测试标准
Q/DCH 003-2024
测试设备
寿命测试机 / 测功机
测试周期
≥240h
判定依据
温升不超限、无故障
1测试概述
负载耐久测试是电动工具可靠性验证的核心试验之一,通过在额定电压和额定负载条件下长时间连续运行,评估电机、传动系统、轴承、开关及绝缘结构在持续应力下的耐久性能。
电动工具在长期使用过程中,绕组绝缘会因热应力累积逐渐老化,轴承润滑脂会因机械磨损流失,换向器和碳刷会因电弧烧蚀而损耗,传动齿轮会因疲劳磨损而失效。负载耐久测试通过模拟产品在额定工况下的长期运行,加速暴露这些潜在的失效模式,是型式试验与可靠性验证试验中不可或缺的环节。
本试验采用 额定电压 ±2%、额定负载 ±5% 的工况组合,使样机连续运行累计 240小时(10天)。运行期间以 1小时为间隔 自动记录输入功率、负载电流、绕组温度(电阻法或热电偶法)、外壳温度、输出转速等关键参数,监控参数漂移趋势。每24小时进行一次停机检查(≤30分钟),检查外观、轴承异响、碳刷长度、换向器烧蚀情况。
测试目的
- 验证电机绕组绝缘在长期热应力下的稳定性,无明显老化、击穿或烧毁
- 验证轴承、齿轮等传动系统在持续负载下的机械耐久性
- 验证换向器与碳刷的耐磨损能力,磨损量在允许范围内
- 验证开关、电源线、电容等辅件在长时间通电下的可靠性
- 评估性能参数(功率、转速、电流)随运行时间的漂移趋势
2标准要求
Q/DCH 003-2024 第5.3条电动工具应能承受额定电压、额定负载条件下的连续运行耐久试验,累计运行时间不少于240小时。试验过程中工具应能正常工作,无停机故障、无异响、无异常温升。试验结束后,工具的输入功率、转速、电流相对试验前的变化不应超过±10%,绝缘电阻不应低于2MΩ,并应通过耐压试验。
QT-01-2020 第4.2条耐久试验应在环境温度20±5℃、相对湿度45%~75%的条件下进行。试验中允许每24小时停机检查一次,停机时间不超过30分钟。运行中电压波动应在额定电压的±2%以内,负载扭矩波动应在额定值的±5%以内。
试验条件要求
| 项目 | 要求 | 允差 |
|---|---|---|
| 试验电压 | 额定电压 | ±2% |
| 试验频率 | 额定频率 | ±0.5Hz |
| 负载扭矩 | 额定负载对应扭矩 | ±5% |
| 环境温度 | 20℃ | ±5℃ |
| 相对湿度 | 60%RH | 15%~75% |
| 累计运行时间 | 240小时 | 不少于规定值 |
| 停机检查间隔 | 24小时 | 每次≤30分钟 |
3设备要求
⚙寿命测试机
型号:自制多工位寿命测试台
工位:8工位并行测试
计时:9999h99min 数字计时器
工位:8工位并行测试
计时:9999h99min 数字计时器
🔧磁粉测功机
型号:杭州竞达 ZC20K
扭矩:0~20N·m
稳压精度:±0.5% FS
扭矩:0~20N·m
稳压精度:±0.5% FS
🔋可编程交流电源
型号:艾普斯 ASR-2150
量程:0~300V AC
稳压精度:±0.1V
量程:0~300V AC
