Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра «Инновационные технологии в машиностроении»

Реферат

по дисциплине: «Оборудование машиностроительных производств»

тема: «Испытательное оборудование»

Выполнил:

ст.гр. ТКА-11

Соколов В.И.

Проверил: ст. пр.

Оборин А.С.

Пермь 2014



Оглавление

• Введение
• Испытательное оборудование
• Испытательные стенды
• Классификация
• Разрывные машины
• Разрывные машины МИРИ-К
• Программное обеспечение разрывных машин МИРИ-К
• Универсальные испытательные машины МИУ-К
• Испытания на удар
• Оборудование для испытаний на удар по Шарпи
• Вибростенды
• Климатические испытания
• Тепловые испытания
• Испытания при низких температурах
• Испытания на термоциклирование
• Испытания на устойчивость к воздействию влаги
• Испытания на устойчивость к воздействию соляного тумана
• Испытания на устойчивость к воздействию пыли и песка


Введение

Основная цель испытаний - получение объективной достоверной информации о фактических значениях показателей качества продукции и соответствия их нормативно-технической и технической документации для принятия решений: о постановке новой продукции на производство; об окончании освоения серийного (массового) производства; о продолжении серийного выпуска продукции; о возможности производства продукции для экспорта; о целесообразности импорта продукции; о выдаче сертификата соответствия. Из установленной цепи вытекают следующие задачи испытаний: испытание инспекционный качество

1. Для вновь разработанной продукции (первичные испытания) - определение соответствия продукции требованиям НД технического уровня и определение возможности постановки продукции на производство.

2. Для продукции, подготовленной к серийному (массовому) выпуску (квалификационные испытания) - определение готовности производства к серийному (массовому) выпуску продукции на основе отработанного производственного процесса, обеспечивающего стабильное качество продукции и выпуск ее в необходимых количествах.

3. Для изделий серийного (массового) производства - инспекционная проверка стабильности качества выпускаемых изделий, выполнения мероприятий по повышению надежности, безопасности и других эксплуатационных характеристик изделий.

5. Для изделий, намечаемых к экспорту или импорту, для изделий, подвергаемых сертификации - установление соответствия изделий международным стандартам и стандартам стран-импортеров.



Испытательное оборудование

До поступления в эксплуатацию изделие подвергается комплексу испытаний на соответствие установленным требованиям при помощи испытательного оборудования, обеспечивающего контроль функционирования изделий, а также контроль и определение уровня их надежности и долговечности. Под испытательным оборудование понимается оборудование, создающее внешние воздействующие факторы (температуру, влажность, механические воздействия и др.). Однако это оборудование немыслимо без устройств, создающих воздействия на входе испытываемых изделий, а также средств измерений и контроля.

Таким образом, испытательное оборудование - это комплекс аппаратуры, обеспечивающий установленные состав и уровень внешних воздействий на испытываемое изделие, а также фиксацию его определяющих параметров и параметров внешней среды, в которой он находится.

В последнее время определился повышенный интерес различных предприятий и организаций к проблеме эффективной эксплуатации испытательных средств, что связано с крайне неравномерной во времени загрузкой оборудования при его децентрализованном использовании. За сравнительно небольшие промежутки времени оборудование загружается полностью или даже оказывается перегруженным, а большую часть времени оно часто используется с недогрузкой.

Для обеспечения программы испытаний каждое предприятие должно располагать оборудованием, имитирующим весь комплекс внешних воздействий, предусмотренный технической документацией, что порождает стремление оснастить предприятие всем необходимым оборудованием.

Как правило, практика руководства обеспечения испытаний сводится к проведению максимально возможного числа испытаний внутри предприятия. Если в масштабах предприятия эта точка зрения является естественной, то в масштабах отрасли и государства вопрос оснащения предприятий оборудованием и, что особенно важно, вопрос размещения и рационального его использования требует решения с привлечением технико-экономического анализа.

Необходимость такого рода анализа обусловлена:

· высокой стоимостью оборудования;

· большим числом требуемого оборудования при рассредоточении его по предприятиям отрасли;

· недостаточной загрузкой оборудования; наличием и стоимостью оборудования, имитирующего комбинированные внешние воздействия;

· наличием оборудования, отвечающего современным требованиям и перспективам роста этих требований;

· числом инженерно-технических работников обслуживающего персонала;

· размером производственных площадей, занятых под оборудование; возможностью проведения специальных испытаний, вероятность повторения которых мала;

· централизацией метрологических проверок оборудования (особенно измерительной аппаратуры) и т.д.

Испытательные стенды

Номенклатура испытательных стендов обширна, а, стало быть, разнообразна. Практически любое выпускаемое промышленностью изделие проходит тот или иной стендовый контроль как в единичном, так и в серийном и массовом производстве. Еще больше значения придается стендовым испытаниям в индивидуальном, опытном и мелкосерийном производстве.

Обычный цикл испытаний можно разделить на три этапа:

· Первый этап подготовка испытаний, т.е. определение их цели; подбор или проектирование необходимого испытательного оборудования и его изготовление; подбор измерительной аппаратуры; препарирование изделия (доработка соответствующих мест на изделии, для установки на нем всех необходимых приборов); подготовка технической документации.

