一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统及方法，所述试验系统包括电磁铁、撞针、框架、继电器夹具、高速摄像机、力传感器，其中：所述电磁铁固定在框架的上端；所述电磁铁的下端设置有撞针；所述撞针的下方设置有继电器夹具；所述继电器夹具固定在框架的中部；所述继电器夹具的下方设置有力传感器；所述高速摄像机和力传感器固定在框架的底部。本发明专利技术的试验系统可以对继电器产品进行抗跌落性能测试，能够对其提供可调、准确且接近真实工况的冲击载荷。相较于目前在继电器研发过程中的抗跌落性能测试方法，能够降低试验成本与试验周期，且试验过程准确可控，能够提高汽车继电器的耐力学设计水平。

A test system and method for testing the anti-drop performance of relays

【技术实现步骤摘要】
一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统及方法
本专利技术涉及一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统及方法。
技术介绍
汽车继电器是为现代汽车配套的一种重要的基础开关元件，现代汽车产业对继电器的技术要求越来越高，尤其是对高可靠、耐冲击等力学环境性能的要求日益提高。以某型号汽车继电器为例，其抗跌落性能要求在六个方向、高度为1.2m时跌落后的电气参数仍然合格，但实际产品的抗跌落性能远低于要求。目前，在继电器的抗跌落性能测试中，采用的方法主要是：（1）自由跌落试验；（2）跌落架跌落试验。其中方法（1）中的继电器跌落面较为随机，且跌落时受到继电器质心位置的影响，继电器上的某三个面并不会与地面碰撞；方法（2）虽然能够指定继电器的跌落方向，但因跌落架自身传动结构所限，使跌落时的继电器发生动能损失，造成其碰撞时刻的动能小于设定值。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统及方法。相较于目前在继电器研发过程中的抗跌落性能测试方法，本专利技术能够降低试验成本与试验周期，且试验过程准确可控，能够提高汽车继电器的耐力学设计水平。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，包括电磁铁、撞针、框架、继电器夹具、高速摄像机、力传感器，其中：所述电磁铁固定在框架的上端；所述电磁铁的下端设置有撞针；所述撞针的下方设置有继电器夹具；所述继电器夹具固定在框架的中部；所述继电器夹具的下方设置有力传感器；所述高速摄像机和力传感器固定在框架的底部。一种利用上述试验系统进行继电器抗跌落性能测试的试验方法，包括如下步骤：第一步：将试验样品固定于继电器夹具上；第二步：通过调整继电器夹具，调整试验样品的跌落方向；第三步：设定电磁铁的工作电压，调整电磁铁的推动力，以模拟不同试验高度；第四步：接通电磁铁，使电磁铁上的撞针将试验样品从继电器夹具上撞下：第五步：在试验样品下落的过程中，通过高速摄像机记录试验样品的速度峰值，在试验样品与力传感器碰撞后，记录力传感器检测到的冲击峰值；第六步：分析步骤五中高速摄像机记录的试验样品速度峰值与力传感器记录的冲击峰值，即可计算出试验样品的等效跌落高度，其中：所述等效跌落高度的计算公式为：；式中：t2为跌落碰撞前一时刻，h2为t2时刻试验样品的高度，v2为跌落碰撞前一时刻试验样品的速度，H为等效跌落高度。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术能够对继电器的跌落方向进行设定，使试验过程可控；2、本专利技术适用于多种型号的继电器产品，且可以通过对继电器夹具的设计将其测试范围推广至其他电器产品，具有通用性和推广性；3、本专利技术可以准确的采集到继电器跌落时的速度峰值和冲击力峰值，为继电器力学性能指标设计提供准确参数；4、本专利技术可以对继电器夹具进行改造，使跌落方向增加至多轴；5、本专利技术体积小巧，便于携带。附图说明图1为本专利技术试验系统的总体布局主视图；图2为图1中A-A向剖视图；图3为继电器夹具布局示意图；图4为继电器夹具原理示意图；图5为等效跌落高度计算原理示意图；图6为试验流程示意图；图7为试验速度测量结果图；图8为试验冲击力测量结果图；图中：1为电磁铁，2为撞针，3为框架，4为继电器夹具，5为试验样品，6为高速摄像机，7为力传感器，41为夹具固定角件，42为R轴滑台，43为静顶柱，44为动顶柱，45为紧固螺母，46为顶柱螺纹杆。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术提供了一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，如图1-2所示，所述试验系统包括电磁铁1、撞针2、框架3、继电器夹具4、高速摄像机6、力传感器7，其中：所述框架3为整个试验系统提供结构支撑，电磁铁1固定在框架3的上端，继电器夹具4固定在框架3的中部，高速摄像机6和力传感器7固定在框架的底部；所述电磁铁1的下端设置有撞针2，电磁铁1用于推动撞针2，推动力的大小取决于电磁铁1的供电压；所述撞针2的下方设置有继电器夹具4，撞针2用于将试验样品5从继电器夹具4上撞下；所述继电器夹具4的下方设置有力传感器7，继电器夹具4用于调整试验样品5的初始姿态，力传感器7用于记录试验样品5跌落时的撞击力；所述高速摄像机6用于记录试验样品5与力传感器7碰撞时的速度状态。