機(jī)床電器可靠性通則

目次

前言

1 范圍

2 規(guī)范性引用文件

3 術(shù)語和定義、符號

4 可靠性指標(biāo)

5 試驗(yàn)方法

6 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案及試驗(yàn)程序

7 試驗(yàn)記錄與試驗(yàn)報告

附錄A(資料性附錄) 推薦的機(jī)床電器元件可靠性試驗(yàn)報告

前言

本指導(dǎo)性技術(shù)文件代替GB/T10962-1989《機(jī)床電器可靠性通則》，本指導(dǎo)性技術(shù)文件與GB/T10962-1989相比主要變化如下：

——“1 范圍”中明確了本指導(dǎo)性技術(shù)文件適用于機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器、機(jī)床用行程開關(guān)、機(jī)床用按鈕等帶有觸頭的機(jī)床電器元件；

——將原標(biāo)準(zhǔn)中“4 分類和特性參數(shù)”和“5 技術(shù)要求”改為“4 可靠性指標(biāo)”；

——將原標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的序號6改為5，刪除了原標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法中與可靠性無關(guān)的內(nèi)容，增加了試品的檢測與失效判據(jù)等內(nèi)容；

——刪除了原標(biāo)準(zhǔn)中與可靠性無關(guān)的“7 檢驗(yàn)規(guī)則”和“8 制造廠提供的文件、資料”及“附錄A”等內(nèi)容，增加了“6 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案及試驗(yàn)程序”和“7 試驗(yàn)記錄與試驗(yàn)報告”等內(nèi)容。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件的附錄A為資料性附錄。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件由全國低壓電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC 189)歸口。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件負(fù)責(zé)起草單位：河北工業(yè)大學(xué)、上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件主要起草人：陸儉國、季慧玉、蘇秀蘋、陳曉東。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：

——GB/T 10962-1989。

1 范圍

本指導(dǎo)性技術(shù)文件規(guī)定了機(jī)床電器元件(簡稱機(jī)床電器)的可靠性指標(biāo)及可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的一般要求和方法，包括機(jī)床電器元件的可靠性等級、試驗(yàn)方法、可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案及試驗(yàn)程序等。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件適用于機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器、機(jī)床用行程開關(guān)、機(jī)床用按鈕等帶有觸頭的機(jī)床電器元件，也可供機(jī)床用微動開關(guān)等其他帶有觸頭的機(jī)床電器元件進(jìn)行可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)時參照使用。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本指導(dǎo)性技術(shù)文件的引用而成為本指導(dǎo)性技術(shù)文件的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本指導(dǎo)性技術(shù)文件，然而，鼓勵根據(jù)本指導(dǎo)性技術(shù)文件達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本指導(dǎo)性技術(shù)文件。

GB/T 2900.18-2008 電工術(shù)語 低壓電器

GB/T 3187-1994 可靠性、維修性術(shù)語(idt IEC 60191-1：1991)

GB/T 5080(所有部分) 設(shè)備可靠性試驗(yàn)(idt IEC 60605)

GB 14048.1-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 總則(IEC 60947-1：2001，MOD)

GB14048.4-2003 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 機(jī)電式接觸器和電動機(jī)控制器(IEC 60947-4-1：2000，IDT)

GB 14048.5-2008 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第5-1部分：控制電路電器和開關(guān)元件 機(jī)電式控制電路電器(IEC 60947-5-1：2003，MOD)

GB 14048.6-1998 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 接觸器和電動機(jī)起動器 第2部分：交流半導(dǎo)體電動機(jī)控制器和起動器(idt IEC 60947-4-2：1995)，附正件1：1997

GB/T 19334-2003 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的尺寸 在成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中作電器機(jī)械支承的標(biāo)準(zhǔn)安裝軌(IEC 60715：1981，IDT)

3 術(shù)語和定義、符號

3.1 術(shù)語和定義

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中確立的有關(guān)術(shù)語和定義適用于本指導(dǎo)性技術(shù)文件。

