Способ определения ресурса технического объекта

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки надежности технических объектов, например контактных соединений электрооборудования по параметрическим отказам . Цель изобретения - повышение точности оценки ресурса в реальном масштабе времени. Сущность изобретения: объект циклически подвергают вызывающему деградацию параметров воздействию номинальных эксплуатационных факторов и периодически между циклами измеряют величину определяющего ресурса параметра объекта. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765298/10 (22) 06.12.89 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии (72) А.И.Горшков и К).С.Висленев (56) П.М.Глупушкин и др. Кабельные резины.

- M.-Л.: Энергия, 1966, с. 184 — 195, 205-212.

Авторское свидетельство СССР М 1594455, кл. G 01 0 21/00, 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1394175, кл. G 01 Р 31/04, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА

ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки надежности технических объектов, например, контактных соединений электрооборудования, по параметрическим отказам.

Известен способ определения ресурса технического объекта, заключающийся в том, что определяют зависимость деградации параметров технического объекта от величины и длительности воздействия эксплуатационных факторов, подвергают воздействию фиксированных эксплуатационных факторов и по установленным зависимостям определяют фактический ресурс объекта, Недостатком способа является длительность и трудоемкость определения коэффициентов ускорения испытаний. Поэтому указанный способ применим к объек Ы 1776995 А1 (я>ю G 01 0 21/00, G 01 Й 31/04 (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для оценки надежности технических объектов, например контактных соединений электрооборудования по параметрическим отказам. Цель изобретения — повышение точности оценки ресурса в реальном масштабе времени. Сущность изобретения: объект циклически подвергают вызывающему деградацию параметров воздействию номинальных эксплуатационных факторов и периодически между циклами измеряют величину определяющего ресурса параметра объекта. 1 ил. там, у которых хорошо изучены физические основы процесса деградации структуры от внешних воздействий, например кабельным оболочкам из резины, лампам накаливания и т.п.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ определения ресурса технического объекта, заключающийся в том, что его циклически 1Л подвергают вызывающему деградацию параметров эксплуатационному воздействию, периодически между циклами измеряют ве- в личину определяющего эксплуатационного свойства параметра объекта и определяют среднюю скорость изменения этого параметра, по которой рассчитывают методом экстраполяции величину ресурса. Однако и этому способу присущ недостаток, закл ючающийся в необходимости проведения слож1776995 ных физических исследований для выявления параметра, линейно характеризующего процесс деградации параметров объекта, Поэтому укаэанный способ может быть применим к техническим объектам, выполнен ным иэ ранее достаточно хорош исследованных в части деградации структу ры материалов. например, к контактным со единениям, изготовленным из традиционн используемых материалов и с использова нием обычных покрытий, При отсутстви данных о физическом характере процесс деградации, например, для контактных сое динений с нестандартными покрытиями контакт-деталями из новых сплавов и т,п. при испытаниях с форсированными воздей ствиями падает достоверность прогнозиро вания.

Цель изобретения — повышение точно сти оценки ресурса в реальном масштаб времени. Поставленная цель достигаетс тем, что в способе определения ресурс технического объекта, заключающемся циклическом воздействии на объект номи нальных эксплуатационных и форсирован ных факторов и измерении между циклам воздействий определяющего параметра по которому судят о ресурсе объекта, качестве определяющего параметра уст навливают приращение величины опреде ляющего ресурс параметра объекта, в время цикла номинальных эксплуатацион ных и форсированных воздействий измеря ют один и тот же определяющий парамет после каждого цикла этих воздействий д достижения предельного значения опред ляющего ресурса параметра, а величину ре сурса Тр определяют по математическом выражению: д, дфорс + Уксп

T,= =(Z +

i =f

5 о о

10 и а

15 е 20 я а в — 25 и в а- 30 о

P о 35 еу

55 уксп где д ti — длительность i-го цикла номинальных эксплуатационных воздействий, I =

=1,.„,1;

4 " ", 4ФΠ— приращение величины определяющего параметра во время 1-го цикла эксплуатационных и форсированных воздействий соответственно;

Хпр д. — предельное значение величины определяющего параметра; дк " " — приращение величины определяющего параметра в конце последнего Ио цикла номинальных эксплуатационных воздействий, 1 — число циклов номинальных эксплуатационных воздействий, Х " " — значение величины определяющего параметра в конце последнего цикла номинальных эксплуатационных воздействий; дт — длительность последнего (i-го) цикла номинальных эксплуатационных воздействий.

Сущность способа заключается в том, что при циклическом воздействии на объект номинальных и фиксированных факторов и измерении между циклами определяющего параметра, по которому судят о ресурсе объекта, в качестве этого определяющего параметра устанавливают приращение величины определяющего ресурс параметра объекта, во время цикла номинальных1и эксплуатационных воздействий измеряют один и тот же параметр после каждого цикла этих воздействий до достижения предельного значения определяющего ресурс параметра, а величину ресурса Т> определяют по приведенному выше математическому выражению.

На чертеже изображен пример изменения зависимости величины определяющего ресурс параметра от времени испытаний для случая с форсированным воздействием эксплуатационных факторов (кривая "Б") и без форсированного воздействия (кривая

"А") от времени испытаний.

Способ реализуется следующим образом.

