方向盤扭轉彎曲疲勞耐久試驗機

1. 裝置概述

1.1. 基本資訊

裝置名稱✘│✘◕◕：方向盤扭轉彎曲疲勞耐久試驗機

此試驗機是按客戶要求定製的非標方向盤疲勞試驗機✘↟₪，參考QC_T 563-2014 汽車轉向盤技術要求及試驗方法 5.14☁✘☁、5.15和5.16.1☁✘☁、5.16.2試驗標準│•。主要用於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✘│✘◕◕：1200×850×1500（mm）（可根據實際需要調整）│•。

控制櫃尺寸✘│✘◕◕：800×600×1800（mm）

1.2.2.     伺服電動缸

1)     數量✘│✘◕◕：2套；（也可以選擇4套電缸）

2)     行程✘│✘◕◕：200mm；

3)     最大出力✘│✘◕◕：2000N；

1.2.3.     負荷感測器

1)     數量✘│✘◕◕：2套；

2)     靜態使用範圍✘│✘◕◕：20~2000N（可根據方向盤受力點半徑換算成扭矩）；

3)     疲勞使用範圍✘│✘◕◕：20~1000N（可根據方向盤受力點半徑換算成扭矩）；

4)     測量精度✘│✘◕◕：±1%│•。

1.2.4.     取樣頻率

1000Hz│•。

1.2.5.     AD轉換精度

16位│•。

1.2.6.     試驗頻率

0~3Hz（取決於試樣的剛性）

1.2.7.     試驗波形

可進行位移控制或者負荷控制下的正弦波☁✘☁、三角波☁✘☁、梯形波等標準波形│•。

1.2.8.     電源

單相AC 220V 5kW│•。

1.3. 效能特點

1)     使用電動伺服缸進行動作控制；

2)     特殊開發的試驗夾具✘↟₪，保證了樣品受力位置準確（特別針對扭轉試驗）；

3)     開放的試驗設定✘↟₪，可搭配外部夾具進行任意試驗的組合；

4)     完善的保護機制✘↟₪，採用伺服扭矩限制取樣監控✘↟₪，防止發生超載意外；

5)     計算機系統出現故障時可自行切斷伺服電動缸供電✘↟₪，保護裝置及試樣；

6)     高效全資料儲存✘↟₪，不丟失試驗過程中任一時刻的資料；

7)     可設定各種監測狀態監測試樣是否滿足繼續試驗要求；

8)     所有器件選型都保障在伺服電機過載功率下也不會損壞裝置；

2. 裝置組成

該裝置主要由鋁平臺☁✘☁、鋁型材框架☁✘☁、導軌☁✘☁、方向盤安裝底座☁✘☁、試樣夾具☁✘☁、電動缸（含松下伺服電機及伺服驅動器）☁✘☁、和測量控制系統(研華工控機☁✘☁、美國NI多功能卡✘↟₪，美國世銓負荷感測器☁✘☁、德國NOVO位移感測器)等組成│•。

裝置參考圖片

2.1. 鋁平臺

平臺鋼性好☁✘☁、重量輕☁✘☁、強度高☁✘☁、表面光潔☁✘☁、平整度好☁✘☁、同方向無色差☁✘☁、不生鏽☁✘☁、美觀│•。

2.2. 鋁合金框架

框架元件主要由鋁合金型材搭建而成│•。工業鋁型材表面經過氧化後✘↟₪，外觀非常漂亮✘↟₪，且耐髒✘↟₪，一旦塗上油汙非常容易清洗✘↟₪，質量輕☁✘☁、光潔度好☁✘☁、強度高☁✘☁、剛性高│•。

2.3. 伺服電動缸

在閉環控制模式下電動缸控制精度可達到0.01mm│•。且具有噪音低✘↟₪，節能✘↟₪，乾淨✘↟₪，高剛性✘↟₪，抗衝擊力✘↟₪，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執行✘↟₪，防護等級可以達到IP66│•。最重要的是電動缸在複雜的環境下工作只需要定期的注脂潤滑✘↟₪，並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後服務成本│•。具有更環保✘↟₪，更節能✘↟₪，更乾淨的優點│•。

電動缸採用松下伺服電機進行驅動✘↟₪，其特點有✘│✘◕◕：高效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│•。而且即使設定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│•。

2.4. 測量控制系統

測量控制系統由上位機軟體和下位機NI多功能卡共同完成│•。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│•。

2.4.1.     研華工控機

採用標準工控機箱IPC-610L（300W電源）✘↟₪，主機板AIMB-763VG(5個PCI槽2個PCIE槽2串一併一個網口)/CPUE5300/2G/500G/DVD/KB/MS/一年上門兩年質保,工業級母板✘↟₪，前端配備2個 USB✘↟₪，機箱前面板上的系統狀態 LED 指示燈可顯示電源☁✘☁、硬碟和系統電壓的執行情況✘↟₪，過濾內吹冷卻風扇 可在整個機箱內維持正的空氣迴圈│•。由於這些特點✘↟₪，使得 IPC-610擁有很強的防干擾☁✘☁、防塵☁✘☁、防震☁✘☁、防擾流的能力│•。

2.4.2.     美國NI多功能卡

採用NI多功能卡PCI-6221│•。其特點有✘│✘◕◕：

Ø  可溯源至NIST的校準證書, 70多個訊號調理選項

Ø  16位, 250 kS/s, 16路模擬輸入

Ø  2路16位模擬輸出 (833 kS/s); 24路數字I/O線; 32位計數器

Ø  關聯 (Correlated) DIO (8條時鐘線, 1 MHz)

2.4.3.     負荷感測器

採用美國世銓感測器✘↟₪，專用設計的拉壓兩用感測器✘↟₪，可滿足不同精度的試驗要求✘↟₪，精度高✘↟₪，失真小✘↟₪，效能穩定可靠✘↟₪，抗側向力好✘↟₪，量程範圍廣✘↟₪，安裝使用方便│•。

3. 軟體系統

Ø 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；

Ø 試驗曲線圖形實時顯示；

Ø 負荷☁✘☁、位移☁✘☁、時間等可清零；

Ø 試驗資料以二進位制形式儲存✘↟₪，使得讀寫速度遠遠高於資料庫形式✘↟₪，且大大提高連續記錄資料量✘↟₪，提高軟體長時間執行穩定性✘↟₪，減少軟體儲存故障率；

Ø 可以隨時檢視任意試驗記錄的每一點的位移☁✘☁、負荷等資料✘↟₪，包括斷裂時的負荷值☁✘☁、位移值和曲線圖形；

Ø 可以方便的設定試驗負荷☁✘☁、位移☁✘☁、次數和頻率✘↟₪，每個試驗迴圈時的負荷☁✘☁、位移峰值記錄在資料庫中；

Ø 異常狀態的報警✘│✘◕◕：斷裂☁✘☁、鬆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✘↟₪，裝置會自動報警並停機；

Ø 生成試驗報告✘↟₪，列印資料結果✘↟₪，完善的資料輸出功能；