· Второй этап - собственно испытание,

· Третий - обработка экспериментальных данных и оформление результатов испытаний.

Во время испытаний сложных изделий или систем бывает необходимо получить и обработать большое количество информации о различных параметрах (общее количество измеряемых параметров доходит до нескольких тысяч). Это весьма трудоемкий процесс ложится на плечи большого количества квалифицированных инженерно-технических работников. Поэтому применение информационно-измерительных автоматизированных систем на испытательных стендах - современная задача.

Кроме того, во время испытаний отлаживают изделие (т.е. регулируют его параметры), для чего приходится управлять режимами испытаний. Для выполнения этих операций испытательные стенды оснащают автоматизированными системами управления технологическим процессом испытаний (АСУТП).

В научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах (НИОКР) особое место принадлежит натурно-стендовым испытаниям. Несмотря на то, что они несколько удлиняют и удорожают процесс проектирования новых изделий, такого рода испытания гарантируют оптимальность инженерных решений, высокий уровень надежности. На основании этих испытаний принимаются обоснованные решения по их конструкции и способам эксплуатации.

Возросшие требования к надежности, долговечности и качеству функционирования автоматики, вычислительной техники, радиотехнических устройств, изделий машиностроения заставляют проводить разнообразные испытания в условиях, приближенных к эксплуатационным. С этой целью в научно-исследовательских институтах и опытном производстве создаются специальные испытательные стенды, имитирующие внешние воздействия. Полностью воспроизвести на стенде реальные условия эксплуатации очень сложно, да это экономически нецелесообразно.

Для климатических испытаний обычно используют следующие испытательные стенды:

· камеры термостатирования - для выявления результатов воздействия повышенной и пониженной температуры;

· камеры влажности;

· барокамеры (для определения результатов воздействия повышенного

· (пониженного) давления);

· термовлагокамеры (совместное воздействие температуры и влажности);

· термобарокамеры (совместное воздействие температуры и давления);

· камеры для имитации солнечной радиации, пыли, тумана;

· камеры для определения результатов воздействия бактерий и микроорганизмов.

Для механических испытаний применяются:

· вибростенды - искусственная вибрация;

· ударные стенды - периодическая вибрация в виде отдельных импульсов (ударов);

· копры - одиночные удары;

· центрифуги - колебания (вибрации) с разными или одинаковыми частотами;

· при одинаковой частоте колебаний возникает плоскостная круговая вибрация;

· стенды, имитирующие транспортную тряску;

· акустические камеры.

Комплексные технологические стенды для испытания автоматизированных систем. Для сокращения сроков наладки и пуска автоматизированных систем управления на производственном объекте создают комплексные технологические стенды. Такой стенд разрабатывается для каждой конкретной системы и позволяет (заблаговременно) решить многие важные вопросы, которые могут возникнуть при наладке и пуске, устранить ошибки, допущенные при проектировании.

Обнаружение и устранение ошибок, связанных со сложностью сопряжения ЭВМ с техническими средствами контроля и управления объектом, требует значительного труда и времени. Поэтому устройства системы весьма тщательно испытывают на стенде в условиях, максимально приближенных к реальным, существующим на объекте. Проверяют правильность сопряжения ЭВМ с датчиками, исполнительными механизмами и устройствами отображения информации; ввод, обработку и вывод информации; алгоритмы и программы, реализуемые в системе.

В программе испытаний на стенде большое внимание уделяется проверке помехоустойчивости каналов передачи сигналов. Исследуется влияние помех, определяются области надежного функционирования системы в условиях помех и коэффициенты их подавления в каналах передачи сигналов. Определяется эффективность экранирования линий связи, выбирается наилучшее сочетание заземления экранов и цепей каналов передачи.

Комплексный технологический стенд позволяет устранить помехи, вызванные наличием электрических и магнитных помех в помещении, где установлена ЭВМ. Кроме того, можно выявить перекрестные помехи, если - таковые имеются в линиях связи входного кросса и устройств ЭВМ.

Обычно в состав описываемого технологического стенда входят полный комплекс ЭВМ, источники информации (датчики, пульты управления и т.д.), приемники сигналов управления, устройства отображения информации и имитаторы технологических процессов. Могут быть добавлены контрольно-измерительная аппаратура и имитаторы вспомогательных сигналов и помех.

Имитаторы воспроизводят условия функционирования каналов передачи сигналов максимально приближенными к реальным, что позволяет проверить их на устойчивость к помехам.

Динамические испытания при наличии ЭВМ проводят с помощью имитаторов в режиме управления работой оборудования системы. Проверяют в реальном масштабе времени взаимодействие устройств ЭВМ с датчиками, исполнительными механизмами, пультами управления. Исследуется работоспособность системы при граничных условиях, эффективность технических средств подавления помех при изменении информации в каналах передачи сигналов.

Результаты испытаний позволяют усовершенствовать математическое обеспечение, скорректировать его. По данным всех испытаний определяется окончательный вариант устройства каналов передачи информации, вырабатываются рекомендации по защите от помех.

