1、5、机器人系统可靠性分析及提高可靠性对策 工业机器人系统的自动化程度高，结构复杂，在伺服系统中更是集中大量不同规格品种、不同电压等级和控制功率的电子和电力器件，因此，对整个系统的可靠性提出了更高要求，而机器人系统的控制系统的可靠性主要取决于弱电电子器件组成的控制部分的性能。所谓可靠性就是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。机器人系统的可靠性与使用环境、工作条件、运行情况和维护保养有关，还与各个组成单元自身的可靠性有关。机器人系统的技术含量非常高，机械零部件配合精度高，制造工艺复杂，控制系统电路复杂，必须适应要求的工作环境，如高温、高湿、高风尘、强振动等条件下运行，这就要求机器
2、人系统各零部件保持良好的可靠性。工业机器人系统的可靠性可用可靠度来R表示，R=R1*R2*R3；R为整个机器人系统的可靠度。R1为机械部分的可靠度，R2为控制部分的可靠度，R3为接口部分的可靠度。为了提高整个机器人系统的可靠性，必须合理使用设备，杜绝超负荷加工，对其工作环境进行监控。另外对设备的组成部分进行分析，提高各组成部分的可靠性，找出薄弱环节，加强维护保养，合理配置备件。二、工业机器人系统维护（1）磨损的种类 相互接触的物体表面在相对运动的过程中，表面层材料发生不断损失的现象称为磨损。根据磨损延长时间的长短可分为自然磨损和事故磨损两类。造成事故磨损原因是由以下因素造成的：机器构造有缺陷，
3、零件材料质量低劣，零件制造加工不良，零部件或机器装配及安装不正确，违反机器的安全技术操作规程和润滑规程，修理不良或修理质量不高以及其它意外原因等。而在一般情况下，当自然磨损到限后没有及时修理，则是发生事故磨损的主要原因。1、磨损与润滑基础知识（2）润滑1）润滑剂的作用a.冷却散热作用。防止由于摩擦生热使零件温度上升，导致粘着磨损和腐蚀磨损加剧，甚至烧坏橡胶密封圈或轴瓦等事故。b.密封保护作用。润滑油脂能有效隔离潮湿空气中的水分、氧和有害介质侵蚀，也可防止内部介质的泄漏，润滑脂还能防止水湿、灰尘、杂质侵入摩擦副。c.洗涤污垢作用。摩擦副运动时会产生磨粒，以及外界杂质、尘砂等都会加剧摩擦面的磨损，
4、强制液体循环润滑可将其磨粒带走，减少或避免磨损。d.减少摩擦和磨损。由于润滑膜可减少两运动件间的摩擦因子，所以会减少零件的磨损消耗，同时还能起到阻尼作用和吸振作用，从而延长设备寿命，减少功耗，改善设备的运转特性。2)润滑剂的种类 润滑剂按状态分可分为液体（润滑油）、半固体（润滑脂）、固体和气体润滑剂四类。润滑油 润滑油又称稀油，它的物化特性有良好的流动性、低的凝固点、适当的黏度、良好的耐负荷性能、良好的耐挤压和抗磨性、良好的抗腐蚀性和防锈性；有一定的精制程度；灰分、残炭及酸值小；好的热稳定性，不易挥发、不易着火，要有高的燃点和闪点；好的抗氧化安全性，不易老化变质；好的离水性、抗乳化性；要有一定
5、的抗泡性。润滑油外观质量检查要点如表4-4所示.表4-4润滑油外观质量检查要点颜色变化劣化原因及预测油 脏劣化原因及预测新油颜色变深氧化劣化有类似烧焦味受热劣化发黑混入磨粒有刺激性臭味金属惰性化剂的劣化浑浊混入水分有沉淀物混入异物 有泡沫混入不同油种润滑油的选择原则a.在充分保证机器摩擦件安全运转的条件下，为减少能量消耗应优先选用粘度小的润滑油。b.在高速负荷条件下工作的摩擦零件应选用粘度小的润滑油，而在低速重负荷条件下工作的摩擦件应选用粘度大的润滑油。c.环境温度低时应选用粘度小的润滑油，反之则应选用粘度大的润滑油；高温条件下应选用闪点高的润滑油；低温条件下应选用凝固点低的润滑油。d.冲击、