Измеряют начальную величину определяющего ресурс параметра технического обьекта, например, переходное сопротивление контактного соединения (точка!), подвергают этот объект циклическому воздействию номинальных и форсированных факторов, а именно, воздействию номинальных эксплуатационных факторов (в случае выбранного примера — воздействию номинальной токовой нагрузки при нормальных условиях окружающей среды) и после заданного промежутка времени фиксируют величину определяющего ресурс параметра (точка 2), затем режим формируют (например, путем повышения токовых нагрузок в условиях повышенной температуры и влажности окружающей среды). Между циклами измеряют приращение величины определяющего параметра (точка

3). В нормальных условиях эксплуатации эта величина — точка 3" на кривой "А" была бы достигнута за больший промежуток времени. Приращение величины — разница по оси абсцисс между точками 3 и 3" есть выигрыш во времени испытаний за первый цикл, Затем этот же параметр измеряют после каж1776995 дого цикла воздействий номинальных и форсированных факторов. Так следующий цикл начинается с точки 3 и заканчивается точкой 5 (соответствующей точке 5" на кривой "А"). Далее, соответственно 1-й цикл, точки 5 — 7, следующий цикл точки 7-9 и, наконец, последний, в общем случае неполный 1-й цикл, отмеченный точками 9-11.

Длительность цикла испытаний соответствует абсциссе точки 10, величина ресурса— абсциссе точки 11". Как видно из графика, реальная кривая "А" и полученная при ускоренных испытаниях кривая "Б", характеризующие изменение величины определяющего ресурс параметра в зависимости от времени, содержат параллельные участки, характеризующие процесс воздействия номинальных факторов — участки 1-2 (общий для обеих кривых), 3 — 4 и 3" — 4", 5 — 6 и

5" — 6", 9 — 10 и 9" — 10", Аппроксимация промежуточных участков показана на 1-том цикле отрезком 6 — 7, являющимся продолжением отрезка 5-6 и с определенной точностью аппроксимирующий участок 6" — 7" зависимостью. Суммируя величины расхода ресурса «р по всем i-м циклам, до достижения предельного значения, определяющего ресурс параметра, получаем величину ресурса технического объекта в целом. На последнем цикле. в общем случае предельная величина определяющего ресурс параметра ограничивает длительность испытания и расход ресурса определяется экстраполяцией отрезка 9 — 10 до пересечения с линией, характеризующей предельное значение определяющего параметра, при котором ресурс технического объекта считается исчерпанным, например. полуторное увеличение переходного сопротивления контактного соединения. Это выражается зависимостью, х1""

«р дксп

Величина ресурса технического объекта представляется суммой расчетных величин расхода ресурса по I-м циклам и по последнему 1-му циклу

Tp = Z«p+ «p

Пример, Оценивали ресурс контактных соединений размером 40х4 мм медных шин с металлопокрытием рабочих поверхностей. В качестве параметра, определяющего ресурс соединений, выбрали электрическое сопротивление. После сборки электрическое сопротивление соединений составило 5,5 мкОм. После воздействия номинальным для данных соединений током 400 А до установившейся температуры

5 и остывания до температуры окружающей среды (20 + 10) С электрическое сопротивление составило 5,56 мкОм, Затем подвергали контактные соединения воздействию тока, превосходящего номинальный в 3 — 4

10 раза, при температуре окружающей среды

60 С. После остывания соединений до температуры (20+. 10) С вновь измеряли электрическое сопротивление, оно составило уксп

5,68 мкОМ. Далее циклы повторяли каждый раз измеряя электрическое сопротивление, Всего проведено 5 циклов. Аппроксимацию проводили графически. Величина ресурса, определенная по выведенной формуле составила 41000 ч. Данные об аналогичных соединениях, находящихся длительное время в эксплуатации, показывают, что их ресурс составляет 40000 — 45000 ч, Таким образом подтверждено достижение поставленной цели изобретения, Использование предлагаемого способа применительно к контактным соединениям по сравнению с известными способами повышает достоверность прогнозирования за счет ускорения испытаний форсированными воздействиями. Кроме того, появляется техническая возможность технически рационально организовать эксплуатацию контактных соединений электрооборудования, что приводит к экономии материальных и финансовых средств.

Формула изобретения

Способ определения ресурса технического объекта, заключающийся в циклическом воздействии на объект номинальных эксплуатационных и форсированных факторов и измерении между циклами воздействий определяющего параметра, по которому судят о ресурсе объекта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности оценки ресурса в реальном масштабе времени, в качестве определяющего параметра устанавливают приращение величины определяющего ресурс параметра объекта во время цикла номинальных эксплуатационных и формированных воздействий, измеряют один и тот же определяющий параметр после каждого цикла этих воздействий до достижения предельного значения определяющего ресурс параметра, а величину ресурса Тр определяют по математическому выражению буфорс + уксп

Тр= (Z + =1

1776995

Дк " ". — приращение величины определяющего параметра в конце I-ro цикла номинальных эксплуатационных воздействий;

5 I — число циклов номинальных эксплуатационных воздействий;

Дт — длительность последнего (I-го) цикла номинальных эксплуатационных воздействий;

10 Х " "" — значение величины определяющего параметра в конце последнего цикла номинальных эксплуатационных воздействий.

Дт! Х +Хп ед М

Я ей Х ксил где Д | — длительность I-го цикла номинальных эксплуатационных воздействий; д sxcnn„Ü |Фор — приращение величины определяющего параметра во время 1-ro цикла эксплуатационных и форсированных воздействий соответственно:

Xnpeg — предельное значение величины определяющего параметра;

Составитель А. Сонжаровский

Техред М.Моргентал Корректор 3. Салко

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ. 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5