Научно-исследовательские испытательные центры. При проектировании и разработке сложных изделий (например, авиационных силовых установок и космических аппаратов), когда невозможно обойтись без длительных разнообразных экспериментальных проверок, наиболее эффективны исследовательские испытательные центры. В них изделие проходит всесторонний контроль и наладку в условиях, максимально приближенным к эксплуатационным

Классификация

В зависимости от воспроизводимых ВВФ, группы и виды функциональных испытаний, оборудование для механических испытаний можно разделить следующим образом:

· машины для статических испытаний: машины для испытаний на растяжение-сжатие (прессы), на кручение, универсальные для испытаний на растяжение, изгиб, срез, сжатие;

· оборудование для испытания на удар и постоянное ускорение: копры маятниковые, копры с подающей платформой, устройства ударные, центрифуги, устройства для линейного ускорения, платформы сейсмические;

· вибростенды для испытаний при синусоидальных колебаниях: механические, гидравлические, пневматические, электрические, электромагнитные и электродинамические, пьезоэлектрические и магнитострикционные;

· оборудование для испытаний при воздействии качки, наклона и тряски: стенд транспортной тряски, стенды для испытаний на воздействие качки и наклонов;

· оборудование испытательное для комбинированных механических испытаний: оборудование для испытаний при воздействии двух механических факторов и более.

Средства испытаний при испытании на воздействие механических факторов должны обеспечивать возможность выполнения следующих требований:

· приложения к объекту нагрузок с точностью, указанной в НТД, при условии надежного крепления объекта к стенду;

· имитацию нагрузок, установленных в НТД во всем диапазоне их изменения с учетом установленных запасов;

· требуемое время нагружения, выдержки под нагрузкой и возможность регулирования нагрузок;

· воспроизведение и поддержание режимов нагружения и отключение при возникновении аварийных или незапланированных ситуаций;

· измерение параметров с требуемой точностью;

· установку и закрепление датчиков с средств измерений либо на объекте испытаний, либо на стенде при необходимости;

· обеспечение при необходимости термокомпенсации элементов системы измерений, если различные элементы конструкции объекта испытаний, при определении зависимости напряжений от деформаций или перемещений, имеют разность температуры, превышающую 5°С;

· безопасность монтажа демонтажа и проведения самого испытания.

Разрывные машины

Разрывные испытательные машины используются для испытания материалов, деталей, изделий и сборочных единиц, для определения механических свойств методом разрушения/повреждения.

Измерение разрывной нагрузки таких материалов, как ткань, резина, полимеры, металлы осуществляется при помощи разрывной машины с несколькими или одной скоростями деформирования. Диапазон скоростей варьируется от 0,001 до 500 мм/мин.

Это оборудование также используют для испытания на сжатие, ползучесть, изгиб, деформацию и прочность. Такие машины называют универсальными. С помощью такого устройства есть возможность проводить испытания как на растяжение, так и разрыв. На подвижной траверсе устанавливается высокочувствительный тензодатчик (от 1 грамма до 30 тонн), который фиксирует все изменения нагрузки. После регистрации первичных данных, с помощью оригинального программного обеспечения в ходе испытаний возможно получить все данные о переходных процессах: относительное удлинение после разрыва, максимальная разрывная нагрузка, временное сопротивление, относительное сужение после разрыва, предел текучести, модуль упругости и прочие.

Испытательная разрывная машина может быть вертикальной или горизонтальной по направлению усилия, которое растягивает материал. Устройство, которое дает нагрузки, обеспечивает их цикличность и повторение. Приборы измерений регистрируют деформации и усилия на разных этапах испытаний.

Для испытания материалов при повышенной или пониженной температуре используют криокамеры и печи. Температура проведения испытаний -40 до 350 градусов.

Основными частями машины являются нагружающее устройство (гидравлическое, механическое) и измерительные приборы. Последние регистрируют изменения усилия и деформацию.

Нагружающие рамы испытательных машин имеют прочную и надежную конструкцию для обеспечения высокой жесткости.

Разрывные машины МИРИ-К

Технические особенности разрывных машин МИРИ-К

Следящий сервогидравлический привод разрывной машины

· точное воспроизведение режимов нагружения по любому закону независимо от характера сопротивления испытываемого образца;

· высокая динамичность разрывной машины в широком диапазоне скоростей нагружения и деформирования, возможность работы в мягком и жестком режимах нагружения;

· практически неограниченная возможность разрывной машины по предельным нагрузкам;

· разрывные машины с сервогидравлическим приводом универсальны и обеспечивают проведение всех видов механических испытаний материалов по всем стандартным и нестандартным методикам.

Компьютерная система разрывной машины: управление, измерение и обработка результатов

· автоматическое поддержание скорости нагружения образца разрывной машиной;

· автоматическая обработка результатов испытаний с выдачей протокола испытаний;

· возможность вероятностной оценки результатов испытаний по накопленной информации;

· автоматический ввод поправок, усиления и устранения дрейфа "электрического нуля";

· автоматическая компенсация податливости нагружающего устройства разрывной машины;

· автоматическая поверка по силе, перемещению и деформации;

Рис. 1 Оригинальная конструкция нагружающего устройства на растяжение

Рис. 2 Отдельное нагружающее устройство на изгиб и сжатие

Программное обеспечение разрывных машин МИРИ-К

Базовый пакет программного обеспечения разрывной машины является модульным, т.е. имеет возможность наращивания новых видов испытаний в соответствии со стандартами на эти испытания. Испытание образцов на растяжение и формирование протоколов производится в соответствии с требованиями стандартов.

