NZP4000型电液伺服扭转疲劳试验机的开发博采国际电液伺服动态试验机公司的开发制造经验，采用“单元化、模块化、标准化”开发理念，电液伺服动态试验机的关键单元、关键的配套元件选用国际、国内同类产品的产品。大大提高了系统的稳定性和可靠性，系统的关键单元和元件均采用当今技术制造，整个试验系统的整体性能与国际动态试验机公司产品技术水平相当，该试验台主要用于各种承受扭矩类零部件的动......
一、方案描述：
NZP4000型电液伺服扭转疲劳试验机主要由主机（含伺服摆动作动器）、恒压伺服泵站11.112(110L/min)、中继蓄能滤油模块、 全数字单通道伺服控制器DTC—200s、配套试验软件以及其它附件组成。系统控制原理框图如图所示。
设备使用环境要求：
a） 在室温5—45℃，相对湿度不大于90%的条件下；
b） 在稳固的基础和无震动的环境中水平安装；
c） 周围无腐蚀性介质；
d） 在无明显电磁场干扰的环境中；
e） 电源电压波动范围不超过额定值的±10%；
f） 电源 380V，50Hz；220V，50Hz；
g） 配置流量不小于200L/min，压力为0.3Mpa的冷却循环水装置；
h） 为了方便试验操作以及维修，试验机周围应留有一定的空间。
1、 主机：主机为卧式结构，伺服摆动作动器安装于主机一端。外观照片如图3，图4为用户使用现场照片。
1.1、 主机为机床卧式结构，操作方便。保证足够的机械强度和刚度。
1.2、 伺服摆动作动器两侧通过多层叠加在一起的弹性钢片安装于平台的一端，伺服摆动作动器输出端配置卸荷轴承座，共同保护伺服摆动作动器免受免轴向作用力造成的损伤。
1.3、 尾座两侧同样通过多层叠加在一起的弹性钢片安装于平台的一端，弹簧钢片安装于可调整转角的转动平板上（可用于汽车半轴CV节在不同角度下的扭转疲劳试验），转动平板安装于可滑动平板，可滑动平板安装于主机平台上的T型槽上，可以沿T型槽移动，实现试验空间的调整以适应不同尺寸的试件的试验，试验空间调整结束，采用T型螺栓将尾座刚性固定于主机平台上。
1.4、 尾架安装扭矩传感器，扭矩传感器配置国产航天701研究所（或长沙湘仪公司同类产品）产品。
1.5、 伺服摆动作动器尾端通过弹性联轴器安装角度传感器。
1.6、 摆动作动器输出端、扭矩传感器输入端均通过法兰盘与被测试件连接，通过更换连接法兰盘，可适用于不同种类、规格的试件。
2、伺服摆动作动器22.503：全新理念设计制造的新型伺服摆动作动器。
2.1、 单元化、标准化、模块化设计的伺服摆动作动器具有低阻尼、高响应、高寿命、大间隙设计的特点，设计理念与MTS公司Series 215 &216Rotary Actuators 等同。
2.2、 伺服摆动作动器的密封元件采用进口德国伺服作动器专用高速密封元件。
2.3、 伺服摆动作动器活塞杆的支撑打破传统设计，采用非金属支撑、大间隙设计，具有高速不烧结自润滑的特点。
2.4、 伺服摆动作动器振幅极限位置设计液压缓冲区，避免运行失控产生损伤。
2.5、 伺服摆动作动器输出端配置卸荷轴承座，能够抵抗试件变形时产生的轴向作用力，伺服摆动作动器与机架采用柔性连接，两侧采用多层叠加在一起的弹性钢片弹性支撑，避免在试验过程中来自试样轴向变形对伺服摆动作动器的损伤。
2.6、 配置国产高响应试验机专用伺服阀 (7Mpa下流量为95L/min)。
2.7、 配置角度传感器用于测量作动器转动角度。
2.8、 转轴与过渡联结盘采用的连接方式，进一步提高动态响应性能。
2.9、 具有扭矩和角度两路闭环控制回路。
3、恒压伺服泵站11.112：泵站主要由底板、油箱、油泵电机组、阀块、管路、冷却系统等部分组成。用于提供试验机工作的动力。
