(1重庆凯瑞汽车试验设备开发有限公司 重庆 401122;2中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆 401122)
摘要：针对市场需求，开发了一种高速低扭万向节花键磨损试验台。该试验台是进行万向节及万向节花键的磨损试验等专用测试设备，该试验台具有结构合理、操作方便、系统稳定可靠等特点。
关键词：万向节 花键磨损 试验台
1系统总体构成
高速低扭万向节花键磨损试验台由机械系统、电气系统和软件系统三大部分组成。电气系统负责给试验台提供动力，并实时采集试验数据。软件系统起监控和控制作用，保证试验台正常运转。机械系统是试验台的基础，它和其他两大系统协调工作才能完成各项试验项目。
2机械系统
机械系统可分为驱动电机、加载齿轮箱系统、封闭齿轮箱系统、直线运动机构、润滑和冷却系统、液压动力单元、传感器标定系统、辅件。驱动电机是试验台的运转动力源。机械封闭系统主要起封闭功率的作用，其中液压加载器主要为传动轴试验提供加载扭矩。直线运动机构主要为传动轴试验提供摆动角度和花键伸缩量。液压动力单元负责向传动轴提供加载力矩所需的液压源，同时为直线运动机构提供液压油源，并可实现自动加载、卸载等功能。润滑和冷却系统负责保障机械封闭系统正常工作。传感器标定系统用于对扭矩传感器进行校正。
.png)
图一 机械架构示意图
2.1驱动电机
驱动电机采用西门子交流异步伺服电动机，具有优良的调速特性，调速平滑、方便、范围宽广，电机具有过载能力大，能承受频繁的冲击负载，能实现频繁的无极快速启动、制动和反转，能满足各种生产过程自动化系统、不同的特殊运行特点要求。
2.2加载齿轮箱系统
加载齿轮箱系统主要由加载齿轮箱、液压式加载器、扭矩传感器等组成。加载齿轮箱生产厂家为行业内知名厂家，采用SKF轴承，传动平稳，效率高。加载齿轮箱与样件连接处采用高强度联轴器，留有足够的操作空间。
2.3液压式加载器
特殊设计的加载马达轴向尺寸较短，降低悬臂质量，降低高速旋转时的弯曲载荷。通过液压伺服阀控制加载扭矩，可加载正弦波和斜波等波形，加载扭矩采用远程闭环控制。液压集流环用于对旋转摆动作动器提供需要的压力油，与加载器一体设计。选用进口高压旋转液压集流环，保证系统密封可靠。液压集流环外置进回油管路，结构紧凑。
2.4封闭齿轮箱系统
封闭齿轮箱起功率封闭作用。封闭齿轮箱与样件连接处有足够强度的联轴器保证运行稳定性，留有足够的样件安装空间，样件安装简便易操作。封闭齿轮箱可在工作平台上纵向调整位置，采用电机+减速机+丝杆的移动方式，移动距离≥500mm，调整好为之后用螺母锁紧。
2.5液压伺服作动器
液压伺服作动器用于推动直线运动机构往复运动进行万向节和花键的磨损试验或将直线运动机构锁止在任意需要的位置，在试验台量程范围内，进行万向节磨损试验。液压伺服作动器是直线运动机构的核心部件，作用是把试验台液压系统的液压能转换为试验所需的机械能，试验台通过作动器输出试验力。本系统共有30kN液压伺服作动器1套，作动器行程±350mm。液压伺服作动器由作动器本体、伺服阀块组、无间隙关节轴承、液压管路连接元件等部分组成。液压伺服作动器采用双出杆活塞对称结构，液压作用在具有同等截面的活塞两端。液压伺服作动器内置位移传感器用于测量试验位移，实现位移闭环控制。伺服阀采用MOOG电液伺服阀。作动器活塞杆采用静压轴承密封式。液压伺服作动器振幅极限位置设计液压缓冲区，避免运行失控对作动器产生损伤。
2.6液压动力单元
液压动力单元主要有四通道液压伺服系统组成，同时可供给高速低扭万向节花键磨损试验台和低速高扭万向节花键磨损试验台，主要为直线运动机构和为液压液压式加载器提供动力。液压动力单元采用恒压伺服油源进行供油。油源系统最大流量200L/min。通过两组并联口连接，后期可扩展到更大流量。液压动力单元由油箱、柱塞泵及电动机、阀体、滤清器、储能器、手动溢流阀、冷却器、加热器、稳压分油器等构成。
泵站按标准模块化单元设计制造，性能稳定，维护保养方便简单。油箱配置温度传感器、连续液位计、注油空滤、精密过滤器及回油过滤器等辅助器件。配置中继稳压模块，与作动器相连。液压油源采用节能设计方案，可以最大程度节省用户能源消耗。在低功率输出的工况下，能够自适应变量输出，降低系统能耗。综合节能60%以上。极大的为用户节约使用成本。采用多个模块化电机泵组构成整个系统。可选择性开启泵组数量，有效节约能源消耗。整套油源系统具有温度、液位、压力、堵塞监控及报警及保护功能。采用静音设计，油泵电机组整体浸没在油箱中，结构紧凑，占地面积小。无需额外建设隔音泵房，液压系统可直接放置于普通试验室内，可以有效节省用户基建成本。
结语
高速低扭万向节花键磨损试验台采用万向节花键作为试验产品，通过扭矩传感器、专用齿轮箱以及传动装置与驱动加载系统连接，构成完整的试验系统。该试验系统配备有润滑系统、冷却系统、液压动力单元等辅助设施，结合测量控制系统和相关软件系统，使整个试验台具有操作简便、工作可靠及维护方便的特点，可以根据用户需求灵活多变的完成各项试验项目。