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机床电器可靠性通则
深圳市龙华区应急安全管理协会 www.lhaq.cn
General rules of reliability for machine tool electrical components
目次
前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义、符号
4 可靠性指标
5 试验方法
6 可靠性验证试验方案及试验程序
7 试验记录与试验报告
附录A(资料性附录) 推荐的机床电器元件可靠性试验报告
前言
本指导性技术文件代替GB/T10962-1989《机床电器可靠性通则》,本指导性技术文件与GB/T10962-1989相比主要变化如下:
——“1 范围”中明确了本指导性技术文件适用于机床用接触器式继电器、机床用接触器、机床用行程开关、机床用按钮等带有触头的机床电器元件;
——将原标准中“4 分类和特性参数”和“5 技术要求”改为“4 可靠性指标”;
——将原标准试验方法的序号6改为5,删除了原标准试验方法中与可靠性无关的内容,增加了试品的检测与失效判据等内容;
——删除了原标准中与可靠性无关的“7 检验规则”和“8 制造厂提供的文件、资料”及“附录A”等内容,增加了“6 可靠性验证试验方案及试验程序”和“7 试验记录与试验报告”等内容。
本指导性技术文件的附录A为资料性附录。
本指导性技术文件由中国电器工业协会提出。
本指导性技术文件由全国低压电器标准化技术委员会(SAC/TC 189)归口。
本指导性技术文件负责起草单位:河北工业大学、上海电器科学研究所(集团)有限公司。
本指导性技术文件主要起草人:陆俭国、季慧玉、苏秀苹、陈晓东。
本指导性技术文件所代替标准的历次版本发布情况为:
——GB/T 10962-1989。
1 范围
本指导性技术文件规定了机床电器元件(简称机床电器)的可靠性指标及可靠性验证试验的一般要求和方法,包括机床电器元件的可靠性等级、试验方法、可靠性验证试验方案及试验程序等。
本指导性技术文件适用于机床用接触器式继电器、机床用接触器、机床用行程开关、机床用按钮等带有触头的机床电器元件,也可供机床用微动开关等其他带有触头的机床电器元件进行可靠性验证试验时参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。
GB/T 2900.18-2008 电工术语 低压电器
GB/T 3187-1994 可靠性、维修性术语(idt IEC 60191-1:1991)
GB/T 5080(所有部分) 设备可靠性试验(idt IEC 60605)
GB 14048.1-2006 低压开关设备和控制设备 总则(IEC 60947-1:2001,MOD)
GB14048.4-2003 低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机控制器(IEC 60947-4-1:2000,IDT)
GB 14048.5-2008 低压开关设备和控制设备 第5-1部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器(IEC 60947-5-1:2003,MOD)
GB 14048.6-1998 低压开关设备和控制设备 接触器和电动机起动器 第2部分:交流半导体电动机控制器和起动器(idt IEC 60947-4-2:1995),附正件1:1997
GB/T 19334-2003 低压开关设备和控制设备的尺寸 在成套开关设备和控制设备中作电器机械支承的标准安装轨(IEC 60715:1981,IDT)
3 术语和定义、符号
3.1 术语和定义
GB/T 2900.18-2008、GB/T 3187-1994、GB/T 5080、GB 14048.1-2006、GB 14048.4-2003、
GB 14048.5-2008和GB 14048.6-1998中确立的有关术语和定义适用于本指导性技术文件。
本指导性技术文件中,有关可靠性量值的“时间”单位,可用“次数”替代。
3.2 符号
Ac——合格判定数(允许失效数);
n——试品数;
r——相关失效数;
rc——截尾失效数(rc=Ac+1);
T——累积相关试验时间;
Tc——截尾时间(全部试品要达到的试验总时间);
tz——(单台试品)试验截止时间;
Uf——触头分断时触点间的电压;
Uj——触头接通时其两引出端间的电压降;
λ——失效率;
λmax——规定失效率等级的最大失效率。
4 可靠性指标
机床电器元件采用失效率λ为其可靠性特征量,并按其最大失效率的数值分为亚四级、四级、亚五级、五级、亚六级、六级、亚七级和七级等八个失效率等级。失效率等级的名称、符号和最大失效率列于表1。
表1 失效率等级名称、符号和最大失效率

