Ribotos padėties jungikliai, kaip pagrindinis valdymo elementas pramoninės automatikos srityje, plačiai naudojami CNC staklėse, kranų įrangoje, liftų sistemose ir kt. ir atlieka pagrindines funkcijas, pvz., eigos valdymą, gnybtų apsaugą ir saugos blokavimą. Jo veikimo stabilumas tiesiogiai veikia įrangos eksploatavimo saugą ir gamybos efektyvumą. Tačiau esant sudėtingoms eksploatavimo sąlygoms, dėl mechaninio smūgio, aplinkos korozijos ir elektros perkrovų, galinių jungiklių tarnavimo laikas lengvai sutrumpėja, o tai lemia įrangos gedimus. Remiantis tarptautiniais standartais ir pramonės praktika, šiame darbe sistemingai aprašomi pagrindiniai galinių jungiklių eksploatavimo trukmės bandymų standartai iš trijų projektavimo optimizavimo, aplinkos kontrolės ir priežiūros strategijos dimensijų ir siūlomi sprendimai, kaip pratęsti galinių jungiklių tarnavimo laiką.
Standartinė galinių jungiklių veikimo trukmės testavimo sistema
Atliekant ribinių jungiklių eksploatavimo trukmę, reikia patikrinti ir mechaninį, ir elektrinį veikimą. Tarptautinės elektrotechnikos komisijos standartas IEC 61058-1 ir Kinijos nacionalinis standartas GB/T15092.1 suteikia pramonei patikimas bandymų sistemas. Analizuokite iš trijų projekto, aplinkos būklės ir veikimo parametro aptikimo aspektų.
(A) Pagrindiniai bandymo elementai
1. Mechaninis gyvavimo laikas
Tai imituoja pasikartojantį jungiklio veikimą be srovės, kad būtų patikrintas kontakto, spyruoklės ir pavaros mechanizmų patvarumas. Standartas reikalauja, kad jungikliai atliktų daugiau nei 30 000 operacijų esant vardinėms apkrovoms, kurių veikimo jėgos nuokrypis yra ±20 % pradinės vertės. Pavyzdžiui, bandant lifto ribinį jungiklį, roboto ranka nuolat spaudžia pavaros strypą 15 kartų per minutę ir fiksuoja kontaktinio pasipriešinimo pokyčius. Kai pasipriešinimas viršija 50% pradinės vertės, jungiklis laikomas negaliojančiu.
2. Elektrinio veikimo trukmės patikrinimas
Perjungimo lanko erozijos poveikis apkrovos perjungimo metu buvo išbandytas esant vardinei įtampai (pvz., 220 V AC/DC) ir srovei (pvz., . 10A). Standartas numato, kad kintamosios srovės jungikliai turi atlaikyti 100 000 jungiklių atidarymą ir uždarymą, o nuolatinės srovės jungiklių tarnavimo laikas paprastai sutrumpėja iki trečdalio kintamosios srovės jungiklių dėl lanko slopinimo sunkumų. Bandymo metu turi būti stebimas poveikio temperatūros padidėjimas ir, jei jis viršija 65 laipsnius, bandymas turi būti nutrauktas.
3.Aplinkos prisitaikymo testavimas
Aukštos / žemos temperatūros bandymas: jungikliai cikliškai veikiami nuo -40 laipsnių iki 85 laipsnių, kad būtų patikrinta, ar medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientai atitinka. Krano eigos jungiklio bandymai atskleidė, kad esant -20 laipsnių temperatūrai susitraukė plastikinis korpusas, dėl ko įstrigo pavaros strypas ir jungiklį reikėjo pasukti į metalinį pagrindą.
Drėgmės bandymas: jungikliai veikiami 95 % santykinės drėgmės 48 valandas, kad būtų patikrinta, ar izoliacijos varža mažesnė nei 1 Omega.
Druskos purškimo bandymas: jūrinėje aplinkoje 5% NaCl tirpalo purškalas naudojamas metalinių komponentų atsparumui korozijai patikrinti.