如图3所示，所述继电器夹具4由夹具固定角件41、R轴滑台42、静顶柱43、动顶柱44、紧固螺母45、顶柱螺纹杆46组成，其中：所述夹具固定角件41通过紧固件将继电器夹具4连接在框架3上；所述R轴滑台42用于调整试验样品5的跌落方向，R轴滑台42通过螺栓固定在夹具固定角件41上；所述静顶柱43固定在R轴滑台42上，用于固定被测样品5；所述动顶柱44被两个顶柱螺纹杆46所约束，可以直线滑动，通过旋转紧固螺母45可以将试验样品5夹持在静顶柱43和动顶柱44两个零件之中。本专利技术中，所述电磁铁1、继电器夹具4、高速摄像机6和力传感器7与框架3之间都通过螺栓连接。本专利技术中，所述电磁铁1与撞针2之间通过瞬干胶连接。本专利技术中，所述静顶柱43与动顶柱44为聚四氟乙烯制造，摩擦系数较低，在能够夹持试验样品5的同时也能满足试验样品5能够被撞针2撞下。本专利技术中，所述试验样品5所受到的能量来源为：电磁铁1→撞针2→试验样品5。如图4-5所示，试验系统的工作原理如下：电磁铁1在吸合时受到电磁吸力F1，进而带动撞针2向下运动。此时试验样品5被静顶柱43与动顶柱44以力F2挤压，并有一个大于其自身重力mg的摩擦力f使其保持静止。当撞针2与试验样品5碰撞时，试验样品5的受力情况为：。由于电磁吸力F1与试验样品5的重力之和大于摩擦力f，使得试验样品5脱离继电器夹具4，开始向下运动。由于撞针2在撞击时刻已有速度v，且电磁铁1的铁芯与撞针2的质量和远大于试验样品5，使试验样品5在运动开始时即有一个接近于v的初速度。在试验样品5接近地面时，可以通过高速摄像机6捕捉其运动状态，并推算运动速度最大值。进一步，此速度可以等效为一定的跌落高度。假定存在两个无限小的高度h1和h2，且试验样品5在t1时刻距力传感器7的高度为h1、在t2时刻距力传感器7的高度为h2，则在这两段运动过程中，速度v1与速度v2的计算公式为：。若v2为整个试验过程中试验样品5的速度峰值，则此次试验中等效跌落高度H的计算公式为：。如图6所示，利用上述试验系统进行汽车继电器抗跌落性能测试的具体实施步骤如下：第一步：将试验样品5固定于继电器夹具4上；第二步：通过调整继电器夹具4，调整试验样品5的跌落方向；第三步：设定电磁铁1的工作电压，调整电磁铁1的推动力，以模拟不同试验高度；第四步：接通电磁铁1，使电磁铁1上的撞针2将试验样品5从继电器夹具4上撞下：第五步：在试验样品5下落的过程中，通过高速摄像机6记录试验样品的速度峰值，在试验样品5与力传感器7碰撞后，记录力传感器7检测到的冲击峰值；第六步：分析步骤五中高速摄像机6记录的试验样品5速度峰值与力传感器7记录的冲击峰值，即可计算出试验样品5的等效跌落高度。由此可见，本专利技术通过电磁铁为试验样品提供初速度，对跌落现象进行复现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，其特征在于所述试验系统包括电磁铁、撞针、框架、继电器夹具、高速摄像机、力传感器，其中：所述电磁铁固定在框架的上端；所述电磁铁的下端设置有撞针；所述撞针的下方设置有继电器夹具；所述继电器夹具固定在框架的中部；所述继电器夹具的下方设置有力传感器；所述高速摄像机和力传感器固定在框架的底部。

【技术特征摘要】
1.一种适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，其特征在于所述试验系统包括电磁铁、撞针、框架、继电器夹具、高速摄像机、力传感器，其中：所述电磁铁固定在框架的上端；所述电磁铁的下端设置有撞针；所述撞针的下方设置有继电器夹具；所述继电器夹具固定在框架的中部；所述继电器夹具的下方设置有力传感器；所述高速摄像机和力传感器固定在框架的底部。2.根据权利要求1所述的适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，其特征在于所述电磁铁、继电器夹具、高速摄像机和力传感器与框架之间都通过螺栓连接。3.根据权利要求1所述的适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，其特征在于所述电磁铁与撞针之间通过瞬干胶连接。4.根据权利要求1或2所述的适用于继电器抗跌落性能测试的试验系统，其特征在于所述继电器夹具由夹具固定角件、R轴滑台、静顶柱、动顶柱、紧固螺母、顶柱螺纹杆组成，其中：所述夹具固定角件通过紧固件将继电器夹具连接在框架上；所述R轴滑台通过螺栓固定在夹具固定角件上；所述静顶柱固定在R轴滑台上；所述动顶柱被两个顶柱螺纹杆所约束，通过旋转紧固螺母将试验样...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海东，李东晖，翟国富，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23