5 试验方法
5.1 试验条件
5.1.1 环境条件
试验在GB 14048.1-2006规定的正常使用条件下进行:
——温度:-5℃~+40℃,且24 h内的平均温度不超过+35℃;
——相对湿度:最高温度为+40℃,空气的相对湿度不超过50%,在较低温度下可以允许有较高的相对湿度,20℃时可达90%。
或按被试产品标准或技术条件规定的使用环境条件下进行。
5.1.2 安装条件
a) 试品应按正常使用的位置安装;
b) 试品应安装在无显著摇动和冲击振动的地方;
c) 试品的安装面与垂直面的倾斜度应符合产品标准或技术条件的规定;
d) 对于采用安装轨安装的机床电器元件,安装轨应符合GB/T 19334-2003的规定。
5.1.3 试验电源条件
a) 波形:正弦波,波形畸变因数不大于5%;
b) 频率:50 Hz或60 Hz,允许偏差为±5%。
5.1.4 触头回路条件
a) 为检测触头是否正常工作,可将触头接入检测线路,成为触头回路;
b) 触头回路的电源可采用直流24 V(或12 V),也可采用产品标准规定的工作电压,相应的触头回路的电流为1 A(或0.1 A);
c) 触头回路的负载可采用阻性负载;
d) 试验中,当触头接通负载时,触头回路电源电压的波动相对于空载电压而言应不大于5%。
5.1.5 操作条件
5.1.5.1 操作
具有电磁线圈的机床用接触器式继电器、机床用接触器等机床电器元件试验时,试品应以输入激励量的额定值进行激励;而对于机床用按钮、机床用行程开关等机床电器元件则用手或操作机构进行操作。
5.1.5.2 每小时操作循环次数
试验时试品每小时的操作循环次数不低于产品标准中规定的额定值。为缩短试验时间,在不影响试品正常动作及不改变试品失效机理的条件下,允许提高每小时操作循环次数。
5.1.5.3 通电持续率
对于机床用接触器式继电器、机床用接触器等机床电器元件的通电持续率应根据产品标准选取,或从下列推荐数值中选取:15%,25%,40%,60%。
5.2 试品的抽取
a) 试品应从稳定的工艺条件下批量生产的并经出厂检验合格的产品中随机抽取;
b) 试品数n由试验方案决定[见6.2.1中e)项的公式(1)];
c) 供抽样的产品应不少于被抽取试品数的10倍。
5.3 试品的检测
5.3.1 试验前检测
试验前先对试品进行检测,检查试品的零部件有无损坏、变形、断裂等,剔除零部件损坏、变形、断裂者,并按规定补足试品数,剔除掉的试品不计入相关失效数r内。
5.3.2 试验中检测
试验中,应对试品的触头在每次操作循环的“接通”期的40%时间内与“分断”期的40%时间内,监测触头接通时其两引出端间的电压降与触头分断时触点间的电压。
试验中不允许对试品进行清理和调整。
对于机床用接触器式继电器、机床用接触器等机床电器元件,试验中当某试品出现下列任一种情况时,即认为该试品失效。
a) 触头接通时其两引出端间的电压降Uj超过触头回路电源电压的10%,即2.4 V(或1.2 V);
b) 触头分断时触头间的电压Uf低于触头回路开路电压的90%,即21.6 V(或10.8 V);
c) 线圈通电时不吸合;
d) 线圈断电后不释放;
e) 零部件有破坏性损坏,零部件松动;
f) 机械运动阻滞、卡死;
g) 有明显的噪声(噪音是因为短路环、铁芯等损坏性故障引起的);
h) 触头发生熔焊或其他形式的粘接。
对于机床用按钮、机床用行程开关等机床电器元件,试验中当某试品出现下列任一种情况时,即认为该试品失效。
a) 触头接通时其两引出端间的电压降Uj超过触头回路电源电压的10%,即2.4 V(或1.2 V);
b) 触头分断时触头间的电压Uf低于触头回路开路电压的90%,即21.6 V(或10.8 V);
c) 零部件有破坏性损坏,零部件松动;
d) 机械运动阻滞、不灵活、其可动部分卡住或停留在中间位置;
e) 触头发生熔焊或其他形式的粘接。
5.3.3 试验后检测
对于机床用接触器式继电器、机床用接触器等机床电器元件,在试验后应检测下列项目:
a) 零部件有无破损、断裂;
b) 吸合电压;
c) 释放电压。
对于机床用按钮、机床用行程开关等机床电器元件,在试验后仅需检查零部件有无破损、断裂。
试品在试验后检测中,任一项目的检测结果不符合产品标准的规定,即认为该试品失效。其失效时间按试验结束时的循环次数计算,失效数为1。
5.4 试验装置
应采用合适的可靠性试验装置,它应满足以下要求:
a) 能实现逐次监测;
b) 当试品失效时,试验装置应具有自动停机、记录失效试品编号及失效时间(失效发生时的试验次数)及记录输出功能。
推荐采用微机进行控制、检测的可靠性试验装置,也可采用其他合适的试验装置。
6 可靠性验证试验方案及试验程序
6.1 可靠性验证试验方案
机 床电器元件的可靠性验证试验又可称为失效率试验,失效率试验分为失效率定级试验,维持试验和升级试验。定级试验是指首次确定产品的失效率等级而进行的试 验,或在某一失效率等级的维持试验或升级试验失败后,对产品重新确定其失效等级而进行的试验;维持试验是指为证明产品的失效率等级仍不低于定级试验或升级 试验后所确定的失效率等级而进行的试验;升级试验是指为证明产品的失效率等级比原定的失效率等级更高而进行的试验。
定级试验和升级试验的试验方案见表2(置信度即置信水平为0.9);维持试验的试验方案见表3(置信度为0.6)。
表2 定级试验和升级试验方案

