高性能机电传动件与系统综合性能实验平台

1、高性能机电传动件与系统综合性能实验平台、配套仪器招标文件1用途及组成高性能机电传动件与系统综合性能实验平台用于测试减速器的效率、回差、刚度、传动精度、负载特性、温升，测试系统的动态负载特性、位置精度以及驱动电机耗电量等项目。高性能机电传动件与系统综合性能实验平台为单通道试验设备，该试验台由一套电动加载器（力矩电机）、扭矩和转速传感器、角度编码器、端面热电阻、计算机测控和数据处理系统、减速器驱动系统等组成。该试验台由交流伺服电机驱动被测减速器。数字电动机加载系统控制电动加载器实现静态和动态负载（不同梯度）模拟，保证转速和载荷反应灵敏。试验台以计算机测控和数据处理为核心，分别对电机驱动机构系统和电

2、动加载器进行控制，同时对采集的各种数据进行处理和分析。试验过程中，包括两种工作模式：一种是调速模式，即通过分别调节驱动电机的转速范围和电动加载器的加载范围，使减速器能够工作在空载、额定载荷以及过载状态下，以检验和测试减速器的效率、负载特性； 另一种工作模式是位置闭环模式，这一模式中位置闭环控制由电机控制放大器或驱动电机驱动系统实现，位置信号由计算机测控系统给定，根据给定的位置信号，由加载控制系统实现加载。加载包括静态加载和动态加载，通过动静态加载，可以完成系统回差、刚度、动态负载特性、位置精度等项目的测试。系统的测试精度主要通过传感器和二次仪表来体现，计算机只将各个参量的数据集成显示，而且各个

3、测试模块是相互独立的，因此各被测参量的精度主要由后面选用的传感器和二次仪表的精度来保证。电机角度编码器1温度传感器减速器扭矩仪2角度编码器2负载电机驱动器1驱动器2AD采集卡AD采集卡扭矩仪1电量测量仪计算机测控和数据处理系统(工控机)测温仪编码器计数卡编码器计数卡运动控制器工控机角度编码器3电量测量仪运动控制器真空高低温空间环境模拟试验装置图1 试验台测试原理图图2 试验台结构图2性能要求2.1试验对象（1） 谐波减速器、RV减速器、滤波减速器、滚珠丝杠减速器等。（2） 谐波减速器、RV减速器、滤波减速器输出轴与电机轴之间为垂直相交布置，谐波减速器、RV减速器、滤波减速器的传动比在80120

4、之间，减速器与电机之间的减速为锥齿减速一般在1.52.5之间，因此，总的传动比在120300之间；（3） 滚珠丝杠减速器输出轴与电机轴之间为垂直但可能不相交，滚珠丝杠减速器的传动比在80120之间，减速器与电机之间的减速为直齿轮副，减速比一般在1.52.5之间，因此，总的传动比在120300之间。2.2静态及恒定加载为使调速工作模式下，为驱动系统及减速器施加一个需要的负载转矩，静态及恒定加载范围10500N.m，加载误差不大于5% ；2.3 动态力矩加载在位置闭环方式下,为驱动系统及减速器施加一个需要的负载转矩; 动态力矩加载力矩梯度范围1 N.m/°20 N.m/° ,

5、在此范围内加载梯度连续可调，加载误差不大于5%；2.4 驱动系统(电机)性能(1) 电机转速范围: 06000rpm，在此范围内转速连续可调，速度误差不大于5%；(2) 电机额定输出扭矩不小于3 N.m，最大输出扭矩不小于5 N.m；(3) 电机机电时间常数不大于8 ms；2.5 减速器温度测量为测量驱动电机和减速器在带载情况下的温升情况，需要温度检测单元，温度测量范围-20200，测量误差不大于±2；2.6真空高低温空间环模试验装置技术要求：(1) 空间温度范围：60+80（负载）；(2) 容积448升、长700mm，外径800mm；(3) 空载常温时，真空度为1×10-

6、4Pa，抽气时间为5小时；(4) 空载-80时，真空度为5×10-5Pa；(5) 空载100时，真空度为5×10-3Pa；(6) 工作真空度：1.3×10-3 Pa (负载)；2.7角度检测精度、中心高及同轴度要求(1) 系统检测精度:不大于10”；(2) 角度检测精度:分辨率不大于5”；(3) 实验系统中心高的公差为±0.015，且整个实验系统的同轴度为0.03；2.8 过流保护要求加载及驱动系统应能够设置过流保护值，当加载系统或驱动系统耗电电流大于设置值时，应能够实现过流保护，及时报警并断开电源；电机驱动器自带过电流保护。2.9 电源及电流监控要求检

7、测加载及驱动系统的耗电量及电流变化情况，电流测量误差不大于0.2A;2.10 可靠性要求MTBF不小于20000h, 连续工作时间不小于72h;2.11 维修性要求试验台各部分应考虑能够方便的进行维修更换，如某一部分发生故障，应能及时定位并更换，平时维修时间不大于4h；2.12电磁兼容性要求 试验台符合电磁兼容性能要求。3 使用要求3.1 设备运行要求试验台体采用大理石基体，能够很好地隔离周围环境影响。3.2 人机界面技术方面要求驱动系统和加载器采用上下机位的工作模式。下位机完全受上位机控制，实时采集加载器位置反馈信号或减速器速度信号，控制力矩通道对驱动和减速器进行加载。用户对启动系统和加载器

8、的控制指令通过上位机输入，所以上位机必须拥有清晰、简洁、友好的人机交换界面。上位机软件功能大致分为运行管理，系统自检，数据采集与后处理，试验参数设置等部分。运行管理模块实现驱动和加载通道选择、进入、退出力矩闭环、急停等功能。系统自检模块实现对驱动和加载器电控部分关键点检测，并能够清晰表示检测结果和故障点。数据采集和后处理模块包括对驱动系统速度指令，加载器的力矩指令，反馈力矩和角位置的采集，保存和数据曲线的显示，同时要求在力矩加载过程中实现显示指令和反馈曲线。试验参数设置模块包括速度、力矩、角位置限位设定，各自都有独立的运行界面。界面风格要求简单明了，按照操作流程激活相关按钮，屏蔽无关按钮，防止

9、误操作。数据分析界面参考Origin。系统运行状态用图形显示，并在发生故障时发出报警声音。3.3 试验台应具备外部计量接口，方便定期检定。4 环境要求4.1 试验台工作温度范围为040。4.2 试验台贮存温度范围为-545。4.3 相对湿度为20%-80%。附表1 试验台主要设备及元器件推荐表序号部件厂家、品牌型号数量1转矩仪20Nm、500 Nm22AD采集卡PCI6123等13动力伺服电机及驱动器14负载力矩电机及驱动器15冷却水箱16运动控制器17角度编码器28编码器计数卡19端面热电阻误差±0.3，测量范围-150+300110AI-508经济型温度控制器测量精度：0.3级（0.3%FS+±1）111TE-PW智能电量测量仪精度等级：0.2212工业控制计算机213连轴器刚性联轴器，4个弹性联轴器，2个614轴承QJ 304 MA*615机械材料以图纸核算16大理石基座济南青，精