传动轴试验机的研制

　　传动轴是机械动力系统的重要部件，在制造工艺中，经过摩擦焊后联成一体的传动轴必须对焊缝强度进行静扭测试，以检验焊缝的焊接强度，杜绝有假焊、虚焊、焊接裂缝等缺陷的不合格产品流入下道工序，从而保证产品质量.本文介绍的轴静扭自动测试装置是对传动轴进行静扭测试的专用设备.

　　1 设备构成

　　TULIP 静扭测试机由拆装机构、减速器及床身组成的机械平台、扭矩传感器、伺服电机及驱动器、实现运算及控制的工控机等四个系统组成，如图1所示。

　　计算机选择被测轴工件代号，并设置相应参数.然后将被测轴用快速装夹机构固定在被测位置，启动操作按钮.根据规定的测试程序，发出指令.伺服电机带动工件旋转，消除间隙.开始自动加载，直到扭矩传感器显示规定扭矩值.伺服电机停止转动，进入保持扭矩状态，经过规定时间保持载荷，然后下降到放松状态.如果工件合格，计算机显示合格指示并画出工件承载扭矩—扭角曲线.如不合格，发出报警，同时显示承载扭矩—扭角曲线图，并自动记录.

　　1.1 机械平台

　　静扭测试范围最大值为 5000N·m，采用承载能力大，稳定性好的整体翻砂铸件床身，全长 3m，宽度 0.5m，根据人机关系原理设计，床身高为 0.7m，根据承载能力、导向精度、制造成本的综合考虑，采用宽式矩形导轨组合结构，侧导向面用镶条调整间隙.

　　为满足试件在 10s 内达到规定的扭矩值，选用扭矩可任意设定，稳定性好的松下 MDMA 系列(中惯量)伺服电机和住友重机械减速器(减速比为 195的摆线针轮减速器)，将扭矩扩大到静扭测试最大值5000N·m，满足静扭试验机的动力要求.

　　为满足快速更换被测零件品种的适应性要求，尽量降低工人劳动强度，使装拆快捷、方便，设计了适应不同被测轴类型的快速更换扭转夹头，将被测轴小端的花键直接插入夹头的阴花键中，通过手动操纵机构，拨叉一滑套的移动将棱圆插头移入被测件阴棱圆孔中，手动操纵轻便、省力、快捷.

　　1.2 伺服系统

　　该系统采用松下(Panasonic)公司的交流伺服电机及驱动器，功率为 5kW，额定扭矩为 23.8N·m，最大扭矩为 71.4N·m，额定转速为 2000r/min.配有噪声滤波器.该伺服电机力矩大，体积较小，可靠性高，输出力矩稳定.其与本身带有的增量式编码器配合使用，位置控制精度高，力矩控制精度与扭矩传感器的精度相当.

　　1.3 抗干扰措施

　　主电路系统有隔离变压器，噪声滤波器，电抗器进行隔离和吸收干扰信号.伺服电机驱动器内部的控制电路采取了隔离措施.工控机所有的数据输入输出卡均采用光电藕合器隔离，增强抗干扰性能.伺服驱动器、工控机均装在封闭的金属壳内，起到屏蔽作用;外壳接入大地线，这样可把电场和磁场的干扰引入大地.