电器产品模拟公路运输振动试验标准的比较分析.pdf
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1、Articles论文110 家电科技 Vol.5 2023 Issue 424电器产品模拟公路运输振动试验标准的比较分析Comparison and analysis of vibration test standards for electrical products simulating road transportation张宇吉1,2,3 杜洁1,2 侯娇妍1,2 温鑫1,2ZHANG Yuji1,2,3 DU Jie1,2 HOU Jiaoyan1,2 WEN Xin1,21.国家电器安全检验检测中心(四川)四川绵阳 621000;2.绵阳市产品质量监督检验所 四川绵阳 621000
2、;3.西南科技大学信息工程学院 四川绵阳 6210101.China National Quality Testing and Inspection Center for Safety of Electrical Products(Sichuan)Mianyang 621000;2.Mianyang Quality Supervision and Inspection Institute for Products Safety Mianyang 621000;3.School of Information Engineering,Southwest University of Science
3、and Technology Mianyang 621010摘 要:电器产品在投入使用前均需经历运输过程,运输中的振动会对产品的寿命及可靠性产生一定的影响,有必要通过模拟运输振动试验来检验电器产品的耐运输振动性能。结合运输振动的有关标准,给出了进行模拟运输振动试验的实验指南,总结出了样品的安装、运输振动试验的构成、加速度密度谱的选择等要点。比较分析了GB/T 2423、GB/T 4857、ISTA 3A、ASTM D4169-16、GJB 150等常见的运输振动标准中加速度密度谱振动量级的严酷程度,给出了如何选择合适运输振动标准的建议,以便需运输的产品更好地开展模拟公路运输振动试验。分析结果表
4、明军用标准运输振动试验量级均高于民用标准,民用GB/T 2423系列标准推荐运输振动试验量级也较大;大多数产品进行运输振动试验时选用GB/T 4857.23公路通用振动标准谱进行试验即可。关键词:模拟公路运输振动;电器产品;加速度谱密度;随机振动 Abstract:Electrical products need to undergo transportation before being put into use,and vibration during transportation can have a certain impact on the life and reliability
5、of the products.It is necessary to test the resistance to transport vibration of electrical products by means of simulated transport vibration test.Based on relevant standards for transportation vibration,experimental guidelines for conducting simulated transportation vibration tests are provided,an
6、d key points related to sample installation,composition of transportation vibration tests,and selection of acceleration density spectra are summarized.Comparative analysis was conducted on the severity of acceleration density spectrum vibration levels in common transportation vibration standards suc
7、h as GB/T 2423,GB/T 4857,ISTA 3A,ASTM D4169-16,GJB 150,etc.Suggestions were given on how to choose appropriate transportation vibration standards,in order to better conduct simulated road transportation vibration tests for products that need to be transported.The analysis results show that the milit
8、ary standard transportation vibration test level is higher than the civilian standard,and the recommended transportation vibration test level for the civilian GB/T 2423 series standard is also larger;most products can be tested using the GB/T 4857.23 highway general vibration standard spectrum durin
9、g transportation vibration testing.Keywords:Simulate road transportation vibration;Electrical products;Acceleration spectral density;Random vibration 中图分类号:TB48 DOI:10.19784/ki.issn1672-0172.2023.05.0190 引言电器产品均需通过运输交付至下一使用端,在这过程中都会经受运输振动。电器产品需进行运输振动试验来评估运输振动对其造成的影响,通常有交通工具实际运输和设备模拟运输两种试验方作者简介:张宇吉,学