本指導(dǎo)性技術(shù)文件中，有關(guān)可靠性量值的“時間”單位，可用“次數(shù)”替代。

3.2 符號

Ac——合格判定數(shù)(允許失效數(shù))；

n——試品數(shù)；

r——相關(guān)失效數(shù)；

rc——截尾失效數(shù)(rc=Ac+1)；

T——累積相關(guān)試驗(yàn)時間；

Tc——截尾時間(全部試品要達(dá)到的試驗(yàn)總時間)；

tz——(單臺試品)試驗(yàn)截止時間；

Uf——觸頭分?jǐn)鄷r觸點(diǎn)間的電壓；

Uj——觸頭接通時其兩引出端間的電壓降；

λ——失效率；

λmax——規(guī)定失效率等級的最大失效率。

4 可靠性指標(biāo)

機(jī)床電器元件采用失效率λ為其可靠性特征量，并按其最大失效率的數(shù)值分為亞四級、四級、亞五級、五級、亞六級、六級、亞七級和七級等八個失效率等級。失效率等級的名稱、符號和最大失效率列于表1。

表1 失效率等級名稱、符號和最大失效率

5 試驗(yàn)方法

5.1 試驗(yàn)條件

5.1.1 環(huán)境條件

試驗(yàn)在GB 14048.1-2006規(guī)定的正常使用條件下進(jìn)行：

——溫度：－5℃~+40℃，且24 h內(nèi)的平均溫度不超過+35℃；

——相對濕度：最高溫度為+40℃，空氣的相對濕度不超過50%，在較低溫度下可以允許有較高的相對濕度，20℃時可達(dá)90%。

或按被試產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)定的使用環(huán)境條件下進(jìn)行。

5.1.2 安裝條件

a) 試品應(yīng)按正常使用的位置安裝；

b) 試品應(yīng)安裝在無顯著搖動和沖擊振動的地方；

c) 試品的安裝面與垂直面的傾斜度應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的規(guī)定；

d) 對于采用安裝軌安裝的機(jī)床電器元件，安裝軌應(yīng)符合GB/T 19334-2003的規(guī)定。

5.1.3 試驗(yàn)電源條件

a) 波形：正弦波，波形畸變因數(shù)不大于5%；

b) 頻率：50 Hz或60 Hz，允許偏差為±5%。

5.1.4 觸頭回路條件

a) 為檢測觸頭是否正常工作，可將觸頭接入檢測線路，成為觸頭回路；

b) 觸頭回路的電源可采用直流24 V(或12 V)，也可采用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作電壓，相應(yīng)的觸頭回路的電流為1 A(或0.1 A)；

c) 觸頭回路的負(fù)載可采用阻性負(fù)載；

d) 試驗(yàn)中，當(dāng)觸頭接通負(fù)載時，觸頭回路電源電壓的波動相對于空載電壓而言應(yīng)不大于5%。

5.1.5 操作條件

5.1.5.1 操作

具有電磁線圈的機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器等機(jī)床電器元件試驗(yàn)時，試品應(yīng)以輸入激勵量的額定值進(jìn)行激勵；而對于機(jī)床用按鈕、機(jī)床用行程開關(guān)等機(jī)床電器元件則用手或操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。

5.1.5.2 每小時操作循環(huán)次數(shù)

試驗(yàn)時試品每小時的操作循環(huán)次數(shù)不低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定值。為縮短試驗(yàn)時間，在不影響試品正常動作及不改變試品失效機(jī)理的條件下，允許提高每小時操作循環(huán)次數(shù)。

5.1.5.3 通電持續(xù)率

對于機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器等機(jī)床電器元件的通電持續(xù)率應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)選取，或從下列推薦數(shù)值中選取：15%，25%，40%，60%。

5.2 試品的抽取

a) 試品應(yīng)從穩(wěn)定的工藝條件下批量生產(chǎn)的并經(jīng)出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽?。?/span>

b) 試品數(shù)n由試驗(yàn)方案決定[見6.2.1中e)項(xiàng)的公式(1)]；

c) 供抽樣的產(chǎn)品應(yīng)不少于被抽取試品數(shù)的10倍。

5.3 試品的檢測

5.3.1 試驗(yàn)前檢測

試驗(yàn)前先對試品進(jìn)行檢測，檢查試品的零部件有無損壞、變形、斷裂等，剔除零部件損壞、變形、斷裂者，并按規(guī)定補(bǔ)足試品數(shù)，剔除掉的試品不計入相關(guān)失效數(shù)r內(nèi)。