稳压精度:±0.1V
📊功率分析仪
型号:HIOKI PW3335
精度:±0.1% reading
采样:100ms
精度:±0.1% reading
采样:100ms
🌡多通道温度记录仪
型号:横河 MX100
通道:60通道 T型热电偶
采样:10s
通道:60通道 T型热电偶
采样:10s
📏转速转矩传感器
型号:湘仪 ZJ-20A
转速:0~20000r/min
精度:±0.1% FS
转速:0~20000r/min
精度:±0.1% FS
4测试步骤
试验前性能基线测试
样机在额定电压下空载运行5分钟预热,然后在额定负载下运行至热稳定,记录 输入功率P₀、负载电流I₀、输出转速n₀、绕组温度T₀ 作为基线参数。同时测量绝缘电阻(≥2MΩ)与冷态绕组电阻R₁。所有数据记入《耐久试验基线表》。
样机安装与负载配置
将样机固定于寿命测试台工位,输出轴通过联轴器连接磁粉测功机。调节测功机励磁电流至对应额定负载扭矩,用扭矩传感器核对实际扭矩值。电源连接至可编程交流电源,设置额定电压与额定频率。
温度测点布置
在样机定子绕组端部、外壳顶部、手柄中部、轴承外圈、开关端子等位置布置热电偶,连接至温度记录仪。如采用电阻法测绕组温度,需引出绕组测量端子至切换箱,便于运行中周期性断电测量。
起动连续运行
起动样机加载至额定负载,开始连续运行计时。数据采集系统以 1小时为间隔 自动记录输入功率、负载电流、输出转速、各测点温度、环境温度。运行中保持电源电压波动≤±2%、负载扭矩波动≤±5%。
24小时停机检查
每运行24小时停机一次进行例行检查,停机时间≤30分钟(不计入累计运行时间)。检查内容:外观有无变形变色、轴承有无异响、换向器火花等级、碳刷磨损量(每48小时测一次)、紧固件有无松动。如发现异常应记录并继续试验。
累计运行至240小时
样机累计运行时间达到 240小时(不含停机检查时间)。运行全程应无停机故障、无异常温升、无严重异响。如发生故障应记录故障时间、现象、原因并停机判定。如需分析失效模式可终止试验开盖检查。
试验后性能复测
达到240小时后停机冷却至室温,复测性能参数 P₁、I₁、n₁、T₁,并与基线参数对比,计算各参数相对变化率。同时测量绝缘电阻与冷态绕组电阻R₂,进行耐压试验(1250V/1min)。
拆检查验
对样机进行拆检:观察绕组绝缘有无变色脆化、换向器有无严重烧蚀、碳刷剩余长度、轴承滚道有无疲劳剥落、齿轮齿面有无磨损点蚀。记录拆检结果并拍照归档。
5测试指导书 (SOP)
作业前准备
- 核对样机铭牌:额定电压、额定功率、额定转速、额定负载、绝缘等级、工作制
- 确认测功机、电源、功率分析仪均在计量有效期内,校验证书齐全
- 检查寿命测试台冷却水循环、通风散热系统正常,环境温度控制在20±5℃
- 试验台架应远离易燃物,配备灭火器、烟感报警器
安全注意事项
⚠
危险:长时间运行中样机外壳温度可达80℃以上,严禁徒手触摸。换向器火花可能引燃可燃气体,试验区域应保持通风良好。夜间无人值守时应开启烟感报警与远程监控,发现异常自动断电。
!