6、振动以及往复运动、间歇运动等对于形成油膜不利，故应选用粘度较大的润滑油或选用润滑脂或固体润滑剂以保证可靠润滑。e.摩擦副配合间隙小的应选用粘度小的润滑油，表面加工精度高的工作面应选用粘度小的润滑油。f.机械循环条件下选用粘度较小的润滑油，间歇加油时应选用粘度略大的润滑油；垂直润滑面，外露齿轮、链条、钢丝绳等应选粘度较大的润滑油。g.若无合适牌号的润滑油时，可选用相近牌号的润滑油代用或掺合使用，代用时只能选略大于规定粘度的润滑油，掺合时则尽量不选用两种不同性质、不同厂牌和有添加剂的油掺合。润滑脂 润滑脂又称为干油，是一种半固体状的润滑剂，它是由矿物油等润滑液体与稠化剂混合而成的一种具有胶体结构的
7、塑性润滑剂。润滑脂的选择原则：a.高速轻负荷条件下选针入度大的润滑脂；冲击、振动、间歇工作条件下选用针入度小的润滑脂。b.冬季或低温条件下，应选用低凝固点和低粘度油调制的润滑脂；夏季或高温条件下应选滴点高的润滑脂。c.配合间隙大且表面粗糙时选用针入度小的润滑脂，反之选用针入度大的润滑脂。d.环境条件：潮湿条件下一般应选用钙基润滑脂，而高温条件下一般应选用钠基润滑脂。固体润滑剂 可做固体润滑剂的物质很多，有金属、金属化合物、无机物、有机物等，其中最常用的有二硫化钼和石墨润滑剂。二硫化钼润滑剂，是一种呈铅灰色至黑色光泽的粉末，其特点是具有良好的润滑性、附着性、耐温性、抗压减磨性及抗氧化抗化学腐蚀性
8、等优点，对于在高速、高温、高负荷、低温及有化学腐蚀的环境条件下工作的设备，均有优异的润滑效果。目前生产的二硫化钼润滑剂有：粉剂、水剂、油剂、油膏、润滑脂、蜡笔等固体成膜剂。设备的润滑的“五定”：定点、定质、定量、定期、定人。使用润滑油质量监控技术：选定重点设备和用油量大的设备，确定油质化验项目，如运动粘度、水分、酸值、水溶性酸碱和机械杂质等，确定合理的换油指标，制定具体项目指标，定期进行抽样化验分析（一般可每3个月进行一次），然后判断是否要更换，对于新设备和重要精密设备也可通过目测后，对换油周期适当延长或缩短化验周期。2、维修保养基础知识(1)机械零件的失效和机械故障机械失去工作能力称为故障，
9、机器零件丧失规定的工作能力称为失效。机械的故障和零件的失效是分不开的。由于零件正常磨损或物理化学变化引起的零件变形、断裂、蚀损等使零件失效而引起的故障，此类故障也叫做自然故障。1）零件的磨损磨损是零件失效的最主要和普遍的形式。2）零件的变形机器在工作过程中，由于受力的作用，使零件的尺寸和形状发生改变的现象叫变形。金属的变形包括弹性变形和塑性变形。3）零件的断裂零件在外力载荷作用下，首先发生弹性形变，当载荷所引起的应力超出弹性极限而继续增加时，材料可能产生塑性形变，最后应力超过强度极限时发生断裂。4）蚀损零件在循环接触应力作用下表面发生的点状剥落称为疲劳点蚀；零件受周围介质的化学及电化学作用使表
10、层金属发生的破坏称为腐蚀；零件在温度变化和介质作用下表面产生针状孔洞，并不断扩大称为穴蚀。疲劳点蚀、腐蚀和穴蚀统称为蚀损。（2）机械故障的消除（修复）方法 对于人为的事故性故障的消除主要靠提高使用、管理、维修人员素质，加强责任心的方法来达到。而对自然故障则只能通过调整和修理的方法来达到，通常主要有以下一些方法：1）主要恢复配合性质的修理方法 调整法 一般利用调整螺栓紧度或调整垫片厚度来恢复配合件原有的配合关系，修理时不用对配合件进行加工(或只进行刮研)，而只用增加垫片或调整垫片厚度的方法使其恢复到原始配合间隙。修理尺寸法 在进行修理时对配合件中较贵重零件进行机械加工恢复其几何形状，同时得到一个
