В каждой отрасли промышленности создаются новые продукты, которые должны быть протестированы перед тем, как попадут к конечному потребителю. Испытательные стенды позволяют сделать процесс тестирования повторяемым и предсказуемым. Испытательные стенды – сложные системы, предназначенные для имитации реальных условий и оценки характеристик изделий. В данной статье мы рассмотрим особенности проектирования стендов, а также стратегии, применяемые нами для обеспечения точности и надежности испытаний продукции.
Особенности проектирования испытательных стендов
Для обеспечения точности и надежности тестирования при проектировании испытательного стенда необходимо учитывать несколько аспектов. Ниже приведены ключевые моменты, на которые следует обратить внимание:
Механизм аварийного отключения
Испытательный стенд должен включать механизм аварийного отключения, который срабатывает при превышении допустимой нагрузки. В этом случае стенд будет остановлен, чтобы предотвратить повреждение оборудования и травмы оператора.
Защитные барьеры
Для испытательных стендов, предназначенных для проверки электронной аппаратуры на ударопрочность, должны быть установлены защитные барьеры, чтобы предотвратить разлет осколков в случае выхода компонентов из строя.
Регулярная калибровка измерительных приборов
Манометры и термометры, используемые в испытательных стендах для тестирования давления и температуры, должны регулярно калиброваться для обеспечения точности измерений. Это можно сделать путем сравнения показаний приборов с показаниями калиброванных инструментов
Модульная конструкция
Испытательный стенд на вибрацию
Вибрационный испытательный стенд должен быть модульным, чтобы облегчить обновления для тестирования различных типов продуктов. Например, могут быть добавлены дополнительные датчики для измерения вибрации в разных точках продукта.
Испытательный стенд на усталость
Испытательный стенд на усталость должен быть модульным, чтобы позволить легкую адаптацию для тестирования различных типов нагрузок.
Механизмы отказоустойчивости
Концевые выключатели
В испытательных стендах для испытания материалов на разрушение должны быть установлены концевые выключатели, которые срабатывают при достижении критических нагрузок. Это помогает предотвратить повреждение стенда или тестируемого продукта.
Лазерные датчики
Для стендов, предназначенных для проверки герметичности оборудования, должны быть установлены лазерные датчики или другие датчики утечки для мониторинга утечек. Это помогает предотвратить повреждение оборудования.
Условия окружающей среды
Температура и влажность
Испытательный стенд для тестирования термостойкости и влагостойкости должен находиться в помещении с постоянной температурой и влажностью, чтобы обеспечить точность результатов испытаний.
Подробная документация
Протоколы калибровки
Протоколы калибровки являются основой для анализа результатов калибровки и принятия соответствующих корректирующих мер при необходимости. Они устанавливают стандартные методы калибровки для различных типов приборов, частоту калибровки в соответствии с требованиями производителя или стандартами, документируют процесс калибровки, включая использование эталонных образцов, измерительных устройств и методов проверки.
Процедуры эксплуатации
Разработка эксплуатационных процедур для испытательного стенда также является важной задачей. Этот документ описывает шаги по установке, запуску и использованию стенда, включая необходимые меры предосторожности, обучение операторов правильному обращению с оборудованием и предотвращению несчастных случаев, ключевые параметры и индикаторы для мониторинга во время работы стенда, а также инструкции по обслуживанию и уходу за оборудованием для обеспечения его целостности.
Проектирование с учетом потребностей оператора
Интуитивно понятный пользовательский интерфейс
Пользовательский интерфейс испытательного стенда должен иметь читаемые шрифты, контрастные цвета, простые и понятные иконки и текстовые подсказки. Следует помнить принцип «Чем меньше элементов управления (в разумных пределах), тем удобнее». Пользователь также должен получать немедленную обратную связь о результатах своих действий. Это может включать отображение сообщений об успешной операции, анимации или изменения состояния элементов интерфейса.
Обучение персонала
Этот пункт может показаться очевидным, но его часто упускают из виду. Персонал, управляющий испытательным стендом, должен проходить надлежащее обучение для обеспечения его безопасного и эффективного использования.
Это лишь некоторые примеры, которые можно привести для каждого пункта. При разработке конкретного испытательного стенда необходимо учитывать специфические требования и условия, в которых он будет использоваться.
Испытательные стенды, разработанные в ИнКата
Термоманекен
Комплекс Термоманекен используется для испытаний специальной защитной одежды и экипировки пожарного спасателя. Материал тестируется на устойчивость к воздействию открытого пламени и тепловому потоку. Испытательный комплекс состоит из специально отведенного помещения, манекена, передвижного устройства для крепления манекена, переносной измерительной стойки, газовой стойки для моделирования очага возгорания, тепловой панели и измерительной системы.
Для повышения безопасности испытательный комплекс «Термоманекен» оборудован следующими устройствами:
1. Концевой выключатель, сигнализирующий о незакрытой двери;
2. Система обнаружения утечки газа;
3. Поэтапное выполнение подготовки к испытанию и его проведение. Алгоритм программы не позволяет приступить к следующему этапу, не завершив предыдущий;
4. Автоматический вывод манекена из рабочей зоны при достижении критических значений;
5. Контроль расхода воды в системе охлаждения.
