離振源安裝或采取附加措施，以防止（由機械及其有關設備產生或實際環(huán)境引起的）振動、沖擊和碰撞的不良影響。

步驟二：工作條件的確定

工作條件包括產品現(xiàn)場工作中主要的電源環(huán)境（電應力）、功能模式、輸入信號、負載條件的組合。其中電源環(huán)境的電壓變化范圍為額定值的-15%~10%。頻率變化范圍為49~51Hz。功能模式中應根據(jù)產品的技術條件或使用說明書所規(guī)定的全部功能確定功能模式。功能轉換可以由操作者直接控制，也可以靠程序信號自動控制。對于輸入信號，根據(jù)產品技術條件或使用說明書確定典型測試程序。程序應體現(xiàn)產品所規(guī)定的功能輸入信號為典型零件的加工程序。對于負載條件，要按實際工作情況來確定，以最后輸出到電氣執(zhí)行元件為止進行計算。電氣執(zhí)行元件也可采用模擬負載。

步驟三：試驗方案第一部分的確定

可靠性鑒定試驗首先實施可靠性組合環(huán)境應力試驗。