При статическом испытании на растяжение обеспечивается определение следующих характеристик материала образца:

· предел пропорциональности;

· предел упругости;

· модуль упругости;

· предел текучести физический;

· верхний предел текучести;

· нижний предел текучести;

· предел текучести условный;

· временное сопротивление;

· относительное удлинение после разрыва образца;

· относительное сужение.

Универсальные испытательные машины МИУ-К

Технические особенности универсальных испытательных машин МИУ-К

Универсальные испытательные машины оснащены системой компьютерного управления, обеспечивающей автоматическое управление процессом испытания, обработку результатов испытания и представление их в виде протокола и диаграмм нагрузка - деформация/перемещение для статических испытаний, а для циклических испытаний - построение кривых усталости, диаграмм предельных напряжений и амплитуд, упругопластического деформирования в любом масштабе.

Рис. 3 Внешний вид универсальной испытательной машины МИУ-К

Пакет прикладных программ позволяет автоматически определять следующие характеристики механических свойств материала:

при статических испытаниях:

· предел пропорциональности;

· предел упругости;

· модуль упругости;

· предел текучести физический;

· верхний предел текучести;

· нижний предел текучести;

· предел текучести условный;

· временное сопротивление;

· относительное удлинение после разрыва образца;

при малоцикловых испытаниях:

· амплитуду пластической деформации иамплитуду полной деформации в мягком режиме нагружения;

· амплитуду напряжений в жестком режиме нагружения.

при многоцикловых испытаниях:

· амплитуду напряжений или;

· количество циклов до разрушения N.

Универсальные испытательные машины отличаются:

· широкими функциональными возможностями;

· точными и воспроизводимыми результатами испытаний;

· высокой и устойчивой соосностью захватных устройств;

· устойчивостью системы измерения нагрузки к эксцентричным нагрузкам;

· небольшим энергопотреблением при многоцикловых испытаниях;

· большим ходом силовозбудителя и высокой динамичностью.

Универсальные испытательные машины МИУ-К могут комплектоваться клиновыми захватами для круглых, плоских и сегментных образцов, образцов труб, быстродействующими захватами для круглых образцов с головками, приспособлениями для испытания на сжатие, изгиб, вязкость разрушения, датчиками деформации с базами 10, 25, 50 и 100 мм, тензокалибратором с пределом воспроизведения перемещений 25 мм для поверки датчиков деформации, образцовыми динамометрами 3-го разряда, термо- и криокамерами, камерами кавитационного воздействия на образец.

Испытания на удар

При стандартных статических испытаниях, например, испытаниях на растяжение и изгиб, материал поглощает энергию медленно. В действительности обычно материалы быстро поглощают энергию приложенного усилия, например, от падающих предметов, ударов, столкновений, падений и т. д. Целью испытаний на прочность при ударе и является имитация таких условий.

Существует целая группа испытаний, позволяющих оценить прочностные свойства пластических масс при ударных воздействиях. Эти испытания проводят либо на маятниковых копрах (испытания на двухопорный изгиб по Шарли), либо с помощью падающего груза. Испытание на двухопорный изгиб (по ГОСТу 4647-82) заключается в разрушении образцов с надрезом и без надреза ударом маятника поперек образца, установленного горизонтально на двух опорах.

Рис. 4 Маятниковый копер. Копер представляет собой тяжелый маятник 1, подвешенный на легкой штанге2.

Перед испытанием маятник поднимается на определенную высоту, что сообщает ему определенный запас энергии. При падении маятник ударяется об образец, разрушает его и по инерции проходит вперед, поднимаясь уже на меньшую высоту.В ходе испытаний определяют ударную вязкость -- величину работы, затраченной на разрушение образца, отнесенную к площади его поперечного сечения или к площади поперечного сечения образца в месте надреза, а также коэффициент ослабления ударной вязкости, характеризующий отношение ударной вязкости образца с надрезом к ударной вязкости образца без надреза. Испытания ведут при скорости движения маятника 2,9 или 3,8 м/с в зависимости от ударной прочности материала.Эти испытания могут проводиться при комнатной температуре либо при пониженных температурах для определения хрупкости. Испытуемые образцы могут быть разными по типу и размерам надрезов; обычно применяют образцы в форме брусков с надрезом или без надреза. Число образцов должно быть не менее пяти.

Ударные характеристики материала могут в значительной мере зависеть от толщины образца и ориентации молекул. Разные толщины образцов, используемых в методах 15О и А5ТМ, могут весьма значительно повлиять на значения прочности при ударе. Например, при испытании образцов из поликарбоната по Изоду изменение толщины образцов с разной молекулярной массой с 3 мм на 4 мм наблюдался даже переход характера разрушения от вязкого к хрупкому.

