Niezawodne połączenie jest niezbędne wszędzie tam, gdzie urządzenia są narażone na ciągły ruch, powtarzalny transport lub wymagają intensywnej eksploatacji mechanicznej. W sprzęcie medycznym, automatyce przemysłowej, maszynach mobilnych, systemach energetycznych, zastosowaniach lotniczych i profesjonalnych urządzeniach nadawczych, nawet niewielka utrata połączenia może przerwać transmisję sygnału lub energii i wpłynąć na wydajność całego systemu.

Aby pomóc inżynierom w uwzględnieniu tych zagrożeń na wcześniejszym etapie procesu rozwoju, firma MOCO wprowadziła nowy system do elektrodynamicznych testów wibracyjnych. Inwestycja ta wzmacnia możliwości firmy w zakresie odtwarzania zdefiniowanych laboratoryjnych profili wibracji, oceny połączonych zespołów złączy w różnych orientacjach oraz porównywania parametrów mechanicznych i elektrycznych przed i po ekspozycji.

Celem nie jest po prostu dodanie kolejnej maszyny do laboratorium. Nowa funkcja tworzy ściślejszą pętlę sprzężenia zwrotnego między projektowaniem złączy, inżynierią montażu kabli, kontrolą procesu produkcyjnego i wsparciem technicznym klienta – umożliwiając identyfikację potencjalnych słabych punktów, zanim projekt osiągnie produkcję seryjną.

Dlaczego MOCO zainwestowało w wewnętrzne testy wibracyjne

Odporność na drgania zależy nie tylko od mechanizmu sprzęgającego złącza. Geometria styków, konstrukcja obudowy i wkładki, powłoka, jakość zakończeń, elastyczność kabla, odciążenie, sztywność montażu i sposób prowadzenia kabla – wszystkie te czynniki mogą wpływać na reakcję całego zespołu połączeniowego.

Z tego powodu ogólne stwierdzenie, takie jak „odporność na wibracje”, ma ograniczoną wartość inżynierską, chyba że jest powiązane ze zdefiniowanym profilem i mierzalnymi kryteriami akceptacji. Wewnętrzna zdolność do pomiaru wibracji pozwala firmie MOCO oceniać konkretne konfiguracje w kontrolowanych warunkach i dokumentować związek między danymi wejściowymi testu a obserwowanym wynikiem.

Nowy system wspiera trzy ważne etapy pracy MOCO:

• Rozwój produktu: porównywanie iteracji projektu i identyfikacja możliwych słabości mechanicznych lub elektrycznych;
• Weryfikacja techniczna: ocena zdefiniowanej konfiguracji złącza i kabla w oparciu o ustalony profil laboratoryjny; oraz
• Walidacja jakości: sprawdzenie, czy testowany zespół zachowuje wymagany stan po długotrwałym narażeniu na drgania.

Co może oceniać nowy system testowy

W zależności od uzgodnionego planu testów i sprawdzanej konfiguracji, MOCO może wykorzystać sprzęt do obsługi:

• szerokopasmowe drgania losowe w określonym zakresie częstotliwości;
• kontrolowana gęstość widmowa mocy i ogólne cele przyspieszenia;
• Ocena osi X, Y i Z poprzez zmianę położenia osprzętu;
• wydłużony czas trwania testów w celu sprawdzenia skumulowanych naprężeń mechanicznych;
• obserwacja elektryczna przy użyciu wielokanałowego monitorowania rezystancji kontaktu; i
• kontrola stanu styków, powłok, obudowy, sprzęgieł i stanu zewnętrznego przed i po wykonaniu prac.

Przypadek wstępnej walidacji: zespół złącza serii M

Aby zademonstrować nową możliwość, MOCO przeprowadziło udokumentowaną wewnętrzną weryfikację na połączonym Złącze serii M montaż składający się z modelu1MT1GPD8CLA50420-A i model kojarzenia1MZ7G08CLL00000 .

Próbkę przymocowano do specjalnego uchwytu i testowano sekwencyjnie wzdłuż osi Z, Y i X. Każda orientacja trwała osiem godzin, co skutkowało 24-godzinną ekspozycją na szerokopasmowe drgania losowe.

Jak przeprowadzono test

1. Przygotowanie i mocowanie próbki

Zespół połączonych złączy został zamontowany na dedykowanym uchwycie. Układ montażowy został zmieniony dla każdej osi ortogonalnej. Mocowanie i prowadzenie kabli mają znaczenie, ponieważ wpływają na sposób przekazywania energii mechanicznej do złącza i końcówki.

2. Kontrolowana ekspozycja trójosiowa

Zastosowano płaski profil PSD 0,01 g²/Hz w zakresie od 10 do 2000 Hz. Oś Z testowano 16 lipca, oś Y 17 lipca, a oś X 18 lipca. Dla każdej orientacji rejestrowano osiem godzin.

