继电器振动失效诊断与设计改进方法研究

继电器振动失效诊断与设计改进方继电器振动失效诊断与设计改进方 法研究法研究 本文旨在通过运用有限元仿真 理论分析等方法 通过对 某 1 5 晶体罩系列继电器的代表品种进行设计改进 从而从根 本上解决了该系列继电器的振动一致性问题 提高了该系列继 电器的振动可靠性 提高了投入产出率 a 产品是我厂 1 5 晶体罩系列产品的代表品种 属旋转式 结构 是该系列产品中技术条件最高的产品 其中正弦振动为 3000hz 30g 随机振动指标达 0 4g2 hz 技术指标 mil r 39016 13 规定 经统计 2011 至 2012 年振动不合格率达 10 3 该项目已严重影响系列产品的总体振动性能 因此 有 必要对该产品振动性能开展提升工作 攻关内容及研究过程攻关内容及研究过程 2 1 问题定位 2 1 1 失效产品摸底试验 根据工艺攻关实施方案 前期我们针对 3 个批次共 63 只振 动失效产品进行摸底试验和失效分析 试验情况如下 63 只失 效产品在现有 4 台振动设备上均进行正弦振动 通过对记录编 号分析 4 台设备上失效的产品均不完全相同 所有产品正弦 随机振动均在 4 台设备上试验结束后 仍然有 30 只产品始终未 在任何一台设备上出现失效 即该 30 只产品故障始终未复现 进一步分析正弦振动失效样品 样品失效频率主要分布在两个 频段 即 120hz 1000hz 的低频段和 2700hz 3000hz 的高频段 产品失效主要为非激励状态下静合抖断 2 1 2 有限元仿真分析 通过对动簧片部分进行共振频率仿真分析 得出动簧片部 分共振点 与实际失效高频段相符 首先是对簧片部分即将进行有限元仿真分析所做的前处理 工作 即网络划分 之前已完成材料分配 几何约束设定等工 作 在完成共振频率仿真工作之前 现简单说明一下共振频 率仿真的意义 簧片部分 柔性体 在振动过程中随外界频率 一同振动的过程中 当柔性体与外界振动频率一致时 即发生 共振 其振动幅度为最大值 此时 簧片部分的位移也为最 大值 但高阶共振频率的振幅要小于低阶 故只有低阶 5 阶 以下 共振频率才有分析的意义 与试验中出现的失效频段 120hz 1000hz 和 2700hz 3000hz 基本相符 说明模型的建 立与实际簧片状态一致 模型可用 至此 簧片部分仿真的虚 拟环境建立完成 为下一步优化设计提供了可靠的平台 2 2 设计改进 由上述仿真分析可见 产品振动淘汰情况均可通过提高共 振点实现 提高产品抗振性能 我们主要由设计方面进行改进 2 2 1 设计改进理论分析 jrc 200ma 产品接触部分设计为悬臂梁结构 一端固定 另一端受推杆作用力 由产品的失效分析情况可见 产品针对失效的情况多产生 在非激励状态 在产品接触部分设计满足设计要求的情况下 产品的失效与衔铁的抖动有关 在产品的机械参数调整中 增 加推杆部分的自由行程 是有效克服衔铁抖动导致产品振动时 效的途径之一 2 2 2 仿真分析 利用上述原理 我们在有限元软件的辅助下建立模型并进 行仿真 目的是为了以改进簧片的宽度和长度为方向 确定具 体改进簧片的尺寸 使得共振点尽可能的提高 以使其不再在 产品要求的振动频率范围内失效 改进后的簧片尺寸为宽度由 1 2mm 改为 0 9mm 长度由 5 5mm 改为 5 3mm 2 2 3 方案实施 通过设计理论分析和仿真中的振动频率分析 我们确定设 计改进方案 2 2 3 1 对产品振动性能关联程度较大的动簧片进行设计改 进 动簧片宽度由 1 2mm 改为 0 9mm 长度由 5 5mm 改为 5 3mm 2 2 3 2 在簧片发生了改变后 我们对电磁部分的推杆也做 了改进的尝试 推杆部分的玻璃球直径由 sr0 50 05mm 改为了 sr0 40 05mm 使得衔铁在达到原动合反力和超程的情况下 衔 铁的自由行程增加至 0 1mm 2 2 4 验证成果 投料验证的产品在进行振动筛选过程中 该批产品交筛 89 只 振动合格率 100 在此之后 我们抽取了本批入库产品进 行了例行试验 其中包括额定电流在内的试验项目均合格 之 后我们抽取本批 40 产品进行了不同振动台 长时间的振动试验 结果有无产品失效 通过试验摸底 我们首先将失效继电器的失效模式和失效 频段进行了量化地复现 之后再运用有限元仿真分析 得出产 品理论共振点 结合试验的失效频段修正仿真模型 再利用振 动经验公