Рис. 5 Установка для испытаний на удар

Оборудование для испытаний на удар по Шарпи

Благодаря тому, что в ходе испытания по Шарпи и более простого испытания на ударную вязкость по Изоду может быть продемонстрирован переход из вязкого состояния в хрупкое, эти методы испытаний получили широкое распространение для определения возможных механизмов разрушения.

Рис. 6 Установка для испытаний по Шарпи

Для испытания по Шарпи используется пруток квадратного сечения шириной 10 мм, надрезанный по центру одного из торцов. Стандартная длина - 55 мм (±0,1 мм).

Надрез определяет направление распространения трещины, и, из-за анизотропии, упомянутой в предыдущих разделах, ударные свойства по Шарпи будут зависеть от ориентации надреза.

При испытаниях на ударную вязкость по Шарпи падающий груз имеет форму маятника, вес и размеры дуги определяют величину кинетической энергии, вырабатываемой при качании маятника. Большинство маятниковых копров Шарпи рассчитаны на выработку величины энергии, равной 300 Дж. Однако, так как в недавнее время качество сталей повысилось, появились маятниковые копры большего размера с большей ударной мощностью, как правило, равной 450 Дж.

Кинетическая энергия достигает максимума в самой нижней точке качания, и образец для испытаний помещается точно в эту точку, после удара образец разрушается или сильно деформируется. Маятник продолжает движение до самой верхней точки с другой стороны, где указатель прибора регистрирует энергию, потерянную (поглощенную) при разрушении образца для испытаний.

Испытание по Изоду, которое в настоящее время используется редко, заключается в том, что круглый образец с кольцевым надрезом ударяется падающим грузом с известной энергией.

Вибростенды

Вибростенд - устройство для проверок на вибропрочность и виброустойчивость электронных, машиностроительных механизмов весом до 100 кг. Также вибростенд применяют для исследования воздействия вибрации на процесс затвердевания расплавленных металлов и сплавов.

Особенности испытательного вибростенда

Комплектация:

· насосная установка;

· компьютерная система, обеспечивающая управление и измерение;

· вибростол со специальной системой активизации вибрации.

Режимы работы вибростенда:

· Устройство поддерживает ускорение, перемещение или частоту, которые заданы пользователем.

· Сканирует частоту и одновременно поддерживает заданное ускорение или перемещение.

· Вибростенд имеет несколько форм циклов вибрации: пилообразную, прямоугольную, синусоидальную.

Разновидности вибростенда

Вибростенд малой мощности: данные модели применяют для модального анализа структуры, калибровки датчиков вибрации, испытания различных установок небольшого размера.

Отличительные черты:

· осевая жесткость;

· снижение веса с 30 до 10 кг благодаря особым магнитам из редкоземельных металлов;

· вибростенд можно использовать в качестве мобильной или стационарной системы;

· прочная конструкция обеспечит долгий срок службы;

· прибор применяют для структурного анализа деталей или изделий и калибровки;

· вибростенд получил широкое распространение на промышленных сборочных линиях и в университетах.

· системы соответствуют международным стандартам.

Рис. 7 Вибростенд малой мощности

Вибростенд средней мощности: устройства воссоздают условия окружающей среды, которые необходимы для исследований прочности и стойкости в разных областях проверок на вибрации.

Отличительные черты:

· поперечная жесткость;

· возможность проведения испытаний в горизонтальных и вертикальных направлениях;

· система обладает виброгасителями, которые обеспечивают минимальную передачу вибрации на пол. В этом случае не требуется дополнительный фундамент;

· охлаждение виброгенератора происходит с помощью вентилятора;

· устройства соответствуют международным стандартам;

· удобны в эксплуатации, стабильно поддерживают заданные режимы и параметры вибрации.

Рис. 8 Универсальные вибростенды средней мощности

Вибростенд большой мощности: прибор используют для воспроизведения условий окружающей среды при проверках изделий на прочность и надежность.

Отличительные черты:

· жесткая вращающаяся рама обеспечивает проведение испытаний в горизонтальном и вертикальном направлениях;

· в стандартный комплект системы входят виброгасители;

· воздух, которым охлаждается виброгенератор, проходит через специальный фильтр;

· возможность обеспечения высокой подвижности благодаря рельсовой системе;

· соответствие международным стандартам;

Рис . 8 Вибростенд большой мощности

Модальный вибростенд: механизм предназначен для структурного и модального анализа.

Отличительные черты:

· высокая поперечная жесткость;

· особая электронная система позволяет добиться верного совпадения тестируемого элемента и колеблющейся детали;

· возможность регулирования исходного положения с целью смещения столика по отношению к объекту;

· регулировка осевой жесткости;

· наличие широкого диапазона вариантов нахождения колеблющегося и тестируемого образцов.

Рис. 9 Модальный вибростенд

Вибростенд с большим смещением: используется для лабораторных исследований и для выявления проблем, которые возникают при разработке техники.

Сегодня вибростенды с большим смещением внедряют в производственные линии для проверки различных составляющих оборудования.

Отличительные черты:

· возможность проведения испытаний в условиях повышенной нагрузки;

· устройство воспроизводит мощные удары;

· соответствует мировым требованиям;

· удобно в эксплуатации;

· отличается качеством и надежностью.

