方向盘扭转弯曲疲劳耐久试验机

1. 设备概述

1.1. 基本信息

设备名称：方向盘扭转弯曲疲劳耐久试验机

此试验机是按客户要求定制的非标方向盘疲劳试验机，参考QC_T 563-2014 汽车转向盘技术要求及试验方法 5.14、5.15和5.16.1、5.16.2试验标准。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：1200×850×1500（mm）（可根据实际需要调整）。

控制柜尺寸：800×600×1800（mm）

1.2.2.     伺服电动缸

1)     数量：2套；（也可以选择4套电缸）

2)     行程：200mm；

3)     出力：2000N；

1.2.3.     负荷传感器

1)     数量：2套；

2)     静态使用范围：20~2000N（可根据方向盘受力点半径换算成扭矩）；

3)     疲劳使用范围：20~1000N（可根据方向盘受力点半径换算成扭矩）；

4)     测量精度：±1%。

1.2.4.     采样频率

1000Hz。

1.2.5.     AD转换精度

16位。

1.2.6.     试验频率

0~3Hz（取决于试样的刚性）

1.2.7.     试验波形

可进行位移控制或者负荷控制下的正弦波、三角波、梯形波等标准波形。

1.2.8.     电源

单相AC 220V 5kW。

1.3. 性能特点

1)     使用电动伺服缸进行动作控制；

2)     特殊开发的试验夹具，保证了样品受力位置准确（特别针对扭转试验）；

3)     开放的试验设定，可搭配外部夹具进行任意试验的组合；

4)     完善的保护机制，采用伺服扭矩限制采样监控，防止发生超载意外；

5)     计算机系统出现故障时可自行切断伺服电动缸供电，保护设备及试样；

6)     高效全数据存储，不丢失试验过程中任一时刻的数据；

7)     可设定各种监测状态监测试样是否满足继续试验要求；

8)     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；

2. 设备组成

该设备主要由铝平台、铝型材框架、导轨、方向盘安装底座、试样夹具、电动缸（含松下伺服电机及伺服驱动器）、和测量控制系统(研华工控机、美国NI多功能卡，美国世铨负荷传感器、德国NOVO位移传感器)等组成。

设备参考图片

2.1. 铝平台

平台钢性好、重量轻、强度高、表面光洁、平整度好、同方向无色差、不生锈、美观。

2.2. 铝合金框架

框架组件主要由铝合金型材搭建而成。工业铝型材表面经过氧化后，外观非常漂亮，且耐脏，一旦涂上油污非常容易清洗，质量轻、光洁度好、强度高、刚性高。

2.3. 伺服电动缸

在闭环控制模式下电动缸控制精度可达到0.01mm。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。

2.4. 测量控制系统

测量控制系统由上位机软件和下位机NI多功能卡共同完成。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。

2.4.1.     研华工控机

采用标准工控机箱IPC-610L（300W电源），主板AIMB-763VG(5个PCI槽2个PCIE槽2串一并一个网口)/CPUE5300/2G/500G/DVD/KB/MS/一年上门两年质保,工业级母板，前端配备2个 USB，机箱前面板上的系统状态 LED 指示灯可显示电源、硬盘和系统电压的运行情况，过滤内吹冷却风扇 可在整个机箱内维持正的空气循环。由于这些特点，使得 IPC-610拥有很强的防干扰、防尘、防震、防扰流的能力。

2.4.2.     美国NI多功能卡

采用NI多功能卡PCI-6221。其特点有：

Ø  可溯源至NIST的校准证书, 70多个信号调理选项

Ø  16位, 250 kS/s, 16路模拟输入

Ø  2路16位模拟输出 (833 kS/s); 24路数字I/O线; 32位计数器

Ø  关联 (Correlated) DIO (8条时钟线, 1 MHz)

2.4.3.     负荷传感器

采用美国世铨传感器，专用设计的拉压两用传感器，可满足不同精度的试验要求，精度高，失真小，性能稳定可靠，抗侧向力好，量程范围广，安装使用方便。

3. 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 可以随时查看任意试验记录的每一点的位移、负荷等数据，包括断裂时的负荷值、位移值和曲线图形；

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；