11、新的尺寸，然后将配合件中另一个磨损的零件废弃而更换一个新的与经过加工的零件相配合的零件，使该配合件的配合间隙恢复到初始间隙，如修轴换轴瓦，修缸套换活塞等都是。这种修理方法要考虑零件结构上能够加工的可能性和零件修理后允许的机械强度,在此前提下应尽量增加修理次数；另一方面为了便于备品备件的供应其修理尺寸应加以标准化。补充零件法（附加零件法）此法对于配合件的每个零件均予加工整形，并对其中的一个零件给以合理的缩径或扩孔，然后在其中补充一个同样材料或质量更高的衬套，以过盈压入或螺纹拧入或焊至原零件上，然后加工至配合尺寸，使配合性质达到要求。2）既恢复配合性质又恢复零件形状和尺寸的修理方法 焊接修复法 金
12、属焊接是借原子间的扩散和连接作用使分离的金属焊件牢固地结合成整体的，根据焊接设备不同，焊接有气焊和电焊等，许多断裂和磨损零件多半是采用补焊和堆焊方法修复的，有些零件在焊后再经过车、磨削加工，以达到恢复原几何形状和尺寸。补铸法 滑动轴承的巴氏合金磨损到限后，将残余合金熔渠去，重新浇铸上新的巴氏合金的工艺过程叫做补铸法。用此法可以完全恢复旧滑动轴承的性能标准。电镀（电刷镀、电涂镀）法 电镀是利用直流电通过电解液时发生电化学反应，实现金属在镀件表面上沉积的过程。喷涂和喷焊 喷涂是把熔化的材料微粒用高速气流喷敷在已经准备好的粗糙零件的表面上，形成一层比较牢固的机械结合层。喷焊工艺是在喷涂工艺基础上发展
13、起来的，它是将喷涂层再行重熔处理，而在零件表面获得一层类似堆焊性能的涂层。粘接与粘补法 粘接是利用粘接剂与零件之间所起的化学、物理和机械等综合作用力来粘接零件或粘补零件的裂纹、孔洞、磨损等缺陷的一种修复工艺。（3）机械的拆卸、装配、清洗和检验 1)机械的拆卸 拆卸前的准备工作 a、工作场地要宽敞明亮、平整、清洁。b、拆卸工具准备齐全，规格合适。c、按不同用途准备好放置零件的台架、分隔盆、油桶等机械的拆卸的基本原则a、根据机型和有关资料能清楚其结构特点和装配关系，然后确定分解拆卸的方法、步骤。b、正确选用工具和设备，当分解遇到困难时要先查明原因，采取适当方法解决，不允许猛打乱敲,防止损坏零件和工
14、具，更不能用量具、钳子代替手锤而造成损坏。c、在拆卸有规定方向、记号的零件或组合件时，应记清方向和记号，若失去标记应重新标记。d、为避免拆下的零件损坏或丢失，应按零件大小和精度不同分别存放，按拆卸顺序摆放，精密重要零件专门存放保管。e、拆下的螺栓、螺母等在不影响修理的情况下应装回原位，以免丢失和便于装配。f、按需拆卸，对个别不拆卸即可判断其状况良好的可不拆卸，一方面可节约时间和劳力，另一方面可避免拆装过程中损坏和降低零件装配精度。但对需拆卸的零件一定要拆，不可图省事而马虎了事，致使修理质量得不到保证。2）机械的装配 机械装配工艺是决定机械修理质量得重要环节，因此必须做到：被装配的零件本身必须达
