Minkä kierrosluvun ja käyttöiän IP65-tasoinen liukurengas voi saavuttaa?
Litteät liukurenkaat, joiden kotelointiluokitukset ovat IP65, toimivat useilla eri nopeuksilla riippuen harjan materiaalista, kosketinrenkaan koostumuksesta ja koteloon rakennetuista lämmönhallintajärjestelyistä. Vakioteollisuuden yksiköt pyörivät noin 10 rpm - 300- 500 rpm jatkuvasti, ja erikoistuneet nopeat versiot saavuttavat 1000-1500 rpm, joissa pakotettu ilmajäähdytys tai nestejäähdytyskanavat on integroitu kotelorakenteeseen. IP65-luokitus IEC 60529:n mukaan määrittelee täydellisen suojan pölyn sisäänpääsyä vastaan (luokitus "6") ja suojan vesisuihkuilta, jotka tulevat 6,3 mm:n suuttimesta nopeudella 12,5 litraa minuutissa mistä tahansa suunnasta (luokitus "5").
Nopeusrajoitukset ja lämpöesteet
Nyt tässä on asia - avoin-runkoinen litteä liukurengas, joka on valmistettu identtisistä harja- ja rengasmateriaaleista, saattaa toimia luotettavasti 800-1200 rpm:llä, mutta sama malli, joka on suljettu IP65-koteloon elastomeerisillä tiivisteillä (yleensä nitriilikumi kemiallisen kestävyyden vuoksi {{9} tai 40 fluoroelaasteasteella) kokee 30-40 % aleneman enimmäisnopeudessa. Harjan -rengasliitännässä syntyvän lämmön – I²R:n resistiivisen kuumennuksen ja mekaanisen kitkan yhdistelmä, noin 0,8–1,2 wattia ampeeria kohden harjaa kohden nimellisvirralla – on johdettava suljetun kotelon läpi sen sijaan, että se haihtuisi suoraan ympäröivään ilmaan. 10-piirinen liukurengas, joka kuljettaa 5 ampeeria piiriä kohti 400 rpm:n nopeudella, tuottaa yhteensä noin 40-60 wattia. Ilman riittävää lämmönvaimentamista asennuslaipan tai ulkoisten jäähdytysrivien läpi harjan kosketuspisteiden liitoslämpötilat voivat nousta 90-120 asteeseen, mikä kiihdyttää hiiliharjan hapettumista ja aiheuttaa kosketuspinnan ennenaikaista lasittumista.
Olen nähnyt yksiköitä, joiden nopeus on 500 rpm ja jotka eivät kestäneet 300 kierrosta minuutissa, koska lämpörakenne oli marginaalinen - valmistaja käytti ohutta alumiinikoteloa ilman jäähdytysripoja painon säästämiseksi, ja koko kokoonpano kuumenee epämiellyttävän kuumaksi 20 minuutin käytön jälkeen. Asiakas soitti jatkuvasti "viallisista" liukurenkaista, kunnes lopulta mittasimme kotelon lämpötilan ja huomasimme, että lämpötila oli 75 astetta tiivistealueen ympärillä. Ei ihme, että tiivisteet pettivät 6 kuukauden jälkeen.
Harjan käyttöikä
Hiili-grafiittiharjat kuluvat noin 0,5-1,5 millimetriä 1000 käyttötunnissa virrantiheydestä riippuen; harja, joka alkaa 8 mm:n pituudesta, saavuttaa vaihtopisteen (tyypillisesti kun se on kulunut 3-4 mm:n jäljellä olevaan pituuteen riittävän jousepaineen ylläpitämiseksi) 2500-4000 tunnin jälkeen hyvin suunnitelluissa kokoonpanoissa. Metalligrafiittiharjat, jotka sisältävät 40-60 % kupari- tai hopeajauhetta sekoitettuna grafiittisideaineeseen, osoittavat alhaisemman kosketusvastuksen (0,005-0,015 ohmia harjaa kohti verrattuna 0,020-0,040 ohmiin puhtaalle hiiligrafiitille) ja ne kestävät suurempia virrantiheyksiä (jopa 50 A/cm²), mutta kulumisnopeus on normaalisti suurempi kuin 25 A/cm. 50-80 % johtuen kovemmista metallihiukkasista, jotka hankaavat sekä harjaa että kontaktirenkaan pintaa, mikä johtaa 1500-3000 tunnin käyttöikään ennen vaihtoa.