表3 维持试验方案

6.2 可靠性验证试验的程序
6.2.1 定级试验
定级试验按下列程序进行:
a) 选定失效率等级,首次定级试验一般应选失效率等级为四级、亚五级或五级;
b) 选定允许失效数Ac和截尾失效数rc(rc=Ac+1),推荐在2~5的范围内选择Ac,不推荐选择Ac=0;
c) 根据选定的失效率等级和Ac,由表2查出截尾时间Tc;
d) 选定试品的试验截止时间tz,tz一般不应低于105次;
e) 根据Tc、Ac及tz,由式(1)确定试品数n(用进一法取整):
 
应注意,试品数n一般不得小于10;
f) 按5.2的规定随机抽取n个试品;
g) 按5.3的规定进行试验检测及判断试品是否失效;
h) 统计相关失效数r及各失效试品的相关试验时间(失效时间);
i) 统计累积相关试验时间T;
j) 试验结果判定:
当累积相关试验时间T达到或超过了截尾时间Tc,而相关失效数r未达到截尾失效数rc(即r≤Ac),则判为试验合格(接收),当累积相关试验时间T未达到截尾时间Tc,而相关失效数r达到了截尾失效数rc(即r>Ac),则判为试验不合格(拒收)。
6.2.2 维持试验
定级试验合格的产品,可按表3中规定的维持周期进行该等级的维持试验,维持试验按下列程序进行:
a) 选定允许失效数Ac;
b) 根据产品已试验合格的失效率等级及选定的允许失效数,由表3查出截尾时间Tc;
c) 选定试品的试验截止时间tz[同6.2.1中d)项];
d) 确定试品数n[同6.2.1中e)项的式(1)];
e) 抽取试品[同6.2.1中f)项];
f) 按5.3的规定进行试验检测及判断试品是否失效;
g) 统计相关失效数r及各失效试品的相关试验时间[同6.2.1中b)项];
h) 统计累积相关试验时间T;
i) 试验结果判定[同6.2.1中j)项];
j) 若维持试验合格,则应继续按规定的维持周期进行下一次维持试验;若维持试验不合格,则应重新进行定级试验,以确定其失效率等级;
k) 重新确定失效率等级时,应将该产品从首次定级试验起的全部试验数据(包括维持试验不合格的数据)进行累积,根据累积的相关失效数及累积的相关试验时间由表2确定产品的失效率等级。
6.2.3 升级试验
定级试验合格的产品可继续进行升级试验。升级试验的数据可从定级试验和维持试验的试品进行延长试验以及为升级试验投入的试品进行试验得出。升级试验按下列程序进行:
a) 选定待升的失效率等级(一般比原定的等级高一级);
b) 选定允许失效数Ac;
c) 根据选定的失效率等级及允许失效数,由表2查出截尾时间Tc;
d) 根据Tc确定延长试验的时间以及为升级试验投入的试品数和试验时间;
e) 抽取试品[同6.2.1中f)项];
f) 按5.3的规定进行试验检测及判断失效;
g) 统计相关失效数r及累积相关试验时间T;
h) 试验结果判定[同6.2.1中j)项];
i) 若升级试验合格,则应按规定的维持周期进行该等级的维持试验;若升级试验不合格,则应重新进行定级试验,以确定其失效率等级;
j) 重新确定失效率等级时,应将该产品的全部试验数据进行累积,根据累积的相关失效数及累积的相关试验时间由表2确定产品的失效率等级。
7 试验记录与试验报告
7.1 试验记录
每台试品都要有试验记录,并按失效时间先后顺序将失效试品进行试验数据登记,记录内容为:
a) 试品名称、型号、规格;
b) 制造单位;
c) 试品制造日期;
d) 试验日期及试品数;
e) 试验条件;
f) 失效试品编号,失效时间及失效现象;
g) 失效分析与判断;
h) 试验人员。
7.2 试验报告
试验报告应写明试验依据和要求,失效试品编号,失效时间及失效原因,作出试验是否合格的判定(见附录A)。
附录A
(资料性附录)
推荐的机床电器元件可靠性试验报告
推荐的机床用接触器式继电器可靠性试验报告见表A.1。
表A.1 机床用接触器式继电器可靠性试验报告 文档编号:

推荐的机床用接触器可靠性试验报告见表A.2
表A.2 机床用接触器可靠性试验报告 文档编号:

推荐的机床用按钮可靠性试验报告见表A.3。
表A.3 机床用按钮可靠性试验报告 文档编号:

推荐的机床用行程开关可靠性试验报告见表A.4。
表A.4 机床用行程开关可靠性试验报告 文档编号:

【实施日期】20090401
责任编辑: 深圳市龙华区应急安全管理协会