滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法技术

本发明专利技术公开了一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，包括以下步骤：首先对可靠性加速试验中的故障进行障分类，利用确定的加权系数计算故障数；然后利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子；接着利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数；最后利用所有样本下的平均故障间隔时间对滚珠丝杠副的可靠性进行评价。本发明专利技术的基于加速寿命时间模型的滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，可有效解决当前有故障或无故障等的滚珠丝杠副可靠性问题，进而提高可靠性试验结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于可靠性设计试验领域，特别是一种滚珠丝杠副可靠性加速试评估验方法。
技术介绍
滚珠丝杠副是数控机床的核心功能部件，滚珠丝杠副的可靠性将直接影响整个数控系统的可靠性。高档数控机床的可靠性指标平均故障间隔时间(MTBF)已达数千小时，按照传统的试验技术对滚珠丝杠副进行试验，在投入一根试验样件时就需要数月甚至几年的时间才能完成试验，而在投入多根试验样件时，高昂的样件费用同样难以承受。因此，传统的可靠性试验方法已经不能满足滚珠丝杠副的要求，采用加大应力、缩短试验时间的可靠性加速试验技术已成为可靠性试验验证技术发展的必然趋势。经查阅相关资料发现，国内目前关于滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法的研究处于空白状态，具体表现为：缺乏有效的滚珠丝杠副可靠性试验方法、滚珠丝杠副故障分类和加权不清晰、缺乏有效的计算滚珠丝杠副平均故障间隔转数(MRBF)以及平均故障间隔时间(MTBF)的方法等。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，进而提高可靠性试验结果的准确性。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，包括以下步骤：步骤1、对可靠性加速试验中的故障进行分类，利用加权系数计算故障数；步骤2、利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子；步骤3、利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数；步骤4、确定所有样本下的平均故障间隔时间，完成对滚珠丝杠副的可靠性评价。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术提供一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，可有效解决当前有故障或无故障等的滚珠丝杠副加速可靠性试验结果的评价问题，进而提高可靠性试验结果的准确性；2)本专利技术对滚珠丝杠副的故障进行了详细分类并根据故障类别制订了相应的加权系数，保证了评价结果的准确性；3)本专利技术对于单应力或双应力水平下的滚珠丝杠副可靠性评价均使用；4)本专利技术使用平均故障间隔转数以及平均故障间隔时间两种指标评价滚珠丝杠副的可靠性，简单易行，科学合理。附图说明图1为本专利技术的滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法流程图。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，包括以下步骤：步骤1、对可靠性加速试验中的故障进行分类，利用加权系数计算故障数；具体是按照表1至表3的内容对滚珠丝杠副进行故障分类与加权。对于试验中发现的故障，根据故障现象，分析故障模式，进行故障分类，按照规定的加权系数计入故障数。不计入故障：对于误用故障、误操作故障，不得计入正常故障数据中。对于上表未列出的非滚珠丝杠副产品引发的关联故障不应计入故障数据，例如：联轴器故障、轴承故障、支撑单元故障。对于从属故障不重复计算。周期故障：对于周期故障在故障排除之前记录为一个故障，将每次试验中被测样本故障情况记录,对试验运行情况进行记录。判断所出现故障的可维修性，若属于可修复故障，及时维修后继续试验，记录维修时间、延误时间，修复时间不计入试验时间。若属于不可维修故障，中止该被测样本的试验，记录试验中止时间。对可靠性加速试验中的故障进行分类，具体如表1、表2所示：表1滚珠丝杠副故障分类表表2编号规则所述加权系数如表3所示：表3滚珠丝杠副故障加权表利用确定的加权系数计算故障数所用公式为：rj＝(2Pj×Ij+1)向上取整式中，rj为到规定的试验截止前，所有样本累计的第j个失效模式的失效总数；Pj为到规定的试验截止前，所有样本累计的第j个失效模式失效的发生次数；Ij为第j个失效模式的加权系数。步骤2、利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子所用公式为： L k = 60 n [ C a F w F a ] 3 × 10 6 ]]> G = L k 2 L k 1 = [ F a 1 F a 2 ] 3 ]]>式中，Lk为滚珠丝杠副的时间寿命，单位为h，n为滚珠丝杠副的转数，单位为r/min,Ca为滚珠丝杠副的额定动载荷，单位为N，F为滚珠丝杠副承受的轴向载荷，单位为N，Fw为载荷系数，取值范围为1.0～2.0，Fa1和Lk1为恒定应力加速寿命试验条件下的轴向载荷和寿命时间，Fa2和Lk2为实际工况下的轴向载荷和寿命时间，G为加速因子。步骤3、利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数所用公式为： MRBF j > 2 N * χ 0.90 2 ( 2 r j + 2 ) ]]> r j = Σ i = 1 m r ( j , i ) ]]> N * = Σ i = 1 m N i ]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对可靠性加速试验中的故障进行分类，利用加权系数计算故障数；步骤2、利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子；步骤3、利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数；步骤4、确定所有样本下的平均故障间隔时间，完成对滚珠丝杠副的可靠性评价。

【技术特征摘要】
1.一种滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对可靠性加速试验中的故障进行分类，利用加权系数计算故障数；步骤2、利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子；步骤3、利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数；步骤4、确定所有样本下的平均故障间隔时间，完成对滚珠丝杠副的可靠性评价。2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，其特征在于，步骤1中对可靠性加速试验中的故障进行分类，具体如表1、表2所示：表1滚珠丝杠副故障分类表表2编号规则零件编号零件失效模式编号失效模式A滚珠丝杠1结构失效(破损、断裂)B滚珠螺母2变形C滚动体3不能保持正常位置D滚珠循环装置4泄露E密封件5磨损F预紧元件6点蚀G润滑剂7变质H产品与外界连接件8表面质量损伤I滚动体保持结构9连接件松脱J其他10其他所述加权系数如表3所示：表3滚珠丝杠副故障加权表危害度加权系数备注IV1导致传动功能丧失的故障III0.8导致性能严重下降影响使用II0.5性能下降但不影响使用I0.2影响可以忽略利用确定的加权系数计算故障数所用公式为：rj＝(2Pj×Ij+1)向上取整式中，rj为到规定的试验截止前，所有样本累计的第j个失效模式的失效总数；Pj为到规定的试验截止前，所有样本累计的第j个失效模式失效的发生次数；Ij为第j个失效模式的加权系数。3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，其特征在于，步骤2中利用可靠性加速试验的载荷条件计算加速试验的应力加速因子所用公式为： L k = 60 n [ C a F w F a ] 3 × 10 6 ]]> G = L k 2 L k 1 = [ F a 1 F a 2 ] 3 ]]>式中，Lk为滚珠丝杠副的时间寿命，单位为h，n为滚珠丝杠副的转数，单位为r/min,Ca为滚珠丝杠副的额定动载荷，单位为N，F为滚珠丝杠副承受的轴向载荷，单位为N，Fw为载荷系数，取值范围为1.0～2.0，Fa1和Lk1为恒定应力加速寿命试验条件下的轴向载荷和寿命时间，Fa2和Lk2为实际工况下的轴向载荷和寿命时间，G为加速因子。4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副可靠性加速试验评估方法，其特征在于，步骤3中利用加速因子计算单应力或双应力水平的平均故障间隔转数所用公式为： MRBF j > 2 N * χ 0.90 2 ( 2 r j + 2 ) ]]> r j = Σ i = 1 m r ( j , i ) ]]> N * = Σ i = 1 m N i ]]> MRBF j > ...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯虎田，周长光，柯楠，欧屹，黄伟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32