3. Obserwacja elektryczna i kontrola po teście

Do próbki podłączono wielokanałowy monitor rezystancji styku. Po zakończeniu badania MOCO porównało stan rezystancji styku przed i po narażeniu oraz sprawdziło złącze pod kątem odsłoniętej miedzi bazowej i istotnych zmian zewnętrznych.

Udokumentowany wynik

Po 24 godzinach losowych wibracji wewnętrzny raport odnotował:

• PASS: brak widocznych zmian w rezystancji styku przed i po badaniu;
• PASS: na powierzchniach platerowanych nie zaobserwowano odsłoniętej miedzi bazowej;
• PASS: nie zaobserwowano żadnych znaczących ogólnych zmian na powierzchniach zewnętrznych; i
• PASS: testowany zespół złącza spełnił wymagania produktu określone na potrzeby tej wewnętrznej weryfikacji.

Wynik stanowi wstępny, możliwy do prześledzenia przykład tego, jak nowy system może wspierać prace MOCO w zakresie rozwoju i weryfikacji złączy. Co ważniejsze, sprzęt umożliwia ocenę przyszłych projektów pod kątem profili specyficznych dla danego zastosowania, zamiast polegać wyłącznie na ogólnych opisach katalogowych.

Od danych testowych do bardziej niezawodnego projektu złącza

Wartość testów wibracyjnych wykracza poza wynik pozytywny/negatywny. Dane i obserwacje po teście mogą pomóc zespołom inżynierskim określić, czy konieczna jest zmiana w konstrukcji styków, geometrii blokady, podparciu kabla, odciążeniu, zakończeniu lub metodzie instalacji.

Dzięki wdrożeniu tej funkcji we własnym zakresie, MOCO może skrócić czas między oceną a udoskonaleniem projektu. Umożliwia to również bliższą współpracę z klientami OEM, gdy standardowa konfiguracja musi zostać dostosowana do konkretnej maszyny, urządzenia lub środowiska operacyjnego.

Branże wymagające projektowania połączeń uwzględniającego wibracje

Sprzęt medyczny i diagnostyczny

Wózki mobilne, systemy monitorujące i sprzęt diagnostyczny mogą być narażone na drgania podczas pracy, transportu i częstego zmieniania położenia. Walidacja złącza musi być zgodna z analizą ryzyka urządzenia, wymaganiami elektrycznymi i obowiązującym planem regulacyjnym.

Automatyka przemysłowa i robotyka

Przeguby robotów, automatycznie sterowane pojazdy, urządzenia z serwonapędem, obrabiarki i czujniki mogą narażać połączenia na ciągły ruch i szerokie spektrum drgań. Złącze, kabel i konstrukcję mocowania należy traktować jako jeden system.

Energia, transport i sprzęt mobilny

Systemy testowania akumulatorów, urządzenia montowane w pojazdach i maszyny mobilne mogą łączyć wibracje ze zmianami temperatury, wilgotnością, pyłem i ruchem kabli. Walidacja powinna odzwierciedlać całe środowisko pracy.

Transmisja i profesjonalne rozwiązania AV

Pojazdy transmisyjne, kamery terenowe i mobilne systemy produkcyjne wymagają powtarzalnych połączeń sygnałowych i zasilania podczas transportu i eksploatacji. Bezpieczne blokowanie i odpowiednie odciążenie pomagają ograniczyć liczbę przerw, których można uniknąć.

Jakie informacje inżynierowie powinni uwzględnić w planie testów wibracyjnych

Aby uzyskać pomoc dotyczącą konkretnych aplikacji, przekaż firmie MOCO następujące informacje:

• wymagania dotyczące drgań losowych, sinusoidalnych, uderzeniowych lub mieszanych;
• zakres częstotliwości, profil PSD, przyspieszenie i ogólny współczynnik skuteczności (Grms), jeśli ma to zastosowanie;
• czas trwania i kierunek dla każdej osi;
• konfiguracja złącza i kabla, sposób montażu i prowadzenia kabli;
• obciążenie elektryczne i dopuszczalna nieciągłość lub zmiana rezystancji;
• temperatura, uszczelnienie, korozja i inne wymagania środowiskowe;
• kryteria akceptacji funkcjonalnej i mechanicznej po przeprowadzeniu testu; oraz
• obowiązującego standardu klienta, branży lub regulacji.

Szerokopasmowe drgania losowe są powszechnie stosowane do oceny skumulowanych naprężeń mechanicznych i możliwej degradacji.IEC 60068-2-64 dotyczy tej ogólnej kategorii testów. Przedstawiony tutaj przypadek należy jednak traktować jako udokumentowany test wewnętrzny MOCO, chyba że plan specyficzny dla danego projektu wyraźnie identyfikuje i stosuje się do konkretnego standardu.