«Забыть нельзя упустить» - где не поставь между этими словами запятую – результат получается примерно одинаковый, и мне это категорически не нравится. Мы не то чтобы раньше совсем не обращали внимание на стойкость наших изделий к механическим воздействиям, но сейчас и сами решили, и некоторым своим заказчикам, а также проектировщикам, с которыми работаем, настоятельно советуем сделать такое внимание обязательным.
Все примеры будут приведены для размещения технических средств на гусеничных и колесных подвижных платформах, во-первых, сейчас это наиболее актуально, во-вторых – уровень вибрации и ударных воздействий на мчащемся по ухабам МТ-ЛБ несравнимо выше, чем в вагоне поезда или абсолютном большинстве промышленных установок. Тем не менее, мое скромное мнение распространяется на любые применения.
Стандарт и как им пользоваться заказчику и проектировщику.
ГОСТ 30631-99 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАШИНАМ, ПРИБОРАМ И ДРУГИМ ТЕХНИЧЕСКИМ ИЗДЕЛИЯМ В ЧАСТИ СТОЙКОСТИ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Стандарт распространяется на все виды машин, приборов и других технических изделий, и устанавливает общие технические требования по стойкости изделий к воздействию механических внешних воздействующих факторов, в обобщенном виде отражающие условия эксплуатации. В стандарте не установлены требования к изделиям, предназначенным для эксплуатации в летательных аппаратах, а также к изделиям объектов военной техники, обладающих собственным стрелковым вооружением.
Действующий ГОСТ 17516.1-90, ИЗДЕЛИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам, имеет примерно такое же содержание, но мы решили использовать ГОСТ 30631-99, просто потому, что он более понятно написан и в нем нет логических ошибок.
Даже если вам неизвестен уровень и характер вибрации и ударных воздействий (с очень высокой вероятностью так оно и есть), то определить и указать в технических требованиях группу исполнения по стойкости к механическим воздействиям вы в большинстве случаев сможете. Совет очень простой – один раз внимательно прочитайте стандарт и пользуйтесь при необходимости - написано хорошо и понятно. Вставьте группу следующим пунктом или строкой после климатического исполнения.
In my humble opinion,
1. В технических характеристиках любых электронных или электротехнических изделий (за исключением бытового использования), производителю следует указывать унифицированную группу исполнения по ГОСТ 30631-99. Стандарт требуется использовать при разработке новых изделий после 1.09.2000, Для разработанных до этой даты изделий введение осуществляется до 01.2003 при пересмотре стандартов и ТУ на изделия. Не прошло и 20 лет, как мы этим занялись, жизнь заставила. Упоминание требований стандарта в технической документации – это (ИМХО) редкое исключение из правил, а просматриваю я документы разных производителей практически постоянно.
2. Проектировщикам, разработчикам и производителям технических систем, комплектных изделий следует определить унифицированную группу исполнения по ГОСТ 30631-99 и указать ее в проектах техтребованиях или другой документации (за исключением случаев, когда заранее известно, что этот уровень незначительный; но было бы проще установить это как правило). Нередко при обработке заказа с трудом (и то не всегда) удается добиваться информации даже о климатическом исполнении изделий. Даже если есть опросный лист - иногда данных по климатике там нет, иногда они вызывают удивление.
Пример 1. Простые детали и комплектующие.
В качестве примера возьмем шины заземления по ОСТ 4.209.007-82 для использования в радиоэлектронной аппаратуре и аппаратуре средств связи. Они технологически простые, с довольно высокими требованиями к механической стойкости, и мы их выпускаем уже несколько лет. Технология в двух словах: многожильный медный провод протаскиваем в плетёнку (провод ПМЛ) на концах, обжимаем гидравлическим прессом кабельные наконечники.
Условия эксплуатации с точки зрения климатики – жесткие (от -60 до + 125 °С, относительная влажность 100% при +35°С, иней и роса, и т.п.), механических воздействий тоже: синусоидальные вибрации в диапазоне 5-2000 Гц с ускорением до 200 м/c² (20g); многократные механические удары с ускорением до 1500 м/c² (150g); линейные ускорения до 1000 м/c² (100g). Т.е., пользуясь терминами ГОСТ 30631-99: уровень вибрационных воздействий- экстремально высокий специальный - свыше 5g; высокий уровень ударных воздействий, свыше 40 g. Можно выбирать любую категорию, не ошибёшься.
Логично предположить, что при указании группы механического исполнения, при буквальном соблюдении нормативов и стандартов, следовало бы проверять при заводских и периодических испытаниях все эти требования. Соответствующие стандарты в СССР были - ГОСТ 16962-71 и ГОСТ 17516-72.
Технологи и разработчики ОСТ пошли другим путем, значительно упростившем жизнь производственникам – стандарт предусматривает только один вид механического испытания – на растяжение, причем шины должны зацепляться за закраины кабельных наконечников. После испытания в течении 5 секунд усилием растяжения 50, 60 и 70 кгс (для шин с наконечниками М4, М5 и М6 соответственно) измеряется переходное сопротивление.