On syytä huomata, että "käyttötunnit" tarkoittaa todellista kiertoaikaa, ei ajassa{0}}. Nähnyt runsaasti huoltolokeja, joissa ihmiset seurasivat kalenterikuukausia kierroslukumittarin tuntien sijaan, mikä johti joko ennenaikaisiin vaihtoihin (rahojen tuhlaamiseen harjoihin, joiden käyttöikää oli jäljellä 40 %) tai odottamattomiin vioihin (harjat kuluivat läpi, koska kone teki kaksi vuoroa yhden sijasta).
Kosketusrenkaan materiaalit ja hajoaminen
Kosketusrenkaan pitkäikäisyys ylittää huomattavasti harjan käyttöiän useimmissa asennuksissa, sillä kullalla-seospinnoitetut renkaat (yleensä 1-3 mikronia kovakultaa kuparialustan nikkelisulkulevyn päällä) kestävät 10 000-20 000 tuntia ennen kuin kultakerros kuluu alla olevaan pintaan asti, jolloin nikkelin kulutuskestävyys ja accraat lisääntyvät huomattavasti. Jotkut valmistajat määrittävät vain 0,3-0,5 mikronin kultaisen salaman kustannusten alentamiseksi, mutta nämä renkaat kuluvat-3 000–5 000 tunnissa kohtuullisessa virtakuormituksessa. Hopea- tai hopeagrafiittirenkaat, joita käytetään joskus suurvirtasovelluksissa (50-100 ampeeria piiriä kohti), ovat alhaisempi kosketusresistanssi kuin kullalla (0,001-0,003 ohmia piiriä kohden verrattuna 0,003-0,006 ohmiin kullalle), mutta ne kärsivät rikkiyhdisteiden aiheuttamasta tummumisesta ympäristössä, mikä voi aiheuttaa yli 0 % ja kosteutta 0 %. ajoittaiset kosketusongelmat; tummuuskerros toimii myös hankaavana aineena ja lisää harjan kulumista. Paljaat kupari- tai messinkirenkaat, joita löytyy vain halvoista yksiköistä tai joissa virtatarve ylittää 100 ampeeria piiriä kohti, kuluvat nopeasti (enintään 5000-8000 tuntia) ja hapettavat jatkuvasti.
Oli tämä pakkauslinjasovellus vuonna 2017 -, jolloin asiakas vaati kuparirenkaita kullattujen-asemilla, koska he painoivat 80 ampeeria piiriä kohti eivätkä halunneet maksaa raskaasta kullasta. Toimi hyvin noin 4 000 tuntia, mutta yhtäkkiä ne alkoivat saada ajoittaisia keskeytyksiä korkeiden -virtapulssien aikana. Kävi ilmi, että kuparioksidin kertyminen loi puolijohtavan kerroksen, joka hajoaa kuormituksen, kaaren vaikutuksesta, loi lisää oksidia, toistui. Se maksoi niille seisokkien aikana enemmän kuin{8}}kullatut renkaat olisivat maksaneet alun perin. Mutta tiedät kuinka ostoosastot toimivat - he näkevät tarjouksessa pienemmän numeron, ja sillä on väliä.
Tiivisteen huononeminen - piilotettu vikatila
IP65-luokituksen edellyttämä tiivis rakenne aiheuttaa ongelmia, joita ei esiinny avoimissa-runkorakenteissa. Pyörivien ja kiinteiden kotelo-osien välisten elastomeeristen tiivisteiden on säilytettävä puristus samalla, kun ne mukautuvat erilaisten materiaalien lämpölaajenemiseen (alumiinikotelot, joissa on teräsakselit tai muoviset eristeet metallirenkailla), ja nämä tiivisteet heikkenevät ajan myötä lämpökierrosta, otsonille altistumisesta (etenkin lähellä olevista sähkömoottoreista, jotka tuottavat otsonia harjakaaren aikana), ja mekaanista otsonia synnyttäessä. Nitriilikumitiivisteet alkavat menettää kimmoisuuttaan 15 000-20 000 käyttötunnin tai 3-5 vuoden kalenteriajan jälkeen (sen mukaan kumpi tulee ensin) polymeeriketjujen silloittumisen vuoksi, kun taas fluorielastomeeritiivisteet (Viton tai vastaava) säilyttävät ominaisuudet pidempään, mutta maksavat 3-4 kertaa enemmän.