Рис. 10 Вибростенд с большим смещением

Климатические испытания

Климатические испытания проводятся как в естественных условиях, так при помощи специально созданного оборудования для климатических испытаний, некоторая часть которого, где имеется замкнутый объем для размещения испытываемых изделий, называется климатическими камерами.

Климатические испытания в естественных условиях - наиболее простой метод проверки долговечности испытуемых изделий, который был широко распространен до середины прошлого века, но не утратил своего значения в некоторых случаях и в настоящее время. Основными недостатками этого метода являются большая продолжительность испытаний и часто невозможность получения всей суммы экстремальных условий, которые испытуемый образец должен выдерживать.

Эта проблема решается при использовании специального испытательного оборудования, с помощью которого могут быть созданы любые экстремальные условия, часто даже не возникающие в реальности на нашей планете. Использование искусственно созданных климатических условий позволяет во много раз сократить продолжительность испытаний, а при использовании экстремальных условий с помощью специальных методик создавать достоверные прогнозы о работоспособности оборудования в долгосрочной перспективе.

Климатические испытания проводятся с целью проверки работоспособности оборудования или состояния его элементов в процессе и (или) после воздействия на них климатических факторов. Последние подразделяются на факторы (изменение температуры, давления, влажности воздуха и, как следствие, образование на элементах оборудования конденсата, инея или льда), и факторы, зависящие от климатических условий предполагаемых мест базирования испытуемого объекта (мор, туман, пыль, песок, грибковая плесень и др.).

На некоторые элементы и виды оборудования может воздействовать солнечная радиация. К. и. проводятся обычно в камерах с применением ускоренных методов, моделирующих в лабораторных условиях длительные процессы воздействия соответствующих факторов в натурных условиях. Ускорение испытаний достигается повышением уровня воздействующих факторов (температуры, концентрации), количества циклов испытаний.

Различный уровень факторов задаётся также в зависимости от того, для каких условий эксплуатации предназначается блок (агрегат) оборудования -- в кондиционируемом или некондиционируемом отсеке, в закрытой полости или в непосредственном контакте с внешним воздухом.

Виды К. и., которым должно подвергаться то или иное оборудование, зависят от предполагаемых условий эксплуатации и конструкции блоков (агрегатов) и обычно указываются в технических требованиях на оборудование. Задаваемые при испытаниях нормы воздействующих факторов и методики испытаний регламентируются нормативно-техническими документами.

К числу природных климатических факторов относятся:

· Температура. Климатические испытания устанавливают, каким образом пониженные и повышенные температуры, а также перепады температура (в том числе, резкие) влияют на работоспособность прибора или механизма;

· Влажность. Выясняется, насколько разрушительным будет кратковременное или долговременное влияние повышенной влажности, а также резкое изменение влажности;

· Давление. Климатические испытания должны определить, как будет функционировать прибор или механизм в условиях пониженного или повышенного давления, а также при резком перепаде давления;

· Солнечное излучение. Выясняется, как повлияет на работоспособность свет (в том числе, ультрафиолетовые лучи);

· Пыль, песок (включая статическое и динамическое воздействие песка или пыли);

· Плесень. В ходе климатических испытаний выявляется, могут ли нарушить работу механизма плесневые грибы;

· Соляной туман;

· Вода. Климатические испытания определяют, каким образом будут воздействовать на приборы и механизмы осадки (дожди, снегопады).

Тепловые испытания

Испытания на воздействие повышенных температур предназначены для определения способности изделий АТЭ и АЭ сохранять свои параметры и внешний вид в процессе и после воздействия максимального значения температуры. Имеются два метода тепловых испытаний: испытания термической нагрузкой и совместной термической и электрической нагрузками. При проведении испытаний первым методом (он иногда называется термовыдержкой) изделия помещают в термостат или камеру тепла и выдерживают в течение не менее 3 ч. Измерение параметров и оценку внешнего вида испытываемых изделий проводят до нагревания и после него. Этот метод получил наибольшее распространение при входном контроле комплектующих изделий и, особенно, изделий электронной техники. Он является одним из трех методов технологических стресс-испытаний.

При проведении испытаний под совмещенной тепловой и электрической нагрузками изделия помещают в тепловую камеру и испытывают под номинальной или максимально допустимой для данных изделий электрической нагрузкой, соответствующей максимальному значению температуры окружающей среды. Таким образом, ускоряются процессы деградации составных частей изделия и быстрее вырабатывается его ресурс. Важными методическими моментами проведения этих испытаний являются тепловое равновесие изделия и определение места установки датчиков температуры для контроля. Для работающего изделия обычно определяют время теплового равновесия. Крупногабаритные изделия достигают теплового равновесия через 3...4 ч. Тепловая камера должна иметь достаточный объем и приспособление (вентилятор и др.) для перемешивания воздуха, обеспечивающее выравнивание температуры в объеме камеры.