5.3.2 試驗(yàn)中檢測

試驗(yàn)中，應(yīng)對試品的觸頭在每次操作循環(huán)的“接通”期的40%時間內(nèi)與“分?jǐn)唷逼诘?/span>40%時間內(nèi)，監(jiān)測觸頭接通時其兩引出端間的電壓降與觸頭分?jǐn)鄷r觸點(diǎn)間的電壓。

試驗(yàn)中不允許對試品進(jìn)行清理和調(diào)整。

對于機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器等機(jī)床電器元件，試驗(yàn)中當(dāng)某試品出現(xiàn)下列任一種情況時，即認(rèn)為該試品失效。

a) 觸頭接通時其兩引出端間的電壓降Uj超過觸頭回路電源電壓的10%，即2.4 V(或1.2 V)；

b) 觸頭分?jǐn)鄷r觸頭間的電壓Uf低于觸頭回路開路電壓的90%，即21.6 V(或10.8 V)；

c) 線圈通電時不吸合；

d) 線圈斷電后不釋放；

e) 零部件有破壞性損壞，零部件松動；

f) 機(jī)械運(yùn)動阻滯、卡死；

g) 有明顯的噪聲(噪音是因?yàn)槎搪翻h(huán)、鐵芯等損壞性故障引起的)；

h) 觸頭發(fā)生熔焊或其他形式的粘接。

對于機(jī)床用按鈕、機(jī)床用行程開關(guān)等機(jī)床電器元件，試驗(yàn)中當(dāng)某試品出現(xiàn)下列任一種情況時，即認(rèn)為該試品失效。

a) 觸頭接通時其兩引出端間的電壓降Uj超過觸頭回路電源電壓的10%，即2.4 V(或1.2 V)；

b) 觸頭分?jǐn)鄷r觸頭間的電壓Uf低于觸頭回路開路電壓的90%，即21.6 V(或10.8 V)；

c) 零部件有破壞性損壞，零部件松動；

d) 機(jī)械運(yùn)動阻滯、不靈活、其可動部分卡住或停留在中間位置；

e) 觸頭發(fā)生熔焊或其他形式的粘接。

5.3.3 試驗(yàn)后檢測

對于機(jī)床用接觸器式繼電器、機(jī)床用接觸器等機(jī)床電器元件，在試驗(yàn)后應(yīng)檢測下列項(xiàng)目：

a) 零部件有無破損、斷裂；

b) 吸合電壓；

c) 釋放電壓。

對于機(jī)床用按鈕、機(jī)床用行程開關(guān)等機(jī)床電器元件，在試驗(yàn)后僅需檢查零部件有無破損、斷裂。

試品在試驗(yàn)后檢測中，任一項(xiàng)目的檢測結(jié)果不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即認(rèn)為該試品失效。其失效時間按試驗(yàn)結(jié)束時的循環(huán)次數(shù)計算，失效數(shù)為1。

5.4 試驗(yàn)裝置

應(yīng)采用合適的可靠性試驗(yàn)裝置，它應(yīng)滿足以下要求：

a) 能實(shí)現(xiàn)逐次監(jiān)測；

b) 當(dāng)試品失效時，試驗(yàn)裝置應(yīng)具有自動停機(jī)、記錄失效試品編號及失效時間(失效發(fā)生時的試驗(yàn)次數(shù))及記錄輸出功能。

