兰勇 ，邹国杰 ，贾平 ，曹治勇 ，罗红 ，丛会文 ，孙承秋

（1.成都飞机工业集团有限公司，四川 成都 610092；2.青岛前哨风动工具制造技术有限公司，山东 青岛266045）

0 引言

目前，随着经济的发展，回转类测试设备的发展相当迅速，各种转速各种功率的产品层出不穷[1]，但是目前市面上的测功机功能较单一，测试范围窄，多数设备仅能对中速工具进行较准确测试， 而对低速工具和高速工具不能精确测量，甚至不能进行测试[2]。 所以导致市售的测功机不能满足工厂的要求。

根据国标GB/T8421-2008《凿岩机械与气动工具性能试验的方法》标准的规定，我们研发了一种功能齐全的新型回转类测试设备，能完成各种转速的回转类工具功率的测定。

1 新型回转类测试设备的结构特点

功能齐全的新型回转类测试设备借鉴了原有的功率测试技术[3]，克服了现有技术的不足，实现了测试和控制的模块化。该设备包括两个测试台和一个控制台， 两个测试台共用一个控制台，可以尽可能的提高控制系统的利用率，节省成本和空间。测试与控制分体设计可以避免测试时的剧烈震动对控制系统的影响，以保证测试精度。

低速测试台可测试400 -2000 r/min 的工具的功率，中高速测试台可测试2000-30000 r/min 的工具的功率。 具体可根据工具转速的实际情况，按档位测试。 中高速测试台还可测量工具空载时的转速。

1.1 低速测试台的结构特点

如图1 所示， 低速测试模块由磁粉控制器、磁粉制动器、转速转矩传感器、支撑杆和测头组成，其中磁粉控制器在箱体内部，另三者之间通过弹性连接轴进行连接，并固定在测试台的桌面上。 测头的另一侧还有夹持工具的工装，起到固定工具的作用，且可以前后、上下移动，能够确保被测工具与测头同心，避免了手持工具测试时的不同心引起震动，影响测试的准确性。 磁粉控制器固定在箱体内的平板上， 并与磁粉制动器相连。

图1 回转类测试设备低速测试台正面图

1.2 中高速测试台的结构特点

图2 回转类测试设备中高速测试台正面图

如图2 所示，中高速测试台由空载测速模块和加载测试模块组成。空载测速模块包含磁敏开关、磁环、测试轴、支架，其磁环固定在支架的测试轴上，磁敏开关直接固定在支架上，支架通过螺栓固定在桌面上。加载测试模块包括一个阻滞器，一个力臂压杆，一个力传感器、一个测速装置和一个由步进电机和调压器构成的加载单元。加载测试模块也是由磁敏开关、磁环、测试轴、支架组成，其磁环固定在阻滞器的测试轴上，磁敏开关通过螺栓固定在阻滞器的支架上。阻滞器通过力臂压杆施加在力传感器上，力传感器同样通过螺栓固定在测试台的桌面上。中高速测试模块也配有工装夹具。

对应于测试台桌面上的阻滞器，在测试台内部有它的加载单元。其步进电机固定在调压器的上部，并通过齿轮转动带动调压器，使其电压增大或减小。

1.3 控制台的结构特点

图3 回转类测试设备控制台正面图

控制台包括一套西门子的PLC 模块[4]，由北京亚控组态王编写的上位机软件和轴加载控制单元。PLC 模块主要有ST224XP.PLC、称重模块、运动控制模块、 扩展I/O 口模块和A/D 模块组成； 组态王编写的上位机软件包括工作测试界面、数据管理界面和数据查询界面等，由显示器显示； 轴加载控制单元包含PLC 脉冲输出和步进电机驱动器。另外控制台还有多个继电器和保护装置，以保证设备安全性。

2 新型回转类测试设备的工作原理

测试低速工具时，将工具夹在工装上，工具转动带动转速转矩传感器转动，PLC 发出指令，磁粉控制器驱动磁粉制动器输出与指令成正比的阻力作用于转速转矩传感器，传感器输出转速和扭矩信号给PLC，根据公式求出被测工具的功率。

图4 新型回转类测试设备的工作原理框图

测试中高速工具时， 被测工具通过连接轴，带动涡流阻滞器[5]转动。测试开始后，PLC 单元输出脉冲控制步进电机转动，电机的转动驱使电压调压器电压升高，整流后施加在阻滞器上，给被测工具施加阻力，并通过力传感器和称重模块把反作用力检测出来并在PLC 地址VD110 显示。

光电编码器同步输出被测设备的转速脉冲，PLC 接收脉冲并通过高速计数程序在VD120 上显示出来。PLC 根据转化后的功率公式求出即时功率，并通过比较程序得出最大功率，同时形成测试曲线在上位机上显示。

3 结束语

新型回转类测试设备是我们自主研发的回转类工具测试设备，首先它具有测试范围广的特点；其次两个测试台共用一个控制台，既提高了资源利用率，又节省了空间和成本，测试与控制的分体设计可以避免测试中的震动对控制系统的影响； 再次低速测试台采用磁粉控制原理，而中高速采用涡流加载原理， 能够合理的扬长避短； 最后测试台基于PLC 和组态的设计可对测试结果做出合理的分析和处理。

[1]王建祖.我国气动工具产业技术发展趋势的分析[J].凿岩机械气动工具，2014（2）.

[2]李宗帅，董春，刘颜.国内外电力测功机发展现状[J].电机与控制应用，2007（）.

[3]宋延善.回转式气动工具特性综合测试台简介[J].凿岩机械气动工具，1990（1）.

[4]向晓汉.西门子 S7-200PLC 完全精通教程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[5]田颖，曾贤波，卢青春.电涡流测功机控制器控制算法研究[J].内燃机工程，2005（6）：58-60.