Jak spełnić wymagania normy IEC 60068-2-6, korzystając z systemu generatora drgań elektrodynamicznych

Abstrakcja
System generatora drgań elektrodynamicznych wykorzystuje zasadę wzbudzenia elektromagnetycznego do odtwarzania środowisk wibracyjnych w różnych praktycznych warunkach pracy, co pozwala na weryfikację odporności na drgania, stabilności operacyjnej i niezawodności działania komponentów oraz gotowych produktów przez cały cykl ich życia. Kompletny zestaw urządzeń jest wyposażony w dedykowany sterownik, który umożliwia spójny nadzór nad procedurami testowymi, regulację parametrów pracy oraz rejestrację i przechowywanie danych testowych. LISUN Niniejszy artykuł, którego celem badawczym jest elektrodynamiczny system wibracyjny LVD‑100KG (przed certyfikacją), ilustruje zasadę działania, konfigurację sprzętu oraz przebieg procesu testowania elektrodynamicznego systemu generatora wibracji. Analizuje on sposób przeprowadzania testów środowiskowych drgań sinusoidalnych określonych w normie IEC 60068‑2‑6 z wykorzystaniem tego systemu, a także wyjaśnia kluczowe kwestie dotyczące ustawiania parametrów, wymagań dotyczących montażu próbek, akwizycji danych i oceny wyników podczas testów, co stanowi praktyczne odniesienie do weryfikacji niezawodności wibracyjnej produktów elektrycznych i elektronicznych.

Wprowadzenie

Podczas produkcji, transportu, instalacji i długotrwałego użytkowania produkty elektryczne i elektroniczne są nieuchronnie poddawane okresowym drganiom mechanicznym. Ciągłe drgania mogą prowadzić do luzowania konstrukcyjnego, pękania spoin lutowanych, odłączania się złączy i spadku parametrów elektrycznych, co bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo i żywotność produktu. Jako podstawowa norma dotycząca badań środowiskowych, wydana przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (ICE), norma IEC 60068-2-6 jest odpowiednikiem normy GB/T 2423.10-2019 w Chinach. Określa ona kompleksową metodę wdrażania badań drgań sinusoidalnych w celu oceny zdolności próbek do wytrzymywania środowisk drgań sinusoidalnych i jest powszechnie stosowana w takich branżach, jak oprawy oświetleniowe, przemysłowe zespoły sterowania elektronicznego, podzespoły samochodowe i moduły magazynowania energii. Do wykonania badań określonych w normie wymagany jest dobrze dobrany system generatora drgań elektrodynamicznych. Tego typu urządzenia symulują warunki drgań za pomocą siły elektromagnetycznej w celu określenia odporności na drgania, stabilności i niezawodności różnych części i gotowych produktów w całym okresie ich eksploatacji. Wbudowany kontroler zarządza wszystkimi operacjami i umożliwia rejestrowanie i zapisywanie kompletnych danych testowych. LISUN LVD‑100KG Elektrodynamiczny wibracyjny system testowy Obejmuje dwie wersje: wibrator wibracyjny LVD‑100KG o czterech stopniach swobody oraz wibrator wibracyjny LVD‑100KG‑6D o sześciu stopniach swobody. Pierwszy z nich generuje drgania w kierunku pionowym i poziomym, natomiast drugi umożliwia niezależne drgania w osi pionowej, poziomej przód-tył oraz poziomej lewo-prawo, spełniając podstawowe wymagania testów drgań wieloosiowych zdefiniowanych w normie IEC 60068‑2‑6.

System elektrodynamicznych generatorów wibracji LVD-100KG

Zasada działania i parametry techniczne układu generatora drgań elektrodynamicznych

Podstawową zasadą działania systemu elektrodynamicznego generatora drgań jest indukcja elektromagnetyczna. Cewka wzbudzenia generuje siłę wzbudzenia w polu magnetycznym, która napędza stół wibracyjny i badane próbki, wytwarzając kontrolowane drgania mechaniczne. Sterownik, jako jednostka centralna całego systemu, generuje przebiegi drgań, reguluje częstotliwość, steruje amplitudą i przyspieszeniem w pętli zamkniętej, wykonuje sekwencje testowe z częstotliwością przemiatania i programowalne sekwencje testowe oraz synchronicznie gromadzi i przechowuje surowe dane testowe, w tym częstotliwość, przyspieszenie i czas trwania. Operatorzy mogą bezpośrednio konfigurować wszystkie parametry testowe, aby zminimalizować trudności operacyjne. System elektrodynamicznego wibratora drgań LVD‑100KG to wstępnie certyfikowany przyrząd pomiarowy, zgodny z wieloma normami krajowymi i międzynarodowymi. Oprócz serii IEC 60068, jest on również zgodny z normami GB/T13309‑91, GB/T 4857, ASTM D999 i innymi specyfikacjami dotyczącymi drgań. W przypadku formalnych testów wibracyjnych certyfikowanych przez CNAS, LISUN Zalecany jest system do badań wibracji elektrodynamicznych LVD‑AT10. Poniższa tabela zawiera podstawowe dane techniczne systemu generatora wibracji elektrodynamicznych serii LVD‑100KG.

