RU1776995C

RU1776995C - Method of determination of service life of technical object

Info

Publication number: RU1776995C
Application number: SU894765298A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Горшков; Юрий Степанович Висленев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1992-11-23

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл оценки надежности технических объектов, например контактных соединений электрооборудовани по параметрическим отказам . Цель изобретени - повышение точности оценки ресурса в реальном масштабе времени. Сущность изобретени : объект циклически подвергают вызывающему деградацию параметров воздействию номинальных эксплуатационных факторов и периодически между циклами измер ют величину определ ющего ресурса параметра объекта. 1 ил.The invention relates to test equipment and can be used to assess the reliability of technical objects, for example, contact connections of electrical equipment for parametric failures. The purpose of the invention is to improve the accuracy of real-time resource estimates. SUMMARY OF THE INVENTION: an object is cyclically subjected to degradation of parameters under the influence of nominal operational factors, and periodically between cycles, the value of the determining resource of an object parameter is measured. 1 ill.

Description

слcl

СWITH

Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл оценки надежности технических объектов, например, контактных соединений электрооборудовани , по параметрическим отказам .The invention relates to test equipment and can be used to assess the reliability of technical objects, for example, contact connections of electrical equipment, according to parametric failures.

Известен способ определени ресурса технического объекта, заключающийс в том, что определ ют зависимость деградации параметров технического объекта от ве- личины и длительности воздействи эксплуатационных факторов, подвергают воздействию фиксированных эксплуатационных факторов и по установленным зависимост м определ ют фактический ресурс объекта. Недостатком способа вл етс длительность и трудоемкость определени коэффициентов ускорени испытаний. Поэтому указанный способ применим к объектам , у которых хорошо изучены физические основы процесса деградации структуры от внешних воздействий, например кабельным оболочкам из резины, лампам накаливани и т.п.A known method for determining the resource of a technical object is that the dependence of the degradation of the parameters of the technical object on the magnitude and duration of exposure to operational factors is determined, exposed to fixed operational factors, and the actual resource of the object is determined from the established dependencies. The disadvantage of this method is the length and complexity of determining test acceleration coefficients. Therefore, this method is applicable to objects in which the physical basis of the process of structure degradation from external influences is well studied, for example, cable sheaths made of rubber, incandescent lamps, etc.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому вл етс способ определени ресурса технического объекта, заключающийс в том, что его циклически подвергают вызывающему деградацию параметров эксплуатационному воздействию, периодически между циклами измер ют величину определ ющего эксплуатационного свойства параметра объекта и определ ют среднюю скорость изменени этого параметра , по которой рассчитывают методом экстрапол ции величину ресурса. Однако и этому способу присущ недостаток, заключающийс в необходимости проведени с ложVI VIThe closest in technical essence to the claimed is a method for determining the resource of a technical object, namely, that it is subjected to operational impact cyclically causing degradation of parameters, periodically between cycles, the value of the determining operational property of the object parameter is measured and the average rate of change of this is determined parameter by which the resource value is calculated by extrapolation. However, this method also has the disadvantage that it is necessary to carry out with the bed VI VI

О О ЮOh Oh

с with

ных физических исследований дл вы влени параметра, линейно характеризующего процесс деградации параметров объекта. Поэтому указанный способ может быть применим к техническим объектам, выполнен- ным из ранее достаточно хорошо исследованных в части деградации структуры материалов, например, к контактным соединени м , изготовленным из традиционно используемых материалов и с использова- нием обычных покрытий. При отсутствии данных о физическом характере процесса деградации, например, дл контактных соединений с нестандартными покрыти ми, контакт-детал ми из новых сплавов и т.п., при испытани х с форсированными воздействи ми падает достоверность прогнозировани .physical studies to identify a parameter that linearly characterizes the process of degradation of object parameters. Therefore, this method can be applied to technical objects made from previously sufficiently well studied in terms of degradation of the structure of materials, for example, to contact compounds made from traditionally used materials and using conventional coatings. In the absence of data on the physical nature of the degradation process, for example, for contact compounds with non-standard coatings, contact details from new alloys, etc., when testing with forced impacts, the reliability of the forecast decreases.

