机械冲击测试是实验室模拟产品在工作环境中受到一系列冲击时候,产品功能是否正常,是否存在性能失效情况,是一种用于评估产品或材料在受到突然的、剧烈的机械冲击时的性能的测试方法。在产品的实际存储、运输、使用过程中存在各种各样的冲击环境,如车辆运行中制动,货物搬动时候碰撞产生的冲击等。
试验目的是确定在正常和极限温度下,当产品受到一系列冲击时,各性能是否失效。冲击试验的技术指标包括:峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量(半正弦波、后峰锯齿波、梯形波)和波形选择。冲击次数无特别要求外每个面冲击3次共18次。
许多产品在使用、装卸、运输过程中都会受到冲击。冲击的量值变化很大并具有复杂的性质。因此冲击和碰撞可靠性测试适用于确定机械的薄弱环节,考核产品结构的完整性。冲击试验是瞬间性的,破坏性的。
电力电缆机械冲击试验案例
试验背景:
电力电缆在铺设、安装和运行过程中会受到各种机械外力的作用,如挖掘、挤压、拉伸以及地震等情况引起的地面震动和变形。这些机械冲击可能会导致电缆的绝缘层损坏、护套破裂、导体变形或断裂,从而影响电缆的电气性能和使用寿命,甚至引发电力故障。因此,对电力电缆进行机械冲击试验,评估其在不同冲击条件下的机械性能和电气性能的稳定性具有重要意义。
试验过程:
截取一定长度的电力电缆样品,将其固定在冲击试验装置上,模拟电缆在实际敷设环境中的受力状态,如弯曲、拉伸和扭转等。采用冲击锤或跌落试验机对电缆样品进行冲击,冲击能量根据电缆的规格、敷设方式和可能遇到的冲击源进行确定,一般在 10 - 100J 之间。冲击位置包括电缆的中间部位、接头部位以及与其他物体接触的部位等,以全面评估电缆在不同位置受到冲击时的性能变化。
在试验过程中,利用绝缘电阻测试仪、耐压测试仪等电气测试设备对电缆的绝缘性能进行实时监测,同时使用光学显微镜、电子显微镜等设备对电缆的护套和绝缘层进行微观检查,观察是否有裂纹、破损、分层等缺陷产生。此外,通过拉伸试验机和扭转试验机对冲击后的电缆进行机械性能测试,测量其拉伸强度、伸长率和扭转刚度等参数的变化情况。
试验结果:
试验结果表明,部分电缆在受到较大冲击能量(约 80J)的冲击后,绝缘层出现了微小的裂纹,这是由于绝缘材料在冲击过程中的应力集中导致的。同时,电缆的护套在冲击部位也出现了明显的磨损和变形,这会降低电缆的防护性能,使电缆更容易受到外界环境的侵蚀。
针对这些问题,对电缆的结构和材料进行了改进。在绝缘层中添加了增强纤维材料,以提高绝缘层的抗冲击强度和韧性;对护套材料进行了优化,选用了更耐磨、耐冲击的高分子材料,并增加了护套的厚度。此外,还对电缆的敷设方式和固定方法提出了改进建议,如增加电缆的缓冲保护措施和加强固定点的强度,以减少电缆在受到机械冲击时的损伤风险。经过改进后的电缆再次进行冲击试验,其绝缘性能和机械性能得到了显著提高,能够更好地适应复杂的电力传输环境。