Przebieg testu dla normy IEC 60068‑2‑6 z wykorzystaniem systemu generatora drgań elektrodynamicznych

Badanie drgań sinusoidalnych, zdefiniowane w normie IEC 60068-2-6, składa się głównie z sześciu etapów: przygotowania przed badaniem, zamocowania próbki, konfiguracji parametrów urządzenia, wykonania badania, akwizycji danych oraz kontroli próbki po badaniu. System generatora drgań elektrodynamicznych odgrywa kluczową rolę na każdym etapie.

Pierwszym etapem jest przygotowanie do testu wstępnego. Operatorzy powinni zdefiniować poziom istotności odpowiadający testowanemu produktowi oraz potwierdzić zakres częstotliwości testu, amplitudę lub przyspieszenie, szybkość przemiatania, czas trwania testu dla każdej osi oraz liczbę osi drgań. Norma generalnie wymaga oddzielnego testowania wzdłuż trzech ortogonalnych osi X, Y i Z zamiast upraszczania procedury poprzez testowanie w osiach łączonych. Należy sprawdzić masę próbki, aby upewnić się, że nie przekracza ona maksymalnego udźwigu systemu generatora drgań elektrodynamicznych. Maksymalne obciążenie modelu LVD‑100 kg wynosi 100 kg. Przeciążenie spowoduje zniekształcenie przebiegu drgań i unieważni test. Należy sprawdzić sterownik, czujniki i osprzęt, aby upewnić się, że urządzenie działa prawidłowo.

Drugim etapem jest montaż i zaciskanie próbki. Próbki powinny być sztywno zamocowane na stole wibracyjnym za pomocą dedykowanych uchwytów, symulujących rzeczywiste warunki instalacji. Niewystarczająca sztywność uchwytów będzie powodować dodatkowy rezonans i zakłócać wyniki testów. Wersja LVD‑100KG‑6D o sześciu stopniach swobody umożliwia wygodne przełączanie między orientacją pionową, poziomą przód-tył oraz poziomą lewo-prawo w celu przeprowadzania testów wieloosiowych. W przypadku modelu LVD‑100KG o czterech stopniach swobody, należy dostosować pozycję montażu próbki, aby przeprowadzać testy w różnych osiach. Czujniki przyspieszenia powinny być umieszczone w punkcie odniesienia sterowania, aby przekazywać sygnały drgań z powrotem do sterownika systemu generatora drgań elektrodynamicznych w celu regulacji w pętli zamkniętej.

Trzecim etapem jest konfiguracja parametrów urządzenia. Operatorzy wprowadzają ustawienia do interfejsu sterownika systemu generatora drgań elektrodynamicznych, wybierają tryb drgań sinusoidalnych, konfigurują górną i dolną granicę częstotliwości, amplitudę i wartości przyspieszenia oraz definiują tryby przemiatania lub programowalne tryby segmentowe. Norma IEC 60068-2-6 obejmuje testy częstotliwości przemiatanej i testy przestoju o stałej częstotliwości. Przemiatanie jest stosowane w celu poszukiwania krytycznych częstotliwości rezonansowych próbek. Po zidentyfikowaniu punktów rezonansowych można przeprowadzić testy przestoju o stałej częstotliwości w celu oceny zmęczenia materiału. Funkcja przemiatania LISUN System testowy LVD‑100KG z elektrodynamicznym wibratorem wibracyjnym umożliwia elastyczną konfigurację granic częstotliwości i czasu trwania. Programowalna funkcja obsługuje konfigurację parametrów do 15 segmentów, co pozwala na realizację złożonych sekwencji testowych określonych w normie. Kontrola przemieszczenia jest preferowana w warunkach niskiej częstotliwości, a kontrola przyspieszenia jest aktywowana przy wysokich częstotliwościach, aby zagwarantować zgodność naprężeń wibracyjnych z wymaganiami normy w całym paśmie częstotliwości.

