Cách tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 bằng hệ thống máy phát rung động điện động

Tóm tắt
Hệ thống máy phát rung điện động sử dụng nguyên lý kích thích điện từ để tái tạo môi trường rung động trong các điều kiện làm việc thực tế khác nhau, nhằm kiểm chứng khả năng chịu rung, độ ổn định vận hành và độ tin cậy làm việc của các linh kiện và thành phẩm trong suốt vòng đời của chúng. Toàn bộ thiết bị được trang bị bộ điều khiển chuyên dụng để quản lý thống nhất các quy trình thử nghiệm, điều chỉnh các thông số vận hành cũng như ghi lại và lưu trữ dữ liệu thử nghiệm. LISUN Với mục tiêu nghiên cứu là Hệ thống thử nghiệm rung động điện từ LVD-100KG (Tiền chứng nhận), bài báo này trình bày nguyên lý hoạt động, cấu hình thiết bị và quy trình thực hiện thử nghiệm của Hệ thống tạo rung động điện từ. Bài báo phân tích cách thực hiện các thử nghiệm môi trường rung động hình sin được quy định trong tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 với hệ thống này, đồng thời giải thích các điểm chính về thiết lập thông số, yêu cầu lắp đặt mẫu thử, thu thập dữ liệu và đánh giá kết quả trong quá trình thử nghiệm, cung cấp tài liệu tham khảo thực tiễn cho việc kiểm chứng độ tin cậy rung động của các sản phẩm điện và điện tử.

Giới thiệu

Trong quá trình sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và sử dụng lâu dài, các sản phẩm điện và điện tử không thể tránh khỏi việc phải chịu rung động cơ học định kỳ. Rung động liên tục có thể dẫn đến nới lỏng cấu trúc, nứt mối hàn, bong tróc đầu nối và suy giảm hiệu suất điện, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và tuổi thọ sản phẩm. Là một tiêu chuẩn thử nghiệm môi trường cơ bản do Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế ban hành, IEC 60068-2-6 tương đương với GB/T 2423.10-2019 tại Trung Quốc. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thực hiện đầy đủ các thử nghiệm rung hình sin để đánh giá khả năng chịu đựng môi trường rung hình sin của mẫu vật, và được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như thiết bị chiếu sáng, cụm điều khiển điện tử công nghiệp, linh kiện ô tô và mô-đun lưu trữ năng lượng. Một hệ thống tạo rung động điện động phù hợp là cần thiết để hoàn thành các hạng mục thử nghiệm được quy định trong tiêu chuẩn. Loại thiết bị này mô phỏng các điều kiện rung động thông qua lực điện từ để xác định khả năng chống rung, độ ổn định và độ tin cậy của các bộ phận và sản phẩm hoàn chỉnh khác nhau trong suốt vòng đời sử dụng. Bộ điều khiển tích hợp quản lý tất cả các hoạt động và cho phép ghi lại và lưu trữ dữ liệu thử nghiệm đầy đủ. LISUN LVD-100KG Hệ thống thử nghiệm rung động điện động Bao gồm hai phiên bản: máy rung bốn bậc tự do LVD-100KG và máy rung sáu bậc tự do LVD-100KG-6D. Phiên bản trước hỗ trợ tạo rung theo hướng thẳng đứng và ngang, trong khi phiên bản sau cho phép rung độc lập theo các trục thẳng đứng, trước-sau ngang và trái-phải ngang, đáp ứng yêu cầu cơ bản của các thử nghiệm rung đa trục vuông góc được định nghĩa trong IEC 60068-2-6.

Hệ thống máy phát điện rung động LVD-100KG

Nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật của hệ thống máy phát rung động điện động

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của Hệ thống Máy phát rung điện động là cảm ứng điện từ. Cuộn dây dẫn được cấp điện tạo ra lực kích thích trong từ trường để điều khiển bàn rung và mẫu thử, tạo ra rung động cơ học có thể điều khiển được. Là bộ phận trung tâm của toàn hệ thống, bộ điều khiển tạo ra dạng sóng rung, điều chỉnh tần số, thực hiện điều khiển vòng kín cho biên độ và gia tốc, thực hiện các chuỗi thử nghiệm quét tần số và lập trình được, đồng thời thu thập và lưu trữ dữ liệu thử nghiệm thô bao gồm tần số, gia tốc và thời gian. Người vận hành có thể trực tiếp cấu hình tất cả các thông số thử nghiệm để giảm thiểu khó khăn trong vận hành. Hệ thống thử nghiệm rung điện động LVD-100KG là thiết bị thử nghiệm được chứng nhận trước, tương thích với nhiều tiêu chuẩn trong nước và quốc tế. Ngoài loạt tiêu chuẩn IEC 60068, nó còn tuân thủ GB/T13309-91, GB/T 4857, ASTM D999 và các thông số kỹ thuật liên quan đến rung động khác. Đối với các thử nghiệm rung động chính thức được chứng nhận CNAS, LISUN Hệ thống kiểm tra rung động điện động LVD-AT10 được khuyến nghị sử dụng. Bảng dưới đây liệt kê các thông số kỹ thuật cốt lõi của Hệ thống tạo rung động điện động dòng LVD-100KG.