Kun tiivisteet rikkoutuvat, IP65-luokitus heikkenee asteittain eikä katastrofaalisesti - kosteushöyry pääsee ensin sisään (lisää sisäistä kosteutta ja nopeuttaa harjan hapettumista), minkä jälkeen lopulta nestemäinen vesi tai pöly pääsee sisään, mikä heikentää suorituskykyä nopeasti.
DC vs. AC toiminta
Liukurengaspiireissä kulkeva tasavirta kuluttaa huomattavasti enemmän kuin vaihtovirta vastaavalla ampeerivirralla. Tämä johtuu sähkökemiallisesta siirtymisestä harjan-rengasliitännässä -. Tämä on pääasiassa hidas galvaaninen korroosioprosessi, jossa materiaali siirtyy anodilta katodille tuhansien käyttötuntien aikana, jolloin yhdelle pinnalle syntyy kuoppia ja toiselle kerääntymiä. Tämä vaikutus lyhentää harjan käyttöikää 40-60 % vaihtovirtakäyttöön verrattuna. Jotkut valmistajat suosittelevat harjan vaihtoa 1200-2000 tunnin kohdalla tasavirtapiireissä verrattuna 3000-4000 tuntiin vaihtovirtapiireissä. Jännitteen pudotus harja-rengaskosketinparin yli on tyypillisesti 0,2-0,5 volttia nimellisvirralla uutena ja kasvaa 0,8-1,2 volttiin harjojen kuluessa ja kosketuspinnan pienentyessä; tämä jännitehäviö edustaa tehohäviötä (I × V wattia kontaktia kohti), joka edistää lämmitystä, ja se on otettava huomioon lämpölaskelmissa, erityisesti suurvirtasovelluksissa, joissa 10 ampeerin piiri, jossa on 0,5 V:n pudotus, haihduttaa 5 wattia harjasarjaa kohti.
Huomaa, että jotkut vanhemmista kirjallisuuksista väittävät, että DC-toiminta lyhentää käyttöikää vain 20-30%, mutta nämä tutkimukset tehtiin paljon pienemmillä virrantiheyksillä, jotka ovat tyypillisiä 1970- ja 1980-lukujen instrumenttien liukurenkaille. Nykyaikaiset teollisuusyksiköt, jotka työntävät 10-20 ampeeria kunkin harjan läpi, näkevät paljon selvempää DC-hajoamista.
Ympäristötekijöistä ei kukaan puhu
Käyttö 50 asteen ympäristössä nimellisen 25 asteen vertailulämpötilan sijaan lyhentää harjan käyttöikää noin 25-35 % johtuen siveltimen sideainemateriaalien nopeutuneesta hapetuksesta ja lämpöpehmenemisestä, ja samalla alentaa suurinta sallittua kierroslukua 15-20 %, koska lämpötilamarginaali lämpövaurioon pienenee vastaavasti. Korkean kosteuden ympäristöt (yli 70 % suhteellinen kosteus) saavat hiili-grafiittiharjat imemään kosteutta, mikä lisää kosketusvastusta 15-25 % ja muuttaa kitkakerrointa liukuvassa rajapinnassa; tämä vaikutus on palautuva, kun kosteus laskee, mutta vuorottelu kosteiden ja kuivien olosuhteiden välillä nopeuttaa mekaanista kulumista.
Tärinä on toinen tappaja, joka ei saa tarpeeksi huomiota. Siveltimen pomppiminen (hetkellinen kosketuksen menetys) tapahtuu, kun kiihtyvyys ylittää noin 3-5G taajuusalueella 50-200 Hz; jokainen pomppimistapahtuma luo mikro-kaaren, joka syövyttää materiaalia sekä harja- että rengaspinnoilta ja lyhentää käyttöikää 20–40 % voimakkaassa tärinässä olevissa sovelluksissa verrattuna tasaisesti käyviin asennuksiin jäykille perustuksille.
