方向盤高頻彎曲扭轉試驗臺

1.      設備概述

1.1. 基本信息

設備名稱：方向盤高頻彎曲扭轉試驗臺

此試驗臺是按客戶要求定制的非標方向盤高頻疲勞試驗機，主要用于檢驗方向盤在扭轉疲勞強度、彎曲疲勞強度的作用下，方向盤抵抗扭轉疲勞、彎曲疲勞強度耐久的能力。

1.2. 技術指標

1.2.1.     外形尺寸

主機外形尺寸：800×700×1600（mm）（根據實際需要尺寸可調整）。

控制柜尺寸：800×600×1000（mm）

1.2.2.     測試項目：

彎曲疲勞、扭轉疲勞；

1.2.3.     測試工位：

單工位（2通道）

1.2.4.     高頻伺服電動缸

1)     數量：2套；

2)     行程：200mm；

3)     最大出力：1500N；

4)     最大速度：250mm/s。

1.2.5.     負荷傳感器

1)      數量：2只；

2)      負荷：2000N

3)      精度：±1%F·S。

1.2.6.     位移傳感器

1)     類型：伺服電機編碼器；

2)     測量精度：±0.5%F·S。

1.2.7.     采樣頻率

2000Hz。

1.2.8.     AD轉換精度

16位。

1.2.9.     試驗頻率

0~10Hz(頻率受測試樣件剛度限制，高頻試驗時試驗樣件的剛性需要滿足要求，加載波形為正弦波)

1.2.10.  電源

單相交流AC 220V 2kW。

1.3. 性能特點

1)     使用高頻電動伺服缸及高頻控制器進行動作控制（正弦波）；

2)     試驗夾具保證了樣品受力位置準確；

3)     具有過載保護、軟件設定保護及斷電保護；

4)     高效全數據存儲，不丟失試驗過程中任一時刻的數據；

5)     可設定各種監測狀態監測試樣是否滿足繼續試驗要求；

6)     所有器件選型都保障在伺服電機過載功率下也不會損壞設備；

7)     所有主要部件及板卡均采購自市場上主流品牌，后期維護操作簡單，維護費用低廉。

2.      試驗機組成

該試驗機由工業鋁型材框架、試驗底平臺、方向盤安裝底座（彎曲和扭轉共用一套工裝，只需要簡單的操作即可實現不同試驗時方向盤的安裝，既提高工作效率又節省成本。）、方向盤夾具（彎曲和扭轉共用，解決更換夾具的不便）、導軌、高頻伺服電缸、傳感器、控制柜、電腦、測量控制系統等組成。

2.1. 高頻電動缸

在閉環控制模式下電動缸控制精度高，且具有噪音低，節能，干凈，高剛性，抗沖擊力，超長壽命，操作維護簡單等特點。電動缸可長時間在惡劣環境下運行，防護等級可以達到IP66。最重要的是電動缸在復雜的環境下工作只需要定期的注脂潤滑，并無易損件需要維護更換，比液壓系統和氣壓系統減少了大量的售后服務成本。具有更環保，更節能，更干凈的優點。

電動缸采用松下伺服電機進行驅動，其特點有：高性能的實時自動調整增益，根據負載慣重的變化，與自適應濾波器配合，從低剛性到高剛性都可以自動調整增益。而且即使設置的振動頻率和濾波器的數值不確切，也不會導致不穩定狀況。

電缸的滾珠絲杠采用中國臺灣品牌是經過研磨加工制造，具有精度高，運行噪音低，硬度高等特點。

2.1. 測量控制系統

測量控制系統由上位機軟件和下位機美國NI硬件共同完成。控制系統經過外部接線控制伺服電動缸和拖動部分完成試驗。

該測量控制系統采用美國NI控制器作為核心元件，配合板內模擬量輸入、模擬量輸出、數字輸入輸出等功能，實現了整個控制系統控制響應快，控制穩定性好，控制精度高等特點。該控制器是一款單板嵌入式控制器，集成了實時處理器、用戶可重構FPGA和數字I/O，可用于高級控制和監測應用，具有兩個千兆以太網連接器、兩個RS-232串口、一個RS-485端口、一個CAN端口、16個16位模擬輸入、4個16位模擬輸出和16個DIO端口。

電氣拖動系統依托于控制柜，是整臺設備電力輸出和電氣邏輯控制的核心。所有信號的線材連接都在此部分完成，其在關鍵部位使用高品質屏蔽電纜有效減輕伺服電機運動時對控制信號和采樣信號的干擾。

采用標準控制柜放置筆記本、NI控制器、伺服控制系統、電氣拖動系統等，整體布局整齊，防塵性能好，為系統提供平穩、安全的運行環境。

1.      軟件系統

? 試驗時可選擇顯示負荷-位移、負荷-時間或者位移-時間曲線圖形，能自動記錄試驗狀態；

? 試驗曲線圖形實時顯示；

? 負荷、位移、時間等可清零；

? 試驗數據以二進制形式存儲，使得讀寫速度遠遠高于數據庫形式，且大大提高連續記錄數據量，提高軟件長時間運行穩定性，減少軟件存儲故障率；

? 可以方便的設置試驗負荷、位移、次數和頻率，每個試驗循環時的負荷、位移峰值記錄在數據庫中；

? 異常狀態的報警：斷裂、松動用位移變大來判定；當位移超過設定目標 值時判定試驗出現異常狀態，設備會自動報警并停機；

? 生成試驗報告，打印數據結果，完善的數據輸出功能；