Для контроля температуры окружающей среды, а также теплового потока в рабочей зоне применяются измерительные стойки в количестве 2-х штук. Каждая стойка содержит термоэлектрические преобразователи с диапазоном измерения от 0 °С до 1000 °С (1) и охлаждаемые датчики теплового потока с диапазоном измерения от 1 до 100 кВт/м2 (2), по 3 шт.
Для поддержания процесса горения, а также удаления образующихся в ходе испытаний продуктов горения, испытательный комплекс оборудован системой вентиляции. Вытяжной зонт располагается над рабочей зоной. Производительность системы вентиляции регулируемая, в зависимости от типа испытания, программа управления автоматически устанавливает необходимый расход, который гарантирует безопасное проведения эксперимента.
Испытательный комплекс для проверки датчиков давления в шинах
К нам обратился заказчик, чей проект заключался во внедрении собственной технологии сбережения шин крупногабаритной техники путем контроля давления в шинах. Нашей команде была поставлена задача разработать комплекс стендов для испытаний датчиков давления в шинах.
Комплекс состоит из следующих устройств:
- Стенд для проверки датчиков давления;
- Камера термоциклирования для испытаний датчиков.
Стенд для проверки датчиков давления в шинах
Стенд для проверки датчиков давления в шинах (ДДШ) – устройство, которое контролирует качество готовой продукции. Стенд испытывает датчики давления в шинах на правильность измерения давления. Система состоит из испытательной камеры и блока управления.
Из-за высокого давления в системе наша первоочередная задача заключалась в обеспечении герметичности камеры. Для этой цели мы выбрали стандартную запорную арматуру, способную выдерживать давление до 12 бар. Такое решение уже предусматривает работу с высоким давлением и обладает большей надежностью и предсказуемостью в поведении, если сравнивать с впервые собранной системой.
Внутри камеры располагается малогабаритная радиоантенна, которая принимает данные с датчика давления в шинах и передает их в микроконтроллер стенда. Для того чтобы проводилось 10 испытаний одновременно и микроконтроллер распознавал, с какой камеры поступил сигнал, мы доработали блок обработки сигнала таким образом, чтобы приемник был помещен в экран на том месте, где тестируется датчик. Кроме того, приемник будет изолирован от основного устройства. Это необходимо для того, чтобы он не мог принимать сигналы от других датчиков.
Принцип работы камеры проверки давления заключается в следующем:
- Оператор помещает датчик в ячейку камеры.
- В ячейку подается выставленное на редукторе давление.
- Датчик принимает данные и передает их на микроконтроллер стенда.
- Микроконтроллер сравнивает данные датчика с показателями цифрового манометра на пневмомагистрали.
- Если данные совпадают, то датчик работает правильно.
- Затем проверяется отклик датчика при сбросе давления до 0. Датчик должен быстро среагировать и оповестить оператора о падении давления.
Далее датчик попадает в камеру термоциклирования.
Камера термоциклирования
Камера термоциклирования имитирует экстремальные погодные условия на заданный период времени. Это позволяет оператору определить способность датчика работать в экстремальных погодных условиях. Камера поддерживает температуры от -70°C до +180°C. Управление камерой осуществляется с помощью программного обеспечения. Настройки камеры и режимы работы можно изменять через интерфейс камеры или подключив её к ПК через USB-кабель.
Термокамера циклических испытаний использует предохранители для защиты нагревателей, вентиляторов и электроники. В случае короткого замыкания или перегрузки предохранитель перегорает, отключая питание соответствующего компонента.
Наша команда также предоставила программное обеспечение для аварийной остановки, которое позволяет вручную отключить камеру через программный интерфейс.
Подготовка протокола калибровки была обязательным этапом, включающим калибровку температуры, влажности и давления.
Преимущества испытательного комплекса:
- Широкий диапазон измерений: Комплекс позволяет измерять давление в диапазоне от 0 до 12 бар.
- Простота использования: Комплекс прост в использовании и не требует специального обучения оператора.
- Универсальность: Комплекс может использоваться для тестирования датчиков давления в шинах различных типов.
Испытательный комплекс может применяться в различных отраслях, включая автомобильную, аэрокосмическую и другие.
В заключение,
Испытательные стенды играют критическую роль в производстве, обеспечивая точность и надежность тестирования продуктов. Надежный дизайн стендов достигается за счет внедрения таких механизмов, как аварийное отключение, защитные барьеры, предохранители, регулярная калибровка измерительных приборов, концевые выключатели, лазерные датчики и т.д. Контроль условий окружающей среды, подробная документация и обучение персонала способствуют получению точных результатов испытаний. Операционная безопасность обеспечивается интуитивно понятным пользовательским интерфейсом и квалифицированным персоналом.
В конечном итоге, испытательные стенды являются ценным вложением, которое повышает качество продукта за счет снижения рисков, сокращения времени выхода на рынок и повышения конкурентоспособности компании. Примеры таких стендов в ИнКата включают тепловой манекен для оценки защитной одежды пожарных и комплекс для испытания датчиков давления в шинах, оснащенные необходимыми системами безопасности и способные имитировать реальные условия эксплуатации.