Для проведения испытаний на термовыдержку применяют специальные камеры тепла, в которых предусмотрены коммутационные цепи для подключения электрической нагрузки и измеренияпараметров изделий. Размещение датчиков температуры при испытании теплорассеивающих изделий должно быть таким, чтобы учитывалось взаимное влияние изделий. Тогда при контроле температурного режима измерительные приборы покажут истинную температуру испытываемых изделий.

Для воспроизводимости результатов испытаний камеры тепла имеют следующие конструктивные особенности. Внутренние стенки выполняют из материала, имеющего степень черноты не менее 0,82 ...0,85. Температура стенок тепловой камеры не должна отличаться от задаваемой больше чем на 3 %, что ограничивает влияние излучения от стенок. Испытываемые образцы изделий не должны испытывать прямого влияния тепла от тенов. Точность поддержания температуры в полезном объеме камеры не должна быть ниже 3 °С. Относительная влажность перед испытаниями внутри камеры должна быть 50 % при температуре 35 °С.

Таблица 1

Параметр	К.Т-0,025-350	КТ-0,05-315М	КТ-0,4-350	КТ-1-350
Полезный объем, м3	0,025	0,05	0,4	1,0
Диапазон темпера	40...350	40...315	40...315	40...350
тур, °С
Потребляемая мощ-	1,5	6,2	9,8	12,0
ность, кВт
Масса, кг	58	330	900	1050

Минимально допустимое расстояние между испытываемым изделием и стенкой тепловой камеры не должно быть меньше 100 мм. Применяемые для крепления малогабаритных изделий материалы должны обладать высокой теплостойкостью и низкой теплопроводностью.

Для испытаний на воздействие повышенной температуры применяются камеры тепла, техническая характеристика которых представлена в табл. 1.

Испытания при низких температурах

Испытания на воздействие пониженных температур (холодостойкость) предназначены для проверки параметров изделий в условиях воздействия отрицательных температур, а также послепребывания их в этих условиях. Изделия помещают в камеру холода и выдерживают в неработающем состоянии 3 ч при температуре, заданной программой испытаний. Изделия, устанавливаемые снаружи транспортного средства, в кабине или закрытом кузове, а также изделия, которые должны работать до предпускового подогрева двигателя, и изделия, устанавливаемые на двигателе и под капотом и включаемые после предпускового подогрева, помещают в камеру холода и доводят в ней температуру до минимального значения, выдерживают изделия в таком режиме в течение 3 ч. Работоспособность изделий проверяют внутри камеры холода. Необходимо обращать внимание на возможное загустевание или замерзание смазочного материала у вращающихся деталей электрических машин, стеклоочистителей, антенны и т.д. Электродвигатели должны самостоятельно приводиться во вращение и входить в рабочий режим не позднее чем через 3 мин после подключения к ним номинального напряжения.

После извлечения из холодильной камеры и прогревания до температуры окружающей среды изделия должны восстанавливать параметры до значений, имевших место перед испытаниями.Дополнительно разбирают изделия и осматривают детали.

Некоторые изделия проверяют на работоспособность непосредственно после извлечения из камеры холода, но не более чем через 5... 10 мин в зависимости от массы изделия.

Контрольно-измерительные приборы при испытаниях на работоспособность при пониженных температурах и на сохранение работоспособности после выдержки при температуре минус 60 °С проводят иногда раздельно от датчиков.

Материалы, применяемые для крепления малогабаритных изделий в камере холода, должны обладать высокой теплопроводностью. По достижении стабильной температуры внутри камеры холода температура стенок должна отличаться не более чем на 8 %.

Испытания на термоциклирование

Испытание на циклическое воздействие смены температур проводят для определения способности изделия противостоять быстрой смене температуры. Эти испытания заключаются в воздействии быстроменяющихся максимального и минимального значений температуры. Обычно применяют три цикла смены температур. Каждый цикл состоит из двух этапов. Сначала изделия помещают в камеру холода, а затем в камеру тепла. В каждой камере изделия выдерживают по 3 ч, время перемещения изделия из одной камеры в другую не должно превышать 5 мин.

Эти испытания проводят без электрической нагрузки, а параметры изделий проверяют до и после термоциклирования, предварительно выдержав их в нормальных климатических условиях.

Испытание на термоциклирование позволяет выявить скрытые дефекты конструкции и технологии, дефекты изделий электронной техники и т. д. Этот вид испытаний широко применяют в технологических процессах, поскольку он позволяет на ранней стадии сборки сложных электронных блоков управления выявить дефекты и не допустить их появления в эксплуатации.

Рис. 11 Схема камеры термоциклирования:1 -- камера тепла; 2 -- датчик температуры; 3 -- тен; 4 -- регулятор камеры тепла; 5 -- осевой вентилятор; 6 -- регулятор камеры холода; 7-- холодильный агрегат, состоящий из двух компрессоров, конденсаторов, теплообменника и регулирующего клапана;8 -- испаритель холодильного агрегата; 9 -- устройство перемещения из камеры в камеру; 10 -- изделия; 11 -- камера холода; 12 -- двери камер;13 -- уплотнители

Испытания на циклическое воздействие смены температур проводят в двухсекционных камерах или в камерах термоциклирования (рис. 6.1). Между камерами тепла и холода находится устройство перемещения исптываемых изделий из одной камеры тепла в другую и наоборот, представляющее собой специальное транспортное приспособление, автоматизированное так, что время перемещения не превышает 3... 5 мин. В обеих камерах встроены вентиляторы, позволяющие создавать равномерное температурное поле.