3.1、 泵站油箱采用全封闭设计，可有效防止外界杂质进入液压系统对液压油的污染。油箱材料内壁采用特殊工艺处理，可有效防止金属腐蚀对液压油产生的污染。
3.2、 油泵、电机组配置采用串联双弹性支撑方式，进一步减少泵站噪音。
3.3、 油泵采用低噪音直线共轭内啮合齿轮泵。直线共额内啮合齿轮泵特点：在液压行业被喻为“磨损的油泵”，用于高、精、尖液压系统。国际上几大公司把它作为品牌产品来开发和推广，以确保在液压行业的地位。与叶片泵、柱塞泵相比，直线共额内啮合齿轮泵低噪音、无脉动、长寿命等性能。低噪音：直线共额内啮合齿轮泵其特性为特殊齿轮设计，齿轮齿廊为直线，齿圈齿廓为直线共额线，工作时几乎没有困油区，即使在高速运转，音频仍平稳平和。长寿命：直线共额内啮合齿轮泵其长寿命特性取决于耐磨性，内部机械表面及各功能零件之间有一层油膜保护层，几乎没有磨损，即使使用一般液压油，也不易磨损机件。另外，采用双级加压承担压力差的原理，在增加工作压力的同时，也改善了泵工作条件，延长泵的使用寿命；
3.4、 由主溢流阀、蓄能器、副主溢流阀、副溢流阀和换向阀、精密滤油器组成的高低压软切换液压模块用于控制泵站输出压力；
3.5、 泵站具有低压启动、高压切换的工作模式，可有效减轻液压系统的冲击，并有安全保护阀，用于防止误操作对液压系统造成的损伤；
3.6、 泵站配置直列式水冷却器（冷却水用户自备），用于液压系统冷却；
3.7、 泵站配置双电接点温控表，液位控制计；具有油温（低于10ºC、高于55ºC）、液位、滤油器堵塞报警和停车保护功能
3.8、 泵站流体连接件均配置美国派克PARKER公司液压管件和高压胶管，保证系统无泄漏；
图5 恒压伺服泵站照片
4、中继蓄能滤油模块：模块配置过滤精度为0.003mm黎明（引进德国贺德克技术）精密滤油器、进回油蓄能器（中英合资奉化奥莱尔），模块安装于主机的摆动作动器一侧，用于消除系统工作时产生的脉动和对伺服阀进油提供高精度过滤，以保护伺服阀免收污染。
5、全数字单通道伺服控制器DTC—200s主要技术指标：
5.1控制通道数量：1个，每个通道包括试验扭矩和角度两个闭环控制回路，具有控制模式无扰平滑切换功能。
5.2闭环控制数据刷新频率为6kHz；
5.3控制器A/D、D/A分辨率为16位；
5.4信号发生频率范围：0.01Hz～25Hz；
5.5信号发生器波形：正弦波、三角波、方波、锯齿波、随机波；
5.6控制精度：静态控制精度精度典型值一般为0.5％FS，动态控制精度典型值一般为0.5％FS；
5.7两级伺服阀驱动单元；
5.8远程液压泵站控制功能；
5.9计数器容量：108；
5.10其它必要的I/O输入输出单元：四个模拟输入、四个模拟输出接口；四个数字输入、四个数字输出接口（选配）；
5.11具有过载保护、试样断裂保护、极限参数设置、试验次数设置等功能；
6电液伺服动态试验机（系统）控制软件PowerTestV3.0-J
系统管理软件PowerTestV3.0-J01C：该软件是整个全数字伺服控制器工作的基础，其主要功能是管理控制系统的硬件资源、定义传感器、数字控制参数调整、设置保护，显示当前控制模式、液压和函数发生器状态以及传感器标定，并且提供双踪数字示波器、数字伺服阀电流表和6块数字电压表用于试验数据实时显示。图7是单通道试验助手系统管理软件的主界面图，图8是双通道试验助手系统管理软件的主界面图。图9是示波器界面图，图10是数字电压表界面图。
6.1、软件使用环境为WindowsXP，中文操作界面；
6.2、用户可方便的从操作界面设置各种试验功能和试验参数的设置，如自定义系统参数、设定试验频率，扭转方向，高/低载荷，循环次数等。