4. Mechaninis stiprumo bandymas
Jungiklio korpusas taiko 50 N statinį slėgį, o pavaros strypas – 10 N · m sukimo momentą, kad būtų užtikrinta, jog neatsiras deformacijų ar lūžių. CNC staklių ribinis jungiklis dėl korpuso stiprumo trūkumo ir gedimo, dėl lusto smūgio, kurį sukelia veikimo klaidos. Tada stiprumas buvo padidintas pridedant stiklo pluoštu sustiprinto plastiko (GFRP) sluoksnį.
(B) Pagrindiniai testavimo parametrai
Veikimo dažnis: šis standartas numato nuo 6 iki 30 kartų per minutę mechaniniams eksploatavimo laiko bandymams ir nuo 10 iki 60 kartų per minutę elektriniams bandymams, pasirenkant pagal taikymo scenarijų.
Apkrovos tipas: varžinės apkrovos (pvz., šildytuvai) ir indukcinės apkrovos (pvz., varikliai) turi labai skirtingą poveikį kontaktų erozijai ir turi būti išbandytos atskirai.
Kontaktinis slėgis: pradinis kontaktinis slėgis turi būti kontroliuojamas 2N–5N diapazone. Nepakankamas slėgis gali lemti prastą kontaktą, o per didelis slėgis pagreitina nusidėvėjimą.
Įprastos ribotos padėties jungiklių{0}}tarnavimo trukmės sutrumpėjimo priežastys
(A) Mechaninio smūgio pažeidimas
Sunkioje įrangoje, pvz., kranuose ir perforavimo presuose, susipainioję vieliniai lynai arba mechaninė perkrova gali priversti ribinius jungiklius atlaikyti momentinį smūgį. Uosto konteinerinio krano atvejo tyrimas atskleidė, kad originalus dizainas su tiesiogiai prijungta raištelių konstrukcija vielinio lyno vyniojimo metu padarė 2000 N poveikį, gerokai viršijantį jungiklio vardinę galią (500N), todėl vidutiniškai 4,9 gedimo per mėnesį. Naudojant "grandinės jungties + spyruoklinio buferio" sudėtinę struktūrą, smūgio jėga buvo susilpninta iki mažiau nei 300 N, o gedimo dažnis sumažintas iki 0,3 karto per mėnesį.
(B) Aplinkos korozijos poveikis
Cheminė korozija: chemijos ir metalurgijos pramonėje korozinės dujos, tokios kaip H2S ir SO2, reaguoja su metaliniais kontaktais, sudarydamos sulfidą, todėl smarkiai padidėja kontaktinis atsparumas. Po šešių mėnesių sieros rūgšties gamyklos galinis jungiklis kontaktiniame paviršiuje suformuoja 0,5 mm storio sulfido sluoksnį, padidinantį kontaktinį atsparumą nuo 50 iki 2 omega.
Elektrocheminė korozija: Esant didelei drėgmei, tarp skirtingų metalinių komponentų susidaro galvaniniai elementai, kurie pagreitina koroziją. Pavyzdžiui, kai plieninėmis spyruoklėmis sukuriami variniai kontaktai, atsiranda 0,3 V potencialų skirtumas, todėl korozijos greitis padidėja tris kartus.
(C) Elektros perkrovos rizika
Nuolatinės srovės grandinėje lanką sunku užgesinti, nes nėra nulinio susikirtimo taško, o kontaktinis paviršius nuolat dega. Liftuose, veikiančiuose 24 V DC/10A sąlygomis, po trijų mėnesių kontaktiniame paviršiuje susidaro 2 mm skersmens lydymosi baseinas, todėl kontaktas prastas. Perėjus prie sidabro, sidabro kadmio oksido (AgCdO) kontaktinė medžiaga sumažina lydalo baseino skersmenį iki 0,3 mm ir pailgina jo tarnavimo laiką iki daugiau nei dvejų metų.
Sprendimai, skirti pratęsti ribotų -padėčių jungiklių tarnavimo laiką
(A) Struktūrinio projektavimo optimizavimas
Izoliacijos poveikio šaltiniai
Jame naudojama A „ribinio rėmo + pasukamo jungiklio mazgo“ struktūra, leidžianti vieliniam lynui praeiti per vidinį rėmo žiedą. Net ir įsipainiojus, rėmas neįprastai nepakils arba nenukris, o tai neleis netinkamam pavaros strypo veikimui. Guminio-portinio krano gedimų dažnis sumažėjo nuo 9,2 karto per mėnesį iki 4,6 karto per mėnesį.