推薦采用微機(jī)進(jìn)行控制、檢測的可靠性試驗(yàn)裝置，也可采用其他合適的試驗(yàn)裝置。

6 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案及試驗(yàn)程序

6.1 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方案

機(jī)床電器元件的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)又可稱為失效率試驗(yàn)，失效率試驗(yàn)分為失效率定級試驗(yàn)，維持試驗(yàn)和升級試驗(yàn)。定級試驗(yàn)是指首次確定產(chǎn)品的失效率等級而進(jìn)行的試驗(yàn)，或在某一失效率等級的維持試驗(yàn)或升級試驗(yàn)失敗后，對產(chǎn)品重新確定其失效等級而進(jìn)行的試驗(yàn)；維持試驗(yàn)是指為證明產(chǎn)品的失效率等級仍不低于定級試驗(yàn)或升級試驗(yàn)后所確定的失效率等級而進(jìn)行的試驗(yàn)；升級試驗(yàn)是指為證明產(chǎn)品的失效率等級比原定的失效率等級更高而進(jìn)行的試驗(yàn)。

定級試驗(yàn)和升級試驗(yàn)的試驗(yàn)方案見表2(置信度即置信水平為0.9)；維持試驗(yàn)的試驗(yàn)方案見表3(置信度為0.6)。

表2 定級試驗(yàn)和升級試驗(yàn)方案

表3 維持試驗(yàn)方案

6.2 可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的程序

6.2.1 定級試驗(yàn)

定級試驗(yàn)按下列程序進(jìn)行：

a) 選定失效率等級，首次定級試驗(yàn)一般應(yīng)選失效率等級為四級、亞五級或五級；

b) 選定允許失效數(shù)Ac和截尾失效數(shù)rc(rc=Ac+1)，推薦在2~5的范圍內(nèi)選擇Ac，不推薦選擇Ac=0；

c) 根據(jù)選定的失效率等級和Ac，由表2查出截尾時間Tc；

d) 選定試品的試驗(yàn)截止時間tz，tz一般不應(yīng)低于105次；

e) 根據(jù)Tc、Ac及tz，由式(1)確定試品數(shù)n(用進(jìn)一法取整)：

應(yīng)注意，試品數(shù)n一般不得小于10；

f) 按5.2的規(guī)定隨機(jī)抽取n個試品；

g) 按5.3的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)檢測及判斷試品是否失效；

h) 統(tǒng)計相關(guān)失效數(shù)r及各失效試品的相關(guān)試驗(yàn)時間(失效時間)；

i) 統(tǒng)計累積相關(guān)試驗(yàn)時間T；

j) 試驗(yàn)結(jié)果判定：

當(dāng)累積相關(guān)試驗(yàn)時間T達(dá)到或超過了截尾時間Tc，而相關(guān)失效數(shù)r未達(dá)到截尾失效數(shù)rc(即r≤Ac)，則判為試驗(yàn)合格(接收)，當(dāng)累積相關(guān)試驗(yàn)時間T未達(dá)到截尾時間Tc，而相關(guān)失效數(shù)r達(dá)到了截尾失效數(shù)rc(即r＞Ac)，則判為試驗(yàn)不合格(拒收)。

6.2.2 維持試驗(yàn)

定級試驗(yàn)合格的產(chǎn)品，可按表3中規(guī)定的維持周期進(jìn)行該等級的維持試驗(yàn)，維持試驗(yàn)按下列程序進(jìn)行：

a) 選定允許失效數(shù)Ac；

b) 根據(jù)產(chǎn)品已試驗(yàn)合格的失效率等級及選定的允許失效數(shù)，由表3查出截尾時間Tc；

c) 選定試品的試驗(yàn)截止時間tz[同6.2.1中d)項(xiàng)]；

d) 確定試品數(shù)n[同6.2.1中e)項(xiàng)的式(1)]；

e) 抽取試品[同6.2.1中f)項(xiàng)]；

f) 按5.3的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)檢測及判斷試品是否失效；

g) 統(tǒng)計相關(guān)失效數(shù)r及各失效試品的相關(guān)試驗(yàn)時間[同6.2.1中b)項(xiàng)]；

h) 統(tǒng)計累積相關(guān)試驗(yàn)時間T；

i) 試驗(yàn)結(jié)果判定[同6.2.1中j)項(xiàng)]；

j) 若維持試驗(yàn)合格，則應(yīng)繼續(xù)按規(guī)定的維持周期進(jìn)行下一次維持試驗(yàn)；若維持試驗(yàn)不合格，則應(yīng)重新進(jìn)行定級試驗(yàn)，以確定其失效率等級；