6.3、软件带有实时图形显示及编辑功能，试验数据实时自动采集、记录并实时显示各种试验曲线；
6.4、软件具有故障极限设定、自动诊断故障等功能，并具有零点漂移的修正功能；
函数发生器软件PowerTestV3.0-J02C：该软件主要用于恒幅动态试验，例如恒幅疲劳试验，恒幅疲劳裂纹扩展试验等。函数发生器软件会自动对控制量(例如载荷)的峰谷值进行跟踪修正，以保正在整个试验过程中，每个峰值的动态误差典型值为±0.5%FS，试验时操作人员可以动态地改变峰值、谷值和频率，也能进行人工或自动信号保持，如果自动信号保持循环数间隔被设置，则试验循环数每增加一个循环数间隔，软件就会自动把信号保持在设定的水平上，以方便于某些试验数据的测量(如目测裂纹长度)。软件可选的波形有正弦波、三角波和方波。试验结束后，软件会将一些重要的数据存盘，例如试验载荷、频率、循环数和试验时间等。该软件也可进行简单的静
态试验。图11是函数发生器软件主界面图。
多功能试验软件PowerTestV3.0-J07C（类似美国MTS公司793.10MPT软件）：该软件是一个柔性强，功能全的试验软件，用户可以用其设计特殊的试验方法，却不需要编程。此软件将伺服控制器具备的各种控制功能、数据采集功能和其他的一些辅助功能都以图标的方式做在了一个面板上，用户可以将这些功能图标用鼠标拖放到试验定义面板中，并将其按照用户需求随意组合起来，就可以按照用户自定义的试验方法进行试验。该软件可用于随机谱试验。该软件具有开放式的系统结构，方便用户可以对系统做进一步的扩展；
7、其它配置及必要附件：
7.1所有液压管件、高压胶管均采用进口美国派克PARK公司产品（恒压伺服泵站至中继蓄能滤油分油模块高压胶管标准配置5米），以保证整个系统无渗漏油现象和试验环境的清洁。
7.2根据设备采购方提供的被试件图纸设计加工试验连接件一套。
7.3配置用于冲洗泵站和作动器的冲洗附件，便于用户定期更换液压油进行液压系统清洗。
7.4配置用于标定扭距传感器的加载标定装置以及液压千斤顶，便于设备的验收和用户随时对设备进行精度校验。
7.5随机免费赠送精密滤油器滤芯五只，便于用户定期更换液压油进行液压系统清洗。
8、安全保护功能：
8.1、系统具有各种参数报警及保护功能；
8.2、系统具有试样破坏保护功能；
8.3、系统具有液压系统温度、液位、滤油器报警、保护功能；
8．4、对于故障报警，计算机上能显示诊断结果，并有相应的声光报警装置
二、 NZP4000型电液伺服扭转疲劳试验机主要技术指标：
1、 动态扭矩：±4000Nm，允许冲击载荷不小于25k N•m
2、 示值精度：按1、10衰减倍数进行分档标定，示值精度每档20%起±0.5%；
3、 扭矩传感器示值精度：±0.2%FS；
4、 试验频率范围：0.01-15Hz；
5、 试验转角：±50°；
6、 示值精度：±0.5%，分辨率：0.1°；
7、 主要试验波形：正弦波、三角波、方波、斜波或其他外部输入波形；
8、 试验空间1500mm；
9、 具有两个闭环控制回路：角度、扭矩，可平滑无扰切换；
10、 具有试验参数极限保护功能；
11、 恒压伺服泵站规格：流量110L/min，21Mpa，电机功率45kW；
12、 角速度±300°/s (4Hz, ±12deg)；
13、 计数器容量：108。
三、NZP4000型电液伺服扭转疲劳试验机 其他配置及必要附件：
★ 配置用于标定传感器的标定工具；
★ 配置用于伺服作动器和恒压伺服泵站的冲洗附件；
★ 所有液压管件、高压胶管均采用进口产品，以保证整个系统无渗漏油现象；
★ 其他必要附件。