Цель изобретени - повышение точности оценки ресурса в реальном масштабе времени. Поставленна цель достигаетс тем, что в способе определени ресурса технического объекта,- заключающемс в циклическом воздействии на объект номинальных эксплуатационных и форсирован- ных факторов и измерении между циклами воздействий определ ющего параметра, по которому суд т о ресурсе объекта, в качестве определ ющего параметра устанавливают приращение величины опреде- л ющего ресурс параметра объекта, во врем цикла номинальных эксплуатационных и форсированных воздействий измер ют один и тот же определ ющий параметр после каждого цикла этих воздействий до достижени предельного значени определ ющего ресурса параметра, а величину ресурса Тр определ ют по математическому выражению:The purpose of the invention is to improve the accuracy of real-time resource estimates. The goal is achieved by the fact that in the method of determining the resource of a technical object, which consists in cyclic exposure of the object to rated operational and forced factors and measuring between cycles of exposure to a determining parameter by which the resource of the object is judged, the determining parameter is set the increment of the value of the resource parameter determining the object, during the cycle of rated operational and forced actions, the same determining parameter is measured after each cycle of these actions until the limit value of the determining resource of the parameter is reached, and the value of the resource Tp is determined by the mathematical expression:

т г z Д(Дфорс+ДГсп) + t g z D (Dfors + DGSP) +

Р iдр«пR idr "p

Дц(ДГп+ХпреД-Х ксп)Dts (ДГп + ХпреД-Х ксп)

№No.

:сп: cn

где Л ti -длительность 1-го цикла номинальных эксплуатационных воздействий, I where L ti is the duration of the 1st cycle of rated operational impacts, I

дэксп дфорс Приращение величины определ ющего параметра во врем 1-го цикла эксплуатационных и форсированных воздействий соответственно;dexp dfors Increment of the value of the determining parameter during the 1st cycle of operational and forced actions, respectively;

Хпред. - предельное значение величины определ ющего параметра;Xpred. is the limiting value of the value of the determining parameter;

Дк|эксп - приращение величины определ ющего параметра в конце последнего 1-го цикла номинальных эксплуатационных воздействий .Dk | exp - increment of the value of the determining parameter at the end of the last 1st cycle of nominal operational impacts.

0 5 0 5

0 5 0 5 0 5 0 5

00

55

0 0

55

I - число циклов номинальных эксплуатационных воздействий;I is the number of cycles of rated operational impacts;

Х|Э1ССП- - значение величины определ ющего параметра в конце последнего цикла номинальных эксплуатационных воздействий;X | E1SSP- - value of the value of the determining parameter at the end of the last cycle of nominal operational impacts;

Att -длительность последнего (1-го) цикла номинальных эксплуатационных воздействий .Att is the duration of the last (1st) cycle of rated operational impacts.

Сущность способа заключаетс в том, что при циклическом воздействии на объект номинальных и фиксированных факторов и измерении между циклами определ ющего параметра, по которому суд т о ресурсе объекта , в качестве этого определ ющего параметра устанавливают приращение величины определ ющего ресурс параметра объекта, во врем цикла номинальных эксплуатационных воздействий измер ют один и тот же параметр после каждого цикла этих воздействий до достижени предельного значени определ ющего ресурс параметра , а величину ресурса Тр определ ют по приведенному выше математическому выражению .The essence of the method lies in the fact that when cyclic exposure to the object of nominal and fixed factors and measurement between cycles of the determining parameter, which judges the resource of the object, as this determining parameter, the increment of the value of the resource determining parameter of the object is set during the cycle rated operational impacts, one and the same parameter is measured after each cycle of these impacts until the limit value of the parameter determining the resource is reached, and the value of the resource Tr about thinned out according to the above mathematical expression.

На чертеже изображен пример изменени зависимости величины определ ющего ресурс параметра от времени испытаний дл случа с форсированным воздействием эксплуатационных факторов (крива Б) и без форсированного воздействи (крива А) от времени испытаний.The drawing shows an example of a change in the dependence of the value of the resource determining parameter on the test time for the case with a forced action of operational factors (curve B) and without a forced effect (curve A) on the test time.

