اطمینان از طول عمر یک گیربکس DC با تست قابلیت اطمینان سیستماتیک

Utpal Rabha، مهندس ارشد، Portescap، روش تست نمایش قابلیت اطمینان (RDT) را توضیح می دهد.

گیربکس های DC به گونه ای طراحی شده اند که نیازهای گشتاور وظایف خاص را برآورده کنند و در عین حال ابعاد فشرده را تضمین کنند. با مونتاژ یک برس یا موتور DC بدون جاروبک، این دستگاه جعبه دنده ای را ترکیب می کند که گشتاور، سرعت و کارایی مورد نیاز را بهینه می کند. این یک گیربکس را قادر می‌سازد تا سرعت خروجی را کاهش دهد در حالی که گشتاور را تا حد مورد نیاز افزایش می‌دهد و در مقایسه با استفاده از یک موتور انفرادی با درجه بالاتر به تنهایی به این امر با قطر فشرده‌تر دست می‌یابد.

با مکانیسم گیربکس اضافی، ضروری است که طراحی گیربکس به اندازه کافی برای مدت زمان استفاده مورد نیاز آن قابل اعتماد باشد. برای اطمینان از انعطاف پذیری برای شرایط دنیای واقعی، تست نمایش قابلیت اطمینان (RDT) مورد نیاز است.

مراحل RDT

اولین وظیفه مرحله برنامه ریزی تعیین هدف قابلیت اطمینان است که برای تنظیم پارامترهای RDT مورد نیاز است. مشخصه های معمولی گیربکس تحت RDT شامل ولتاژ، جریان، سرعت، دما، نویز و یکپارچگی فیزیکی است. سپس می توان مدل های آزمون را برای محاسبه حجم نمونه و همچنین زمان مورد نیاز آزمون انتخاب کرد. ترجیح بستگی به این دارد که آیا مدت زمان آزمایش با عمر سرویس مورد انتظار متفاوت است یا خیر. برای دستگاهی که درازمدت کار می کند، در مقایسه با دستگاهی که ممکن است فقط به عملیات تک شات نیاز داشته باشد، مورد نیاز است. یک سطح تحمل آزمون پذیرفته شده نیز باید تنظیم شود.

در حالت ایده‌آل، آزمایش باید تحت شرایط کاربردی واقعی انجام شود و برای تمام مدت دوره عملیاتی مورد نظر ادامه یابد. با این حال، اگر زمان به نیازهای بازار این اجازه را نمی دهد، مانند موتورهای چرخ دنده با طول عمر بالا که ممکن است برای 10 سال کار کنند، می توان از روش تست شتابی استفاده کرد. در این مورد ما عمر B10 را محاسبه می کنیم، زمانی که احتمال بقای دستگاه ها 90٪ یا بیشتر است.

در سرتاسر مقیاس زمانی از پیش تعریف شده آزمون، مشاهدات در فواصل زمانی مشخص و مشخصی انجام می شود که از آن ها می توان داده ها را تجزیه و تحلیل کرد. هدف معمولی، عدم موفقیت در نتیجه آزمایش است. در صورت مشاهده خرابی قبل از رسیدن به این زمان، زمان تست مورد نیاز مجددا محاسبه می شود. اگر تعداد کمی از نمونه ها در طول آزمایش شکست بخورند، داده های خرابی را می توان با روش Weibull، تجزیه و تحلیل داده های زندگی که روندهای یک نمونه داده نسبتاً کوچک را تعیین می کند، برای محاسبه قابلیت اطمینان به دست آمده، تجزیه و تحلیل کرد.

تست در عمل

به عنوان یک نمونه واقعی از آزمایش RDT، Portescap یک گیربکس DC برای یک سیستم تزریق که توسط یک سازنده دستگاه های پزشکی توسعه داده شده است، طراحی کرد. برای تایید قابلیت اطمینان، مشخصات به عمر عملیاتی 10000 ساعت نیاز داشت که برای دستیابی به اطمینان 95٪ آزمایش شده بود. این نیاز به یک محاسبه عمر B10 با RDT انجام شده تحت یک مدل شتابدار داشت.

از آنجایی که عمر عملیاتی یک گیربکس در درجه اول به بار اعمال شده و شرایط کاربرد بستگی دارد، تیم مهندسی گشتاور و سرعت را به عنوان تنش برای تسریع زمان تست انتخاب کردند. قانون توان معکوس، که معمولاً برای آزمایش تنش‌های شتاب‌دار غیر حرارتی استفاده می‌شود، برای محاسبه ضریب شتاب استفاده می‌شود.

از آنجایی که گشتاور مورد نیاز مشخص شده برای کاربرد واقعی 10 میلی نیوتن متر بود، برای محاسبه ضریب شتاب، گشتاور تنش شتاب شده روی 25 میلی نیوتن متر با سرعت ثابت 200 دور در دقیقه تنظیم شد. سپس، مدت زمان آزمایش با استفاده از روش دوجمله‌ای پارامتری تنظیم شد، ترجیحاً زمانی که طول عمر واقعی دستگاه از مدت زمان آزمایش مجاز بیشتر شود. این یک زمان آزمایش 1081 ساعت با در نظر گرفتن موارد شکست صفر ایجاد کرد. با استفاده از محاسبات ویبول، حجم نمونه 10 گیربکس تعیین شد.

برای انجام RDT، سطح گشتاور مورد نیاز بر روی گیربکس اعمال شد که با استفاده از ترمز هیسترزیس، به عنوان محدود کننده گشتاور عمل می کند. پارامترهای عملکرد روزانه شامل ولتاژ، جریان، سرعت و دما ثبت شد. در پایان 1081 ساعت، همه گیربکس‌ها آزمایش را بدون نقص یا ناهنجاری کامل کردند و عمر B10 مورد نیاز 10000 ساعت با سطح اطمینان 95 درصد یا بیشتر تأیید شد.

رویکرد سیستماتیک قابلیت اطمینان را تأیید می کند

یک رویکرد سیستماتیک به RDT به اطمینان قابل توجهی در طول عمر عملیاتی گیربکس های DC دست می یابد. حتی زمانی که مدت زمان واقعی آزمایش عمر یک امکان عملی نیست، یک روش RDT قوی، قابلیت اطمینان بالایی در آزمایش عمر تسریع ایجاد می‌کند.

مهندسان Portescap در کنار تیم های OEM برای طراحی و پیاده سازی RDT هر زمان که یک پروژه به آن نیاز دارد، کار می کنند. RDT سیستماتیک نه تنها اطمینان را تضمین می کند، بلکه قابلیت اطمینان واقعی را برای استفاده در دنیای واقعی ایجاد می کند.