Испытания на устойчивость к воздействию влаги

Испытания на устойчивость к воздействию влаги предназначены для определения способности изделий сохранять свои параметры в условиях длительного воздействия влажности и после прекращения этого воздействия. В соответствии с ГОСТ 40 -- 84 изделия электрооборудования в исполнениях У и ХЛ должны выдерживать воздействие влажной тепловой среды в течение четырех суток при температуре (40 ± 2) °С и относительной влажности (95 ± 3) %. Влагоустойчивость изделий электрооборудования исполнения Т и О проверяется в течение 21 сут при температуре (40 + 2) "С и относительной влажности (95 + 3) %. Если после 96 ч выдержки в камере влажности изделия работоспособны без предварительной просушки (проверка проводится при отсутствии росы и не позднее чем через 15 мин после извлечения из камеры влажности), то изделия считаются выдержавшими испытания.

Детали, не имеющие защитного покрытия, и детали с оксидным покрытием (детали магнитопроводов, посадочные места и т.д.) могут после испытаний иметь очаги коррозии.

Кроме режима выдержки при постоянных значениях влажности и температуры применяют циклический режим испытаний, который характеризуется воздействием повышенной влажности при циклическом изменении температуры воздуха в камере. Этот циклический режим вызывает выпадение росы на наружных поверхностях изделий (при снижении температуры) и последующее ее испарение (в период повышения температуры), что способствует интенсивному развитию процессов коррозии. При этом влага проникает внутрь изделия через микроканалы в сварных, паянных швах, местах соединений материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. Это явление наиболее характерно для изделий, имеющих свободные внутренние полости в пластмассовых или металлических корпусах и т.д. Циклограмма изменения относительной влажности и температуры представлена на рис. 12

Рис. 12 Циклограмма изменения относительной влажности и температуры

Испытания на устойчивость к воздействию соляного тумана

Испытания на устойчивость к воздействию соляного тумана проводят для определения их коррозионной стойкости в атмосфере, насыщенной водными растворами солей. Испытания проводят при температуре (27 + 2) °С в соляном тумане, который образуют, используя пульверизатор или аэрозольный аппарат. Брызги раствора и капли с потолка, стен камеры и системы размещения изделий не попадают на изделие.

Раствор получают, растворяя хлористый калий в дистиллированной или деионизированной воде. Раствор распыляют в течение 15 мин через каждые 45 мин. Дисперсность тумана 1... 10 мкм (95 % капель) и насыщенность 2...3 г/м3.

Насыщенность водой тумана определяют прибором Зайцева, принцип работы которого основан на инерционном оседании капель тумана на специальную, окрашенную фильтровальную бумагу. При просачивании определенного объема воздуха с туманом через фильтровальную бумагу на ней образуется пятно. Размер пятна определяет содержание капедьно-жидкой влаги в единице объема.

Общее время стандартных испытаний составляет 2; 7 или 10 суток в зависимости от типа покрытий. После окончания испытаний изделия промывают в дистиллированной воде и высушивают. Если внешний вид изделия после испытаний удовлетворяет установленным НТД требованиям, то считают, что изделия испытания выдержали.

Камеры соляного тумана представляют собой замкнутое пространство со стенками, полом и потолком из высококоррозионного материала. В камеру автоматически подается воздух определенной температуры, насыщенный парами соляного тумана в соответствии с циклограммой работы. Пульверизатором или аэрозольным аппаратом (центрифугой) распыляют рассол, который нагревается электронагревателем до температуры (93±5)°С. Высокая температура рассола компенсирует потери тепла в подводящих трубках. Предусмотрено охлаждение рассола в водоохлаждающей установке. С пульта управления осуществляют установку температуры и времени проведения испытаний. Настройка параметров соляного тумана осуществляется перед началом испытаний.

Испытания на устойчивость к воздействию пыли и песка

Испытания проводят в камерах пыли (рис. 13). Изделия помещают в камеру пыли, максимальное расстояние до стенок камеры и между изделиями не менее 0,1 м, температура воздуха + 55 °С при относительной влажности не более 50 %.

В процессе испытания изделия обдувают в течение 2 ч, затем вентилятор отключают и в течение 2 ч происходит оседание пыли без циркуляции воздуха. В процессе испытаний на сохранение работоспособности при воздействии пыли изделия могут находиться под электрической нагрузкой. При испытаниях на пыленепроницаемость изделия вскрывают и оценивают наличие пыли внутри корпуса.

Такие испытания предназначены для проверки устойчивости изделий к работе в среде с повышенной концентрацией пыли (пыленепроницаемость) и разрушающим (абразивным) воздействием пыли.

Рис. 13 Схема камеры пыли: I -- направляющий щит; 2 -- испытываемое изделие; 3 -- камера пыли; 4 -- поворотный стол; 5-- вентилятор; 6-- заслонка; 7--электронагреватель

Размещено на Allbest.ru

...