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Измер ют начальную величину определ ющего ресурс параметра технического объекта, например, переходное сопротивление контактного соединени (точка }, под- вергают этот объект циклическому воздействию номинальных и форсированных факторов, а именно, воздействию номинальных эксплуатационных факторов (в случае выбранного примера - воздействию номинальной токовой нагрузки при нормальных услови х окружающей среды) и после заданного промежутка времени фиксируют величину определ ющего ресурс параметра (точка 2), затем режим формируют (например, путем повышени токовых нагрузок в услови х повышенной температуры и влажности окружающей среды ), Между циклами измер ют приращение величины определ ющего параметра (точка 3). В нормальных услови х 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 измер ют после каждого цикла воздействий номинальных и форсированных факторов. Так следующий цикл начинаетс с точки 3 и заканчиваетс 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, реальна крива А и полученна при ускоренных испытани х крива Б, характеризующие изменение величины определ ющего ресурс параметра в зависимости от времени , содержат параллельные участки, характеризующие процесс воздействи номинальных факторов - участки 1-2 (общий дл обеих кривых), 3-4 и 3 - 4, 5-6 и 5 - 6, 9-10 и 9 - 10. Аппроксимаци промежуточных участков показана на 1-том цикле отрезком 6-7, вл ющимс продолжением отрезка 5-6 и с определенной точностью аппроксимирующий участок 6 - 7 зависимостью.Суммиру величины расхода ресурса tip по всем 1-м циклам, до достижени предельного значени , определ ющего ресурс параметра, получаем величину ресурса технического объекта в целом. На последнем цикле, в общем случае предельна величина определ ющего ресурс параметра ограничивает длительность испытани и расход ресурса определ етс экстрапол цией отрезка 9-10 до пересечени с линией, характеризующей предельное значение определ ющего параметра, при котором ресурс технического объекта считаетс исчерпанным, например, полуторное увеличение переходного сопротивлени контактного соединени . Это выражаетс зависимостьюThe initial value of the resource-determining parameter of a technical object is measured, for example, the transient resistance of a contact joint (point}, this object is subjected to cyclic action of nominal and forced factors, namely, to the influence of nominal operational factors (in the case of the chosen example, to the influence of the rated current load under normal environmental conditions) and after a given period of time, the value of the parameter determining the resource is fixed (point 2), then the mode is formed (on for example, by increasing current loads under conditions of elevated temperature and humidity), an increment of the value of the determining parameter is measured between cycles (point 3). Under normal conditions of use, this value - point 3 on curve A would be reached in a larger interval The increment - the difference in the abscissa between points 3 and 3 is the gain in test time for the first cycle, then the same parameter is measured after each cycle of exposure to nominal and forced factors. So the next cycle starts at point 3 and ends at point 5 (corresponding to point 5 on curve A). Next, respectively, the 1st cycle, points 5-7, the next cycle of points 7-9 and, finally, the last, in the general case, incomplete 1st cycle, marked by points 9-11. The duration of the test cycle corresponds to the abscissa of point 10, the value of the resource corresponds to the abscissa of point 11. As can be seen from the graph, the real curve A and obtained during accelerated tests of curve B, characterizing the change in the value of the parameter determining the resource depending on time, contain parallel sections characterizing the process the impact of nominal factors - sections 1-2 (common for both curves), 3-4 and 3 - 4, 5-6 and 5 - 6, 9-10 and 9 - 10. Approximation of the intermediate sections is shown on the 1st cycle by segment 6 -7, which is a continuation of the segment 5-6 with a certain accuracy approximating portion 6 - 7 zavisimostyu.Summiru magnitude tip resource consumption in all the 1-st cycle, until a limit value defining the resource parameter, we obtain the value of the resource technical object as a whole. In the last cycle, in the general case, the limit value of the resource determining parameter limits the duration of the test and the resource consumption is determined by extrapolating the interval 9-10 to the intersection with the line characterizing the limit value of the determining parameter at which the resource of the technical object is considered exhausted, for example, one and a half increase in contact resistance of the contact joint. This is expressed by addiction

At|( Arn+XnpeA-XfKCn) At | (Arn + XnpeA-XfKCn)