k) 重新確定失效率等級時，應(yīng)將該產(chǎn)品從首次定級試驗(yàn)起的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)(包括維持試驗(yàn)不合格的數(shù)據(jù))進(jìn)行累積，根據(jù)累積的相關(guān)失效數(shù)及累積的相關(guān)試驗(yàn)時間由表2確定產(chǎn)品的失效率等級。

6.2.3 升級試驗(yàn)

定級試驗(yàn)合格的產(chǎn)品可繼續(xù)進(jìn)行升級試驗(yàn)。升級試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可從定級試驗(yàn)和維持試驗(yàn)的試品進(jìn)行延長試驗(yàn)以及為升級試驗(yàn)投入的試品進(jìn)行試驗(yàn)得出。升級試驗(yàn)按下列程序進(jìn)行：

a) 選定待升的失效率等級(一般比原定的等級高一級)；

b) 選定允許失效數(shù)Ac；

c) 根據(jù)選定的失效率等級及允許失效數(shù)，由表2查出截尾時間Tc；

d) 根據(jù)Tc確定延長試驗(yàn)的時間以及為升級試驗(yàn)投入的試品數(shù)和試驗(yàn)時間；

e) 抽取試品[同6.2.1中f)項(xiàng)]；

f) 按5.3的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)檢測及判斷失效；

g) 統(tǒng)計相關(guān)失效數(shù)r及累積相關(guān)試驗(yàn)時間T；

h) 試驗(yàn)結(jié)果判定[同6.2.1中j)項(xiàng)]；

i) 若升級試驗(yàn)合格，則應(yīng)按規(guī)定的維持周期進(jìn)行該等級的維持試驗(yàn)；若升級試驗(yàn)不合格，則應(yīng)重新進(jìn)行定級試驗(yàn)，以確定其失效率等級；

j) 重新確定失效率等級時，應(yīng)將該產(chǎn)品的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行累積，根據(jù)累積的相關(guān)失效數(shù)及累積的相關(guān)試驗(yàn)時間由表2確定產(chǎn)品的失效率等級。

7 試驗(yàn)記錄與試驗(yàn)報告

7.1 試驗(yàn)記錄

每臺試品都要有試驗(yàn)記錄，并按失效時間先后順序?qū)⑹г嚻愤M(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)登記，記錄內(nèi)容為：

a) 試品名稱、型號、規(guī)格；

b) 制造單位；

c) 試品制造日期；

d) 試驗(yàn)日期及試品數(shù)；

e) 試驗(yàn)條件；

f) 失效試品編號，失效時間及失效現(xiàn)象；

g) 失效分析與判斷；

h) 試驗(yàn)人員。

7.2 試驗(yàn)報告

試驗(yàn)報告應(yīng)寫明試驗(yàn)依據(jù)和要求，失效試品編號，失效時間及失效原因，作出試驗(yàn)是否合格的判定(見附錄A)。

附錄A

(資料性附錄)

推薦的機(jī)床電器元件可靠性試驗(yàn)報告

推薦的機(jī)床用接觸器式繼電器可靠性試驗(yàn)報告見表A.1。

表A.1 機(jī)床用接觸器式繼電器可靠性試驗(yàn)報告 文檔編號：

推薦的機(jī)床用接觸器可靠性試驗(yàn)報告見表A.2

表A.2 機(jī)床用接觸器可靠性試驗(yàn)報告 文檔編號：

推薦的機(jī)床用按鈕可靠性試驗(yàn)報告見表A.3。

表A.3 機(jī)床用按鈕可靠性試驗(yàn)報告 文檔編號：

推薦的機(jī)床用行程開關(guān)可靠性試驗(yàn)報告見表A.4。

表A.4 機(jī)床用行程開關(guān)可靠性試驗(yàn)報告 文檔編號：

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