Откуда могут взяться такие нагрузки на растяжение, если оба конца шины жестко закреплены, непонятно … Идея же, наоборот, понятна – если такой вес выдержит, то значит обжали хорошо, и никакая вибрация уже не страшна. И никаких сложных испытательных установок не нужно – подвесь на 5 секунд 70 кг, померь переходное сопротивление и всё.
ОСТ рекомендует, но не обязывает закреплять провод в наконечнике вдавливанием с одной стороны. Мы обжимаем наконечник с шести сторон, что распределяет усилие по всей поверхности соединения.
Самое слабое место при высокой амплитуде вибраций (например, если электронный блок, установленный на амортизаторах, подключается шиной к шасси машины) – плетенка в месте касания с хвостовиком кабельного наконечника. Если добавить к этому агрессивную среду, то плетенка просто посыплется. Чтобы эту проблему устранить, достаточно на хвостовик наконечника и прилегающую часть провода отрезок фторопластовой термоусаживаемой трубки. Мы такое исполнение своим заказчикам готовы предложить.
Пример 2. Устройство защиты от импульсных помех (УЗИП).
COMMENG серийно выпускает УЗИП для низковольтных ЭПУ. За счет отсутствия механических частей (терморазмыкатель и система контроля выполнены как термопредохранители) а также исполнения в виде моноблока (отсутствие сменных блоков варисторов) и других фишек устройство очень надежное – реальный срок службы может составлять десятилетия, не боится тряски при перевозке, низких температур и т.п.
В статье по ссылке для сравнения описаны наиболее распространенные конструкции УЗИП - прочитаете, посмотрите и поймете, почему они не приспособлены к работе в условиях сильной вибрации и ударных воздействий. УЗИП для низковольтных ЭПУ COMMENG OVP. Как устроено. Что внутри.
Представим себе мобильную дизель-электростанцию, размещенную на грузовике, на прицепе, или в стандартном морском контейнере, который может перевозиться любыми видами транспорта – от автомобиля до вертолете Ситуация далеко не гипотетическая.
В случае, если потребителей несколько и располагаются они на расстоянии, подключены по воздушной ЛЭП или подвесными кабелями ... Проектировщики вполне логично предусмотрели УЗИП. Только вот даже наши дубовые устройства не очень хорошо переносят работу и даже транспортировку в смонтированном состоянии в составе таких комплексов. Были случая обрыва плетеного провода, которым выполнены соединения компаундированной сборки (довольно тяжелой) варистор-терморазмыкатель с клеммами и элементами системы контроля.
Задача была поставлена, предложено и решение. Используется такая же сборка, как в стандартном УЗИП, прямо к ее контактам припаяны провода для подключения к сети и схеме визуального контроля. Для контроля перегрева используется приклеенный к сборке термопредохранитель, подключенный к клемме с нажимными контактами. Внутренний объем мягким заполнен компаундом, фиксирующим все элементы и защищающим их ото механических нагрузок.
Для крепления на рейку DIN используется стальная монтажная панель, при разработке которой изначально ставилась задача применения в условиях вибрации, например, крепления электронных блоков в подвижном составе железной дороги, метрополитена и шахтного электротранспорта (группа механического исполнения М25, М31, М41). Для подключения к электроустановке используются гибкие выводы, так как монтаж таких установок происходит в заводских условиях, то провод может быть отрезан по точной длине, или же по согласованию с заказчиком выводы сразу будут сделаны нужной длины и концы зачищены от изоляции.
Пример 3. Разъем 8p8c ( RJ-45 )
Как ведут себя контакты RJ-45 при воздействии влаги, больших токах, включении – выключении под напряжении, больших токах пришлось хорошо и вдумчиво разобраться см. статьи в наших блогах: Электротехника – наука о контактах … RJ-45 и Заметки о Power over Ethernet (№2). Сага о контактах.
Убежден на 100%, что для применения в условиях вибрации RJ-45 не подходят. Решение уже давно есть – цилиндрические штыревые разъемы – их применяют в промышленных коммутаторах – например для применения на транспорте.
В последнее время ко мне периодически обращаются с вопросом, подходят ли контакты RJ-45 для применения на мобильных платформах. Отвечаю, что нет, но мы готовы сделать любое из наших Ethernet-устройств с цилиндрическими разъемами, если будет на то потребность. Пока заказов не последовало – такое впечатление, что заказчики пытаются найти менее пессимистичного разработчика, у которого RJ-45 можно хоть в космос …
Вместо заключения
Итак, мы решили устанавливать группу исполнения по стойкости к механическим воздействиям при разработке, неважно по инициативной или по техзаданию заказчика. Во всех новых технических описаниях и РЭ (а также в производных от них документах – паспортах и т.п.) указывать эту группу. То же самое делать при обновлении описаний. Одновременно мы отрабатываем конструкции, набираем опыт и развиваеем необходимую испытательную и метрологическую базу.
Ниже – ссылки на описания изделий, которые упоминались в статье. В некоторых из них группа М уже указана – в таблице «Основные конструктивно-эксплуатационные характеристики».
УЗИП для ЭПУ и цепей питания 0,4 кВ переменного тока
Монтажная панель для установки на рейку DIN Commeng DR MP