警告:试验周期长达10天以上,须制定值守排班表。每2小时巡检一次运行状态,发现电压波动、负载漂移、温度异常、异响异味应立即处理。停机检查时务必断电并等待10分钟以上使温度降至安全值。
操作规程
- 样机编号登记,记录铭牌参数与外观状态,拍照存档
- 额定电压空载运行5分钟预热,加载至额定负载至热稳定
- 记录基线参数P₀、I₀、n₀、T₀,测量绝缘电阻与冷态绕组电阻R₁
- 布置温度测点,连接数据采集系统并验证通道编号
- 起动连续运行,开始计时,开启自动数据采集(1小时间隔)
- 每24小时停机检查(≤30min),记录外观、轴承、换向器、碳刷状态
- 累计运行240小时后停机,冷却至室温
- 复测性能参数P₁、I₁、n₁,测量绝缘电阻与耐压试验
- 拆检查验绕组、轴承、齿轮、碳刷、换向器状态
- 填写试验报告,试验人、复核人、批准人签字归档
6测试大纲
| 序号 | 测试项目 | 测试条件 | 参数值 | 判定限值 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 基线输入功率 | 额定电压,额定负载,热稳定 | P₀ (W) | 记录值 |
| 2 | 基线负载电流 | 额定电压,额定负载,热稳定 | I₀ (A) | 记录值 |
| 3 | 基线输出转速 | 额定电压,额定负载,热稳定 | n₀ (r/min) | 记录值 |
| 4 | 累计运行时间 | 额定电压,额定负载 | t (h) | ≥240h |
| 5 | 温升监控 | 运行全程 | ΔT (K) | ≤绝缘等级限值 |
| 6 | 性能参数漂移 | 试验前后对比 | ΔP/P₀, ΔI/I₀, Δn/n₀ | ≤±10% |
| 7 | 绝缘电阻 | 试验后500V兆欧表 | Riso (MΩ) | ≥2MΩ |
| 8 | 耐压试验 | 试验后1250V/1min | 泄漏电流 (mA) | ≤0.5mA 无击穿 |
| 9 | 碳刷磨损量 | 试验前后对比 | ΔL (mm) | ≤原长30% |
| 10 | 故障停机次数 | 全程 | N (次) | 0次 |
7测试报告
负载耐久测试报告
报告编号:__________ 日期:__________
试验前后性能对比
| 参数 | 试验前(基线) | 试验后 | 变化率 | 限值 | 结果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 输入功率 | __W | __W | __% | ±10% | □合格 |
| 负载电流 | __A | __A | __% | ±10% | □合格 |
| 输出转速 | __r/min | __r/min | __% | ±10% | □合格 |
| 绝缘电阻 | __MΩ | __MΩ | — | ≥2MΩ | □合格 |
| 耐压试验 | — | __mA | — | ≤0.5mA 无击穿 | □合格 |
试验过程温升记录(每24小时)
| 运行时段(h) | 绕组温度(℃) | 外壳温度(℃) | 轴承温度(℃) | 环境温度(℃) | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 24 | __ | __ | __ | __ | 正常 |
| 48 | __ | __ | __ | __ | 正常 |
| 72 | __ | __ | __ | __ | 正常 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 240 | __ | __ | __ | __ | 正常 |
拆检结果
| 检查项目 | 状态描述 | 判定 |
|---|---|---|
| 绕组绝缘 | __ | □合格 |
| 换向器 | __ | □合格 |
| 碳刷剩余长度 | __mm | □合格 |
| 轴承滚道 | __ | □合格 |
| 齿轮齿面 | __ | □合格 |
测试结论
判定结果
□ 合格
判定结果
□ 不合格
备注
__________
8判定标准
| 项目 | 限值 | 判定依据 |
|---|---|---|
| 累计运行时间 | ≥240小时 | Q/DCH 003-2024 §5.3 |
| 试验过程温升 | 不超过绝缘等级限值 | GB/T 3883.1 表11 |
| 故障停机次数 | 0次 | Q/DCH 003-2024 §5.3 |
| 输入功率变化率 | ≤±10% | Q/DCH 003-2024 §5.3.2 |
| 负载电流变化率 | ≤±10% | Q/DCH 003-2024 §5.3.2 |
| 输出转速变化率 | ≤±10% | Q/DCH 003-2024 §5.3.2 |
| 试验后绝缘电阻 | ≥2MΩ | GB/T 3883.1 §12 |
| 试验后耐压试验 | 1250V/1min 无击穿 | GB/T 3883.1 §13 |
| 碳刷磨损量 | ≤原长30% | QT-01-2020 §4.5 |
| 轴承/齿轮异常 | 无疲劳剥落、点蚀 | QT-01-2020 §4.5 |
★
判定原则:所有项目均满足限值要求方可判定合格。任一项不合格即判定整机不合格。如发生故障停机,无论累计运行时间多少均判定不合格,并应进行失效分析。