Czwarty etap to wykonanie testu. Po potwierdzeniu parametrów uruchamia się system elektrodynamicznego generatora drgań. Sterownik napędza stół wibracyjny, generując drgania sinusoidalne. Podczas pracy operatorzy obserwują stan fizyczny próbek, a sterownik monitoruje w czasie rzeczywistym dane dotyczące częstotliwości, amplitudy i przyspieszenia. Test należy natychmiast przerwać w przypadku przekroczenia zakresu drgań lub poluzowania próbki. Sterownik całego systemu automatycznie rejestruje i zapisuje wszystkie dane testowe bez konieczności ręcznej transkrypcji, aby ograniczyć błędy spowodowane przez człowieka.

Piąty etap to kontrola po teście. Po zakończeniu testów wibracyjnych na wszystkich osiach należy wyjąć próbkę i przeprowadzić kontrolę wizualną, badanie konstrukcji mechanicznej oraz elektryczne testy funkcjonalne. Należy porównać stan próbki przed i po teście, aby sprawdzić, czy nie występują uszkodzenia powłoki, poluzowania mocowań, przemieszczenia elementów wewnętrznych lub usterki funkcjonalne, co pozwoli ocenić, czy próbka spełnia wymagania normy IEC 60068-2-6. Należy wyeksportować surowe dane testowe zapisane przez system elektrodynamicznego generatora drgań i uporządkować zapisy czasu trwania drgań, krzywych częstotliwości i przyspieszenia, tworząc kompletny dokument testowy.

Środki ostrożności dotyczące wdrażania testów

Podczas przeprowadzania testów IEC 60068-2-6 z systemem generatora drgań elektrodynamicznych, należy pamiętać, że seria LVD-100KG jest wstępnie certyfikowanym przyrządem odpowiednim do weryfikacji badawczo-rozwojowej i wstępnej oceny. System do badań drgań elektrodynamicznych LVD-AT10 należy wybrać, jeśli wymagane są formalne raporty z akredytacją CNAS. Obciążenie stołu wibracyjnego nie może przekraczać wartości znamionowej. Całkowita masa próbki wraz z osprzętem musi być mniejsza niż nominalne obciążenie maksymalne, w przeciwnym razie wystąpią zniekształcenia przebiegu drgań i niedokładny pomiar. Badanie rezonansowe jest istotną częścią normy IEC 60068-2-6, a system generatora drgań elektrodynamicznych musi zapewniać wystarczającą dokładność sterowania częstotliwością. Dokładność sterowania 0.1 Hz systemu LVD-100KG umożliwia dokładne blokowanie częstotliwości rezonansowych w testach trwałościowych. Ponadto różne produkty odpowiadają różnym poziomom istotności. Nie można stosować ujednoliconych parametrów bezpośrednio, a zakres częstotliwości, wielkość drgań i czas trwania testu należy określić zgodnie ze specyfikacją produktu.

Wniosek

System generatora drgań elektrodynamicznych odtwarza środowiska drgań za pomocą siły elektromagnetycznej i stanowi podstawowy sprzęt do przeprowadzania testów środowiskowych drgań sinusoidalnych zgodnie z normą IEC 60068-2-6. LISUN LVD‑100KG System testowy wibratora elektrodynamicznego (przed certyfikacją) Charakteryzuje się rozsądną obciążalnością, dostępnym zakresem częstotliwości wyjściowej, a także programowalnymi możliwościami testowania częstotliwościowego i programowalnymi. Jego sterownik zarządza całym procesem testowania i automatycznie rejestruje dane testowe. Może wykonać większość testów przedwalidacyjnych wymaganych przez normę IEC 60068-2-6. Podczas praktycznych testów należy ściśle przestrzegać standardowych procedur, wdrożyć prawidłowe mocowanie próbek, konfigurację parametrów, monitorowanie w czasie rzeczywistym i kontrolę po teście oraz w pełni wykorzystać możliwości systemu elektrodynamicznego generatora drgań (EWI) w zakresie symulacji rzeczywistych warunków drgań. Pomaga to skutecznie ocenić odporność na drgania, stabilność i niezawodność części i gotowych produktów przez cały okres ich eksploatacji, umożliwia przedsiębiorstwom identyfikację defektów związanych z drganiami na etapie rozwoju produktu, optymalizuje projekt konstrukcyjny i poprawia adaptowalność produktów do warunków środowiskowych.