ЛГПLHP

Величина ресурса технического объекта представл етс суммой расчетных величин расхода ресурса по l-м циклам и по последнему l-му циклуThe resource value of the technical object is represented by the sum of the calculated values of the resource consumption for the l-th cycles and for the last l-th cycle

Тр 2 tip + tip iTr 2 tip + tip i

Пример. Оценивали ресурс контактных соединений размером 40x4 мм медных шин с металлопокрытием рабочих поверхностей . В качестве параметра, определ ющего ресурс соединений, выбрали электрическое сопротивление. После сборки электрическое сопротивление соединений составило 5,5 мкОм. После воздействи номинальным дл данных соединений током 400 А до установившейс температурыExample. The resource of contact joints 40x4 mm in size of copper busbars with metal-coated work surfaces was evaluated. As the parameter determining the resource of the compounds, we chose the electrical resistance. After assembly, the electrical resistance of the compounds was 5.5 μOhm. After exposure to a nominal current of 400 A for these connections to a steady temperature

и остывани до температуры окружающей среды (20 ± 10)°С электрическое сопротивление составило 5,56 мкОм. Затем подвергали контактные соединени воздействию тока, превосход щего номинальный в 3 - 4and cooling to ambient temperature (20 ± 10) ° C, the electrical resistance was 5.56 µΩ. Then the contact compounds were exposed to a current exceeding the rated current of 3-4

0 раза, при температуре окружающей среды 60°С. После остывани соединений до температуры (20 ± 10)°С вновь измер ли электрическое сопротивление, оно составило 5.68 мкОМ. Далее циклы повтор ли каждый0 times, at an ambient temperature of 60 ° C. After the compounds were cooled to a temperature of (20 ± 10) ° C, the electrical resistance was again measured; it amounted to 5.68 μOhm. Further cycles were repeated each

5 раз измер электрическое сопротивление. Всего проведено 5 циклов. Аппроксимацию проводили графически. Величина ресурса, определенна по выведенной формуле составила 41000 ч. Данные об аналогичных5 times measure the electrical resistance. A total of 5 cycles. The approximation was carried out graphically. The size of the resource, determined by the derived formula was 41,000 hours. Data on similar

0 соединени х, наход щихс длительное врем в эксплуатации, показывают, что их ресурс составл ет 40000 - 45000 ч. Таким образом подтверждено достижение поставленной цели изобретени .The 0 compounds that have been in operation for a long time show that their service life is between 40,000 and 45,000 hours. This confirms the achievement of the object of the invention.

5Использование предлагаемого способа5 Using the proposed method

применительно к контактным соединени м по сравнению с известными способами повышает достоверность прогнозировани за счет ускорени испытаний форсированны0 ми воздействи ми. Кроме того, по вл етс техническа возможность технически рационально организовать эксплуатацию контактных соединений электрооборудовани , что приводит к экономии материальных иas applied to contact compounds, in comparison with known methods, it increases the reliability of forecasting by accelerating tests with forced influences. In addition, it is technically feasible to technically rationally organize the operation of contact joints of electrical equipment, which leads to savings in material and

5 финансовых средств.5 financial resources.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for determining the resource of a technical object, which consists in cyclic impact of nominal

0 operational and forced factors and measurement between cycles of actions of the Determining parameter, which judges the resource of the object, characterized in that, in order to increase

5 of the accuracy of the real-time estimation of the resource, the increment of the value of the object-determining parameter of the object during the cycle of nominal operating and generated actions is set as the determining parameter, the same determining parameter is measured after each cycle of these actions until the limit value is reached determining the resource parameter, and the value of the resource Tp is determined by the mathematical expression

D1. (Dforce 4.D3ksp)

dexp

TP-CZ.

1

+

Dts (HGsp + Khpred-DaG)

cspl

ACT XT

where L ti is the duration of the 1st cycle of rated operational impacts;

D | explo., - increment of the value of the determining parameter during the 1st cycle of operational and forced actions, respectively;

Xpred is the limiting value of the value of the determining parameter;

Ak1exp. - increment of the value of the determining parameter at the end of the 1st cycle of nominal operational impacts;

I is the number of cycles of rated operational impacts;

Ati is the duration of the last (1st) cycle of rated operational impacts;

X (explo. Value of the value of the determining parameter at the end of the last cycle of rated operational impacts.