Buferio mechanizmų pridėjimas
Sumontuokite spyruokles arba hidraulinius buferius tarp pavaros strypo ir mechaninių apkrovų, kad sumažintumėte smūgį daugiau nei 80%. Pavyzdžiui, pridedant azoto spyruoklę, smūgio ribinis jungiklis sumažina 1500 N smūgio jėgą iki 300 N ir padidina kontakto tarnavimo laiką nuo 50 000 iki 200 000.
(B) Medžiagų ir procesų atnaujinimas
Kontaktinės medžiagos pasirinkimas
sidabro nikelio (AgNi) lydiniai turi 40 % didesnį atsparumą lanko erozijai nei grynas sidabras kintamosios srovės jungikliams.
Nuolatinės srovės jungikliams sidabro kadmio oksido (AgCdO) arba sidabro volframo karbido (AgWC) medžiagos gali tris kartus pailginti lanko tarnavimo laiką.
Korpuso sandarinimo dizainas
Jungikliams, naudojamiems lauke arba drėgnoje aplinkoje, naudokite IP67 klasės apsauginę konstrukciją su silikoniniais sandarikliais viduje, kad į vidų nepatektų drėgmė. Naudojant šią konstrukciją, jūros vėjo turbinų ribinis jungiklis veikė jau penkerius metus druskos purškimo aplinkoje be gedimo.
(C) Aplinkos kontrolės strategijos
Temperatūros ir drėgmės reguliavimas
Aukštos temperatūros dirbtuvėse įrenkite vietines vėdinimo sistemas, kad temperatūra aplink jungiklį būtų žemesnė nei 40 laipsnių, ir sausintuvą drėgnoje aplinkoje, kad santykinė oro drėgmė būtų mažesnė nei 60%.
Apsaugos nuo korozijos procedūros
Metaliniai komponentai: Dacromet dangos arba galvanizuoto cinko{0}}nikelio lydiniai, pailginantys druskos purškimo laiką nuo 96 iki 1000 valandų.
Plastikiniai komponentai: pridėkite UV absorbentų, kad išvengtumėte senėjimo ir įtrūkimų lauke.
D) Priežiūros ir stebėjimo sistemos
Patikrinimo planai
Kartą per mėnesį tikrinama varančiojo strypo judėjimo laisvė ir išvaloma drožlė arba alyva.
Kontaktinė varža ir izoliacijos varža matuojama kas ketvirtį ir turi būti nedelsiant pakeista, jei duomenys svyruoja daugiau nei 20%.
Išmaniosios stebėjimo technologijos
Vibracijos jutikliai ir srovės stebėjimo modulis yra integruoti, kad būtų galima stebėti jungiklio veikimo dažnį ir elektrinius parametrus realiu laiku. Išmani gamykla sumažino neplanuotas prastovos laiką 75 %, naudodamas sistemą, kad nuspėtų ribinių jungiklių gedimus prieš 30 dienų.
Išvada:
Galinių jungiklių eksploatavimo laikas turi būti išbandytas griežtai laikantis tarptautinių standartų, tokių kaip IEC 61058-1, o jų veikimas tikrinamas mechaniškai, elektra ir aplinkosaugos požiūriu. Optimizavus konstrukcijų projektavimą, atnaujinus medžiagas, aplinkos kontrolę ir įdiegus protingą priežiūrą, galima žymiai pailginti jo tarnavimo laiką. Pavyzdžiui, derindama šiuos sprendimus, viena įmonė padidino vidutinę galinių jungiklių eksploatavimo trukmę nuo dvejų iki aštuonerių metų, todėl metinės priežiūros išlaidos sumažėjo beveik 60 000 USD. Ateityje, tobulėjant daiktų interneto technologijoms, nuspėjamoji galinių jungiklių priežiūra taps įprasta, toliau skatindama pramonės automatizavimo sistemų patikimumo didinimą.
