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康明斯研究提高发电机设计寿命曲线的测试方法


文章出处:www.kmsdl-sz.com新闻发布:康明斯柴油发电机人气: 发表时间:2022-01-25【

 为了寻求与设计意图以及与其他组件、子系统和系统有效交互、具有可靠性和耐用性的产品,康明斯发电机公司竭尽全力评估产品的可行性。典型的设计寿命曲线描绘了早期使用期限故障、可靠性和耐用性区域,并具有明确的目标和期望,即在耐用期内达到耗损失效分布。康明斯发电机公司不断尝试寻找评估能力和风险的方法,因此测试和计算机建模(例如有限元分析、多物理工程分析、概率研究、失效模式影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA))的目的是生成和评估有关所设计功能的信息,以便可以做出基于数据的决策。


测试的问题在于,正常使用寿命压力暴露测试无法持续很长时间,因为各企业努力率先进入市场,带来了创新性,从而提供竞争优势并吸引客户购买产品。在组件测试方面,确实有无尽的机会来开发对功能、特性和交互作用的评估。但是,多个特征的交互很少表现出线性关系,尤其是在考虑电机设计中经常使用的复杂材料和化合物时。在保持所有其他功能的同时,隔离一项功能、特性或交互作用,施加适当的压力并开发可预测和可重复的解决方案有时具有难度(且昂贵)。


如果康明斯发电机公司考虑设计一种预期寿命为40,000小时的产品,则为了证明可靠性,康明斯发电机公司需要24/7进行大约4.5年测试。如您所知,这是不切实际的,而且成本高昂。为了缩短正常使用寿命压力测试的时间,并加快基于强大数据的决策速度,康明斯发电机公司已经开发出加速使用寿命测试的方法,即让组件在较高或较长时间压力下运行并观察故障数据。


尽管高压力测试的唯一目的是查看发生故障的位置和方式,并使用该信息来改进组件设计,例如选择替代材料强度特性或进行更好的组件特征选择,但加速使用寿命测试可用于以下两个目的:

1、研究压力如何加速故障,并针对多个并行运行的压力单元的数据拟合加速。

2、在高压力下获得充足的故障数据,以准确预测(推算)所使用组件的使用寿命。

3、两者都提供了可以可靠地进行模型或范围评估的模型,而无需无限重复进行测试!

当然,绝缘系统是旋转电机验证要求的重要组成部分,康明斯发电机技术公司对其他系统、子系统和组件进行了一系列加速使用寿命评估,例如在考虑康明斯发电机公司轴承组件的设计应用时。

斯坦福发电机P1.png

一个(多个)压力电池使用寿命实验的测试计划和操作通常包括以下内容:

1、选择相关压力的数种组合(加速研究中的故障机制的压力)。每个组合都是一个“压力单元”。请注意,康明斯发电机公司一次仅规划一种故障机制。由于任何其他机制导致的测试故障将被视为经过审查的运行时间。

2、确保所使用的压力等级不会太高——在引入使用压力时不会出现新的故障机制。选择允许的最大压力水平需要经验和/或良好的工程判断力。

3、在每个压力单元中放置随机的组件样本,并在固定(但可能不同)的时间长度内运行每个单元中的组件。

4、收集每个单元的故障数据,并使用该数据拟合加速模型和寿命分布模型,并使用这些模型来预测使用压力条件下的可靠性。

特别提醒,当您对压力单元中的组件以进行固定长度测试时,通常某些(或可能很多)组件会在测试结束时未出现故障。这是审查问题,它会极大地增加实验设计的复杂性,而这在统计科学中可能很难管理。


康明斯发电机公司在哪些情况下使用加速寿命测试
通常,依靠绝缘材料的特性来管理电荷应力的电机会使用加速寿命测试来预测绝缘组件或系统寿命。如果康明斯发电机公司考虑绝缘材料,有许多因素可能被认为是降低电绝缘性能的原因。

以线圈绕组绝缘系统组件为例,例如杜邦公司制造的Nomex绝缘纸或铜线涂料。当组合成子系统或系统时,通过加速寿命测试对材料组合进行评估有助于康明斯发电机公司了解材料与操作应力(例如环境应力或机械应力)的相互作用。最终,系统的加速寿命评估可进行寿命预测,以支持设计寿命评估和功能确认。


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