15、到规定的技术要求，任何不合格的零件都不能装配。为此零件装配前必须经过严格检验。必须选择正确的配合方法以满足配合精度的要求。机械修理的大量工作是恢复相互配合件的配合精度，可采取选配、修配、调整等方法来满足这一要求。配合间隙需考虑热胀的影响，对于由不同膨胀系数的材料构成的配合件，当装配时的环境温度于工作时的温度相差较大时，由此引起的间隙改变应进行补偿。2）机械的装配 机械装配工艺是决定机械修理质量得重要环节，因此必须做到：被装配的零件本身必须达到规定的技术要求，任何不合格的零件都不能装配。为此零件装配前必须经过严格检验。必须选择正确的配合方法以满足配合精度的要求。机械修理的大量工作是恢复相互配合件
16、的配合精度，可采取选配、修配、调整等方法来满足这一要求。配合间隙需考虑热胀的影响，对于由不同膨胀系数的材料构成的配合件，当装配时的环境温度于工作时的温度相差较大时，由此引起的间隙改变应进行补偿。3）机械的清洗与检验机械的清洗 a.清除油污油污是油脂和尘土、铁锈等的粘附物，它不融入水，但融入有机剂。除用机械法去污外，还可用化学法或电化学法去除。化学除油污法,包括有机溶剂除油污（如汽油、煤油、柴油、丙酮等）和碱性溶液除油污（如苛性钠、碳酸钠、硅酸钠磷酸钠等）。碱性溶液除油污清洗时提高溶液温度和进行搅拌能加快除油效果，一般可加热到80左右，洗后应用热水冲洗，并用压缩空气吹干。电化学除油污法，利用电解
17、时两电极产生气泡的机械搅拌和剥离作用使油脂脱离零件表面的方法叫电化学除油污法。该法有速度快，效率高，除油彻底等优点。机械的检验 检验的内容如下：a.零件检验 包括零件的几何精度检验，如零件的尺寸、形状；零件表面质量的检验：如表面粗糙度、表面损伤及其它缺陷等；零件的力学性能检验：如零件的强度、硬度、零件的平衡性，弹簧的刚度等；零件隐藏缺陷的检验：如空洞、加渣、微观裂纹等。b.装配检验 如零件与零件的相对位置、配合件的间隙或过盈量；并列轴间的平衡度、前后轴间的同轴度等等。c.整机检验 整机检验即整机技术状况的检验。包括机械的工作能力，动力经济性能等，检验的方法有检视法、测量法、探测法等。检视法，此
18、法仅凭眼看、手摸、耳听来检验和判断，简单可行，应用广泛，又分为目测法、敲击法、比较法等。目测法是对零件表面损伤如毛糙、沟槽、裂纹、刮伤、剥落（脱皮）、断裂以及零件较大和明显变形、严重磨损、表面退火和烧蚀等都通过目视或借助放大镜观察确定。还有像刚性联轴节的漆膜破裂、弹性联轴器的错位、螺纹连接和铆接密封添漆膜的破裂等也可用目测判断。敲击法是对于机壳类零件不明显的裂纹、轴承合金与底瓦的结合情况等，可通过敲击听音清脆还是沙哑来判断好坏。比较法是用新的标准零件与被检测的零件相比较来鉴定被检零件的技术状况。如弹簧的自由长度、链条的长度、滚动轴承的质量等等。测量法，零件磨损或变形后会引起尺寸和形状的改变，或
19、因疲劳而引起技术性能（如弹性）下降等。可通过测量工具和仪器进行测量并对照允许标准，确定是否继续使用，还是待修或报废。例如对滚动轴承间隙的测量、温升的测量、对齿轮磨损量的测量、对弹簧弹性大小的测量等。探测法，对于零件的隐藏缺陷特别是重要零件的细微缺陷的检测，对于保证修理质量和使用安全具有重要意义，必须认真进行，主要有渗透显示法、荧光显示法、探伤法等。渗透显示法是将清洗干净的零件浸入煤油中或柴油中片刻，取出后将表面擦干，撒上一层滑石粉，然后用小锤轻敲零件的非工作面，如果零件有裂纹时，由于震动使浸入裂纹的油渗出，而使裂纹处的滑石粉显现黄色线痕。荧光显示法是先将被检验零件表面洗净，用紫外线灯照射预热10分钟，使工件表面在紫外线灯下观察呈深紫色，然后用荧光显示液均匀涂在零件工作表面上，即可显示出黄绿色缺陷痕迹。探伤法是磁粉探伤检验、超声波检验、射线照相检验。主要用来测定零件内部缺陷及焊缝质量等。