10、士学位(硕士研究生(非全日制)在读)。研究方向:电器安全及环境可靠性。地址:四川省绵阳市飞云大道东段257号。E-mail:。式。交通工具运输试验是指将电器产品按照运输时的包装状态放在所采用的交通工具上,经受一定时间、一定路程的试验。模拟运输试验是指将产品按照运输时的包装状态放在振动试验设备上,通过试验设备输出与运输振动类似的环境,使产品经历模拟运输振动。交Articles论文 111家电科技 Vol.5 2023 Issue 424通工具运输试验具有试验简单、产品承受环境真实的优点,但作用在产品上的条件固定、不能提高试验量级,因此耗时长、费用高。模拟运输振动试验在振动试验设备上可控输出与运输
11、过程中相似的振动环境,不用进行远距离的外场试验,不易受季节、天气等突发现象影响,并且可以加速试验进程,减少时间成本,缩短新产品研发周期,加快研发速度。特别是信息化技术的高速发展,先进算法优化了振动试验设备的控制手段,使得模拟运输振动试验非常接近于真实运输振动环境,几乎可取代交通工具实际运输试验的地位。随着电器产品的发展,大批电器产品的标准也应运而生。虽然新产品还在不断地被研发出来,但是运输振动标准依然适用。研发设计人员大多比较注重电器是否安全、性能是否可靠、功能是否满足预期,同时也比较关注电器安全与产品性能的标准,但有时候也需要考虑产品的可靠性问题,会用到一些环境可靠性标准。而环境可靠性一般与
12、电器设计分属不同领域,太多标准也让工程师们不知如何选择,有时可能还会混淆振动环境类型,导致模拟运输振动试验设计得不合适。1 模拟运输振动试验实验指南为保证模拟运输振动试验准确可靠,在设计时应注意样品的状态、样品的安装、试验时间的选择,还应特别注意标准试验谱的选择。1.1 试验样品进行模拟运输振动试验时,应随机选取样品并与进行运输时的包装状态保持一致。绝大多数电器产品运输时都有带包装,个体较小的产品还会是多件产品共同拥有一个大的运输包装,应将运输包装后的整体作为试验对象。极少数电器产品运输时不带包装,此类产品试验时也须保持产品不带包装的状态。试验样品一般选择3件,如果受数量限制也至少应准备2件,
13、以便在样品之间作比对分析。1.2 样品的安装安装试验样品时,应尽可能与运输时的放置状态保持一致。如果包装件以绳索、扎带、包装膜或类似装置固定在运输车辆上,则也应以相同的固定方式将样品固定在试验设备上。如果包装件不用或可能不用固定在运输车辆上,或者有一定的活动空间,则在试验时无须固定试验样品,但应采取措施,使得试验样品在试验期间不得脱离试验台。1.3 试验构成运输振动试验大致可分为正弦定频振动试验、正弦变频振动试验和随机振动试验。随机振动是运输过程中最主要的表现形式,是模拟运输振动必做项目。正弦定频振动试验即在相同振动频率、相同加速度或者同一位移幅值下进行一定次数的正弦振动驻留试验,模拟运输过程
14、中类似减速带等颠簸情况对样品造成的低量级冲击。正弦变频振动试验是在一定频率范围内,以一定加速度、扫描速率从起始频率开始至截止频率结束又回到起始频率的循环扫频试验。有必要时,正弦变频振动试验或(与)正弦定频振动试验、随机振动试验一起构成模拟振动试验。1.4 加速度密度谱为保证模拟运输振动试验有效且准确,应选择合适的振动试验量级。随机振动在运输振动中表现最明显,选择试验量级时最主要的是考虑随机振动试验的加速度谱密度(Acceleration Spectral Density:ASD)和试验时间。选择加速度谱密度通常有两种方式:一种是根据所要使用的交通工具实际采集运输环境数据,然后采用适当的方法拟合
15、出加速度谱密度;另一种是根据相关标准或相似产品选择推荐的标准加速度密度谱,这种方法通用且简便,采用较多。GB/T 2423、GB/T 4857等国家标准,ISO 13355、ASTM、ISTA等国际标准,GJB 150、STD-MIL-810(美军标)等军用标准中均有推荐模拟运输振动的标准加速度密度谱。2 典型标准加速度密度谱的比较分析GB/T 2423系列标准与GB/T 4857系列标准是国内民用电器产品两个涉及运输振动试验比较全面的标准。GB/T 2423等同采用IEC 60068-2国际标准,前期版本主要针对电工电子产品,后期版本不仅针对电工电子产品,而且将范围扩大至在生存期内需经受环境
16、条件考验的元件、设备和其他产品。GB/T 4857修改采用ISO或者ASTM国际标准,是我国运输包装件的通用标准,由于大多数电器产品都是带包装运输的,因此该标准也使用较多。2.1 家用和类似用途电器运输振动标准的加速度密度谱比较分析2006年,在GB/T 10191989标准使用近20年后,以家用电器产品包装后的整机安全性、可靠性为基础,并结合公路运输比20年前有了充分的改善,形成了标准GB/T 101920081。根据标准GB/T10192008,家用和类似用途产品模拟公路运输振动参照GB/T 4857进行2。GB/T 4857.172017中推荐运输振动试验按照GB/T 4857.1020
17、05进行正弦扫频振动试验和按照GB/T 4857.232021进行随机振动试验3。结合GB/T 4857.172017标准中关于运输振动的要求,正弦扫频振动试验推荐按照标准GB/T 4857.102005进行,在(31003)Hz频率范围内以7 m/s2低加速度、每分钟二分之一倍频程的速率扫频两次4,约80 min。Articles论文112 家电科技 Vol.5 2023 Issue 424表1 家用和类似用途电器运输振动ASD数据表通用运输振动中国公路运输振动Hzg2/HzHzg2/Hz20.0005等级1等级2等级340.01210.0000360.0000180.000009180.0
18、1230.060.030.015400.00140.060.030.0152000.000580.0070.00350.00175gr.m.s0.604120.0160.0080.004日本汽车振动300.0060.0030.0015Hzg2/Hz400.0150.00750.0037520.004600.00140.00070.0003530.011000.0010.00050.00025160.012000.000050.0000250.00001252000.00001gr.m.s0.820.580.41gr.m.s0.48/欧洲公路实际采集振动Hz等级11.32倍等级11.89倍等级1
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