Quy trình kiểm thử cho tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 sử dụng hệ thống máy phát rung động điện động.

Thử nghiệm rung hình sin được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 chủ yếu bao gồm sáu giai đoạn: chuẩn bị trước thử nghiệm, kẹp mẫu, cấu hình thông số thiết bị, thực hiện thử nghiệm, thu thập dữ liệu và kiểm tra mẫu sau thử nghiệm. Hệ thống máy phát rung điện động đóng vai trò quan trọng trong mỗi giai đoạn.

Giai đoạn đầu tiên là chuẩn bị trước khi thử nghiệm. Người vận hành phải xác định mức độ nghiêm trọng tương ứng với sản phẩm cần thử nghiệm, và xác nhận phạm vi tần số thử nghiệm, biên độ hoặc gia tốc, tốc độ quét, thời gian thử nghiệm cho mỗi trục và số lượng trục rung. Tiêu chuẩn thường yêu cầu thử nghiệm riêng biệt dọc theo ba trục vuông góc X, Y và Z thay vì đơn giản hóa quy trình bằng cách thử nghiệm kết hợp nhiều trục. Kiểm tra trọng lượng mẫu để đảm bảo nó không vượt quá khả năng chịu tải tối đa của Hệ thống Máy phát rung điện động. Tải trọng tối đa của model LVD-100KG là 100KG. Quá tải sẽ gây biến dạng dạng sóng rung và làm mất hiệu lực của thử nghiệm. Kiểm tra bộ điều khiển, cảm biến và các phụ kiện để xác nhận thiết bị đang hoạt động bình thường.

Giai đoạn thứ hai là gắn và kẹp mẫu vật. Các mẫu vật phải được cố định chắc chắn trên bàn rung bằng các phụ kiện chuyên dụng để mô phỏng điều kiện lắp đặt thực tế. Độ cứng không đủ của phụ kiện sẽ gây ra cộng hưởng bổ sung và ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Phiên bản sáu bậc tự do LVD-100KG-6D có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các hướng thẳng đứng, ngang trước-sau và ngang trái-phải để thử nghiệm đa trục. Đối với mô hình bốn bậc tự do LVD-100KG, hãy điều chỉnh tư thế gắn mẫu vật để hoàn thành các thử nghiệm trên các trục khác nhau. Các cảm biến gia tốc phải được đặt tại điểm tham chiếu điều khiển để truyền tín hiệu rung trở lại bộ điều khiển của Hệ thống tạo rung điện động để điều chỉnh vòng kín.

Giai đoạn thứ ba là cấu hình thông số thiết bị. Người vận hành nhập các cài đặt trên giao diện điều khiển của Hệ thống Máy phát rung điện động, chọn chế độ rung hình sin, cấu hình giới hạn tần số trên và dưới, giá trị biên độ và gia tốc, và xác định chế độ quét tần số hoặc chế độ phân đoạn có thể lập trình. Tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 bao gồm các thử nghiệm quét tần số và thử nghiệm giữ tần số cố định. Quét tần số được áp dụng để tìm kiếm các tần số cộng hưởng quan trọng của mẫu vật. Sau khi xác định các điểm cộng hưởng, các thử nghiệm giữ tần số cố định có thể được thực hiện để đánh giá độ bền mỏi. Chức năng quét của... LISUN Hệ thống thử nghiệm rung động điện từ LVD-100KG cho phép cấu hình linh hoạt các giới hạn tần số và thời gian. Chức năng lập trình hỗ trợ thiết lập tham số lên đến 15 phân đoạn để thực hiện các chuỗi thử nghiệm phức tạp được quy định trong tiêu chuẩn. Điều khiển dịch chuyển được ưu tiên cho các điều kiện tần số thấp, trong khi điều khiển gia tốc được kích hoạt ở tần số cao để đảm bảo ứng suất rung động tuân thủ các yêu cầu tiêu chuẩn trên toàn bộ dải tần số.

