方向盘高频弯曲扭转试验台

1.      设备概述

1.1. 基本信息

设备名称：方向盘高频弯曲扭转试验台

此试验台是按客户要求定制的非标方向盘高频疲劳试验机，主要用于检验方向盘在扭转疲劳强度、弯曲疲劳强度的作用下，方向盘抵抗扭转疲劳、弯曲疲劳强度耐久的能力。

1.2. 技术指标

1.2.1.     外形尺寸

主机外形尺寸：800×700×1600（mm）（根据实际需要尺寸可调整）。

控制柜尺寸：800×600×1000（mm）

1.2.2.     测试项目：

弯曲疲劳、扭转疲劳；

1.2.3.     测试工位：

单工位（2通道）

1.2.4.     高频伺服电动缸

1)     数量：2套；

2)     行程：200mm；

3)     最大出力：1500N；

4)     最大速度：250mm/s。

1.2.5.     负荷传感器

1)      数量：2只；

2)      负荷：2000N

3)      精度：±1%F·S。

1.2.6.     位移传感器

1)     类型：伺服电机编码器；

2)     测量精度：±0.5%F·S。

1.2.7.     采样频率

2000Hz。

1.2.8.     AD转换精度

16位。

1.2.9.     试验频率

0~10Hz(频率受测试样件刚度限制，高频试验时试验样件的刚性需要满足要求，加载波形为正弦波)

1.2.10.  电源

单相交流AC 220V 2kW。

1.3. 性能特点

1)     使用高频电动伺服缸及高频控制器进行动作控制（正弦波）；

2)     试验夹具保证了样品受力位置准确；

3)     具有过载保护、软件设定保护及断电保护；

4)     高效全数据存储，不丢失试验过程中任一时刻的数据；

5)     可设定各种监测状态监测试样是否满足继续试验要求；

6)     所有器件选型都保障在伺服电机过载功率下也不会损坏设备；

7)     所有主要部件及板卡均采购自市场上主流品牌，后期维护操作简单，维护费用低廉。

2.      试验机组成

该试验机由工业铝型材框架、试验底平台、方向盘安装底座（弯曲和扭转共用一套工装，只需要简单的操作即可实现不同试验时方向盘的安装，既提高工作效率又节省成本。）、方向盘夹具（弯曲和扭转共用，解决更换夹具的不便）、导轨、高频伺服电缸、传感器、控制柜、电脑、测量控制系统等组成。

2.1. 高频电动缸

在闭环控制模式下电动缸控制精度高，且具有噪音低，节能，干净，高刚性，抗冲击力，超长寿命，操作维护简单等特点。电动缸可长时间在恶劣环境下运行，防护等级可以达到IP66。最重要的是电动缸在复杂的环境下工作只需要定期的注脂润滑，并无易损件需要维护更换，比液压系统和气压系统减少了大量的售后服务成本。具有更环保，更节能，更干净的优点。

电动缸采用松下伺服电机进行驱动，其特点有：高性能的实时自动调整增益，根据负载惯重的变化，与自适应滤波器配合，从低刚性到高刚性都可以自动调整增益。而且即使设置的振动频率和滤波器的数值不确切，也不会导致不稳定状况。

电缸的滚珠丝杠采用中国台湾品牌是经过研磨加工制造，具有精度高，运行噪音低，硬度高等特点。

2.1. 测量控制系统

测量控制系统由上位机软件和下位机美国NI硬件共同完成。控制系统经过外部接线控制伺服电动缸和拖动部分完成试验。

该测量控制系统采用美国NI控制器作为核心元件，配合板内模拟量输入、模拟量输出、数字输入输出等功能，实现了整个控制系统控制响应快，控制稳定性好，控制精度高等特点。该控制器是一款单板嵌入式控制器，集成了实时处理器、用户可重构FPGA和数字I/O，可用于高级控制和监测应用，具有两个千兆以太网连接器、两个RS-232串口、一个RS-485端口、一个CAN端口、16个16位模拟输入、4个16位模拟输出和16个DIO端口。

电气拖动系统依托于控制柜，是整台设备电力输出和电气逻辑控制的核心。所有信号的线材连接都在此部分完成，其在关键部位使用高品质屏蔽电缆有效减轻伺服电机运动时对控制信号和采样信号的干扰。

采用标准控制柜放置笔记本、NI控制器、伺服控制系统、电气拖动系统等，整体布局整齐，防尘性能好，为系统提供平稳、安全的运行环境。

1.      软件系统

Ø 试验时可选择显示负荷-位移、负荷-时间或者位移-时间曲线图形，能自动记录试验状态；

Ø 试验曲线图形实时显示；

Ø 负荷、位移、时间等可清零；

Ø 试验数据以二进制形式存储，使得读写速度远远高于数据库形式，且大大提高连续记录数据量，提高软件长时间运行稳定性，减少软件存储故障率；

Ø 可以方便的设置试验负荷、位移、次数和频率，每个试验循环时的负荷、位移峰值记录在数据库中；

Ø 异常状态的报警：断裂、松动用位移变大来判定；当位移超过设定目标 值时判定试验出现异常状态，设备会自动报警并停机；

Ø 生成试验报告，打印数据结果，完善的数据输出功能；