Asiakas asensi IP65-liukurenkaat edestakaisin liikkuvaan pakkauskoneeseen - paljon käynnistys-pysäytysjaksoja korkealla nykimisnopeudella. Harjan arvioitu käyttöikä oli 3 000 tuntia, mutta he näkivät vikoja jatkuvasti 800-1 000 tunnin kohdalla. Kiihtyvyysmittarit osoittivat 8-10 G huiput 120 Hz:llä, mikä ylitti sen, mitä harjat pystyivät käsittelemään ilman pomppimista. Ratkaisuun sisältyi yhteensopivan eristyskiinnikkeen lisäys, joka toi omat ongelmansa akselin kohdistukseen, mutta ainakin harjat alkoivat kestää 2200-2500 tuntia.
Huoltotodellisuus versus tekniset tiedot
Säännöllinen tarkastus 1 500{4}}2 000 käyttötunnin välein mahdollistaa epänormaalin kulumiskuvioiden, kontaminaatioiden tai kehittyvien sähköongelmien havaitsemisen ennen kuin ne aiheuttavat täydellistä vikaa, kun taas harjan täydelliseen vioittumiseen johtavat yksiköt johtavat usein kosketusrenkaiden vaurioitumiseen kipinöinnin tai renkaan pintaan uppoutuneiden kuluneiden harjojen vuotamien metallihiukkasten vuoksi. Jotkut käyttäjät tarkkailevat piirien vastusta jatkuvasti käyttämällä tähän tarkoitukseen tarkoitettuja liukurengaspiirejä, joiden hälytyskynnykset on asetettu 50-100 %:n nousuun perusarvoihin verrattuna, mikä laukaisee huollon. Parker-Hannifinin tekninen tiedote TB-1147 (tarkistettu 2018) suosittelee sähkötestausta, mukaan lukien eristysresistanssi piirien ja maan välillä (pitäisi ylittää 100 megaohmia 500 VDC:ssä), piirien välinen resistanssi (pitäisi vastata viereisiä piirejä 20 %:n rajoissa) ja kosketusjännitteen 1 pau.0 V alle.
Ongelmana on, että useimmissa tiloissa ei ole ketään koulutettua tekemään näitä testejä kunnolla. He saattavat tarkistaa eristysvastuksen, koska se on helppoa - kiinnittää meggeriin, paina painiketta ja hanki numero. Mutta kontaktipudotuksen mittaaminen todellisella kuormituksella? Tämä edellyttää virran ja jännitteen mittausjohtimien liittämistä liukurengaspiireihin sen ollessa käynnissä, mikä tarkoittaa mukautettuja testilaitteita ja henkilöä, joka ymmärtää neljän-johtimen resistanssimittauksen. Joten todellisuudessa tapahtuu, että he käyttävät liukurengasta, kunnes jokin lakkaa toimimasta, sitten soitetaan hätäpalveluun, havaitaan, että kontaktirenkaat ovat vaurioituneet harjajätteistä, ja lopulta vaihdetaan koko kokoonpano 8000 dollarilla sen sijaan, että vaihtaisivat harjat 300 dollarilla.
Sovelluksissa, jotka vaativat jatkuvaa toimintaa yli 500 rpm tai käyttöikää yli 15 000 tuntia ilman harjan vaihtoa, tulee harkita vaihtoehtoja perinteisille hiili-harjan liukurenkaille - kosketuksettomille pyöriville muuntajille tai pyöriville optisille liitoksille, jotka eliminoivat kulumismekanismit kokonaan, mutta rajoittavat signaalin kaistanleveyttä tai tehon kapasiteettia (säänneltyjä mahdollistavat niiden käytön) tarjoavat olennaisesti rajoittamattoman pyörimisiän, mutta aiheuttavat myrkyllisyysongelmia ja maksavat tyypillisesti 5–10 kertaa enemmän kuin perinteiset mallit.