Giai đoạn thứ tư là thực hiện thử nghiệm. Sau khi xác nhận thông số, khởi động Hệ thống tạo rung động điện động. Bộ điều khiển điều khiển bàn rung để tạo ra rung động hình sin. Trong quá trình hoạt động, người vận hành quan sát tình trạng vật lý của mẫu vật trong khi bộ điều khiển giám sát dữ liệu tần số, biên độ và gia tốc theo thời gian thực. Thử nghiệm phải dừng ngay lập tức trong trường hợp rung động vượt quá giới hạn hoặc mẫu vật bị lỏng. Bộ điều khiển của toàn hệ thống tự động ghi lại và lưu tất cả dữ liệu thử nghiệm mà không cần ghi chép thủ công liên tục để giảm thiểu lỗi do con người gây ra.

Giai đoạn thứ năm là kiểm tra sau thử nghiệm. Sau khi hoàn thành các thử nghiệm rung động trên tất cả các trục, tháo mẫu vật và tiến hành kiểm tra trực quan, kiểm tra cấu trúc cơ khí và thử nghiệm chức năng điện. So sánh tình trạng mẫu vật trước và sau khi thử nghiệm để kiểm tra xem có hư hỏng vỏ, lỏng ốc vít, dịch chuyển linh kiện bên trong hoặc hỏng hóc chức năng hay không, nhằm đánh giá xem mẫu vật có đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 60068-2-6 hay không. Xuất dữ liệu thử nghiệm thô được lưu trữ bởi Hệ thống tạo rung động điện động và sắp xếp thời gian rung, đường cong tần số và bản ghi gia tốc để tạo thành một tài liệu thử nghiệm hoàn chỉnh.

Các biện pháp phòng ngừa khi thực hiện thử nghiệm

Khi thực hiện các thử nghiệm IEC 60068-2-6 với Hệ thống tạo rung động điện từ, cần lưu ý rằng dòng LVD-100KG là thiết bị đã được chứng nhận trước, phù hợp cho việc xác minh nghiên cứu và phát triển cũng như đánh giá sơ bộ. Hệ thống thử nghiệm rung động điện từ LVD-AT10 phải được lựa chọn nếu yêu cầu báo cáo chính thức có chứng nhận CNAS. Tải trọng trên bàn rung không được vượt quá giá trị định mức. Tổng trọng lượng của mẫu thử cộng với các phụ kiện phải thấp hơn tải trọng tối đa danh nghĩa, nếu không sẽ xảy ra biến dạng dạng sóng rung và đo lường không chính xác. Thử nghiệm giữ cộng hưởng là một phần thiết yếu của IEC 60068-2-6, và Hệ thống tạo rung động điện từ phải cung cấp độ chính xác điều khiển tần số đủ. Độ chính xác điều khiển 0.1Hz của LVD-100KG cho phép khóa chính xác các tần số cộng hưởng cho các thử nghiệm giữ độ bền. Ngoài ra, các sản phẩm khác nhau tương ứng với các mức độ nghiêm trọng khác nhau. Các thông số thống nhất không thể áp dụng trực tiếp, và dải tần số, biên độ rung và thời gian thử nghiệm phải được xác định theo thông số kỹ thuật của sản phẩm.

Kết luận

Hệ thống máy phát rung động điện động tái tạo môi trường rung động thông qua lực điện từ và đóng vai trò là phần cứng cốt lõi để tiến hành các thử nghiệm môi trường rung động hình sin theo tiêu chuẩn IEC 60068‑2‑6. LISUN LVD-100KG Hệ thống thử nghiệm rung động điện động (Tiền chứng nhận) Thiết bị có khả năng chịu tải hợp lý, dải tần số đầu ra khả dụng cũng như khả năng quét tần số và kiểm tra lập trình. Bộ điều khiển quản lý toàn bộ quy trình kiểm tra và tự động ghi lại dữ liệu kiểm tra. Nó có thể hoàn thành hầu hết các hạng mục kiểm tra tiền thẩm định theo yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 60068-2-6. Trong các hoạt động kiểm tra thực tế, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình tiêu chuẩn, thực hiện kẹp mẫu đúng cách, cấu hình thông số, giám sát thời gian thực và kiểm tra sau thử nghiệm, phát huy tối đa khả năng của Hệ thống Máy phát rung động điện từ để mô phỏng các điều kiện rung động thực tế. Điều này giúp đánh giá hiệu quả khả năng chống rung, độ ổn định và độ tin cậy của các bộ phận và thành phẩm trong suốt vòng đời sử dụng, cho phép doanh nghiệp xác định các khuyết tật liên quan đến rung động ở giai đoạn phát triển sản phẩm, tối ưu hóa thiết kế cấu trúc và cải thiện khả năng thích ứng với môi trường của sản phẩm.