跌落试验研究
跌落试验为产品可靠性试验中一个很重要的项目，其主要分为两类：单体跌落与包装跌落，本文在后续对这两类进行具体阐述，以供各产品工程师设计考虑。 单体跌落试验根据实际使用情况分为跌落与倾倒、自由跌落；其中自由跌落又分为自由跌落和重复自由跌落。 包装跌落试验，也可以使用斜面冲击或水平冲击试验替代，故包装跌落试验分为：自由跌落、斜面冲击及水平冲击。
1 单体跌落——跌落与倾倒
目的: 本试验方法的目的在评估装备层次试件于桌面或工作平台上维修或使用时不当的处理动作，可能导致之碰撞与颠簸效应。本试验方法尚可评估试件在安全需求条件下之最小强韧性。
1.2 范围
本试验方法适用于无包装之装备及含运输箱之装备，如为后者，则运输箱可视为试件本体之一部份。本试验方法可区分为：
1） 底面跌落。
2） 底角跌落。
3） 倾倒(或推倒)。
1.3 限制
本试验方法不适用于试件在运输箱或包装箱内之情况。若装备重心比小于0.25 或高度比小于0.5，则倾倒试验不适用。
1.4 试验前处理
1）试验前试件应依相关技术条件之规定执行目视检查、电气性能及机械检验。
2）试验时应说明试件在修理或使用时之型态；例如，是否包含外盖及缆线、是否要在试验时操作等，且应避免：
a. 在跌落试验时，跌落甲面却翻滚至乙面。
b. 跌落与倾倒试验时，造成持续性滚转至另一边的现象。
1.5 试验方法及步骤
1.5.1 底面跌落
试件以其正常使用姿态，放置在平滑、坚硬的混凝土或钢质表面上，将试件一边以倾斜方式抬高，使其倾角为30o 或边高为25mm、50mm 及100mm(视其相关技术条件而定)，取两者中高度较低者。选用合适高度后，让试件自由跌落。试验型态如
图1所示。四个底边依序抬高，共执行四次跌落试验。
图1 底面跌落示意图
h 为测试样品的边缘距离测试平面的高度 a 为测试样品底面与测试平面的夹角
1.5.2 底角跌落
试件以其正常使用姿态，放置在平滑、坚硬的混凝土或钢质表面上，将试件底边之一角下垫入10mm 高之木栓，并于另一底边邻近角下垫入20mm 高之木栓。以垫高之两角边线为轴，将其对边以旋转方式抬高，使试件表面之倾角为30o，或邻近10mm 木栓之角的高度为25mm、50mm 及100mm(视其相关技术条件而定)，取两者中高度较低者。选用合适高度后，让试件自由跌落。试验型态如图2所示。依序对底面之四个角各执行一次跌落试验。
图2 底角跌落示意图
h 为测试样品的边缘距离测试平面的高度 a 为测试样品底面与测试平面的夹角
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1.5.3 倾倒(或推倒)
试件以其正常使用姿态，放置在平滑、坚硬的混凝土或钢质表面上，选择甲底边为轴，使试件底面以倾斜方式升高并处于不平衡姿态；随即放开试件，使邻近甲底边之侧面自由落下。依序对四个侧面执行一次倾倒试验。试验型态如图3所示。
图3 倾倒(或推倒)示意图
1.6 试验设置
本试验方法在跌落高度及角度之容差为10%。
• 平滑、坚硬的混凝土或钢质表面。
• 抬高试件之机械装备。
• 防止试件滚转之措施。
1.7 试验判定
试验后试件应依相关技术条件之规定执行目视检查、电气性能及机械检验。
1.8 其它
以下两个尺寸系数可用來评估倾倒试验是否需要执行：
• 重心比(c-g ratio)：重心高度与最短底边边长之比。
• 高度比(height ratio)：试件高度与最短底边边长之比。
若装备之重心比小于0.25，则其受侧向移动而翻倒之可能性甚低；若装备之高度比小于0.50，则其受侧向力或顶部拍击而翻倒之可能性亦低，此时可考虑不需执行倾倒试验。#p#副标题#e#
2 单体跌落——自由跌落
2.1 目的
本试验方法分为两部份，一为自由跌落，系评估试件因不当的处理动作所产生之跌落，或评估试件在安全需求条件下之最小强韧性。
另一为重复性自由跌落，系模拟试件可能常常跌落至硬物表面的情况。
2.2 范围
自由跌落试验方法适用于无包装之装备及含运输箱之装备，如为后者，则运输箱可视为试件本体之一部份。
重复性自由跌落试验方法则适用于以电线连接之试件，如连接器、遥控器等。
2.3 限制
无限制。
2.4 试验前处理
试验前试件应依相关技术条件之规定执行目视检查、电气性能及机械检验。
2.5 试验方法及步骤
2.5.1 自由跌落
1） 将试件悬吊至预定高度，试验高度为试件与跌落面最近点之距离。
2） 将试件自由落下。
3） 除非技术条件另有规定，每一规定姿态应执行两次跌落，一般跌落的次序见表。
表1 自由跌落次序表
|
次序号
|
方位
|
特定的面
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|
1
|
面
|
下
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|
2
|
面
|
左
|
|
3
|
面
|
上
|
|
4
|
面
|
右
|
|
5
|
面
|
前
|
|
6
|
面
|
后
|
试件应依相关技术条件所规定之搬运或使用姿态进行自由落下。释放试件时施予的扰动应尽可能降低，使试件能从悬吊处自由跌落。自由落下高度应采用下列数值：
25mm, 50mm, 100mm, 250mm, 500mm, 1000mm
大型试件不适合使用较高之跌落高度。
2.5.2 重复性自由跌落
1） 通常以适当之替代装置(例如转动之旋转桶)由预定高度跌落。
2）执行试验时应将试件放入旋转桶中，开动机器使此桶旋转，待达技术条件规定之跌落次数后停止旋转。
每一试件应个别执行，通常依实际型态会有一缆线以连接试件，并依相关技术条件之规定由固定高度执行数次自由跌落。试验之结果可由试件之机械、电气性能改变量來检验。跌落次数之决定依相关技术条件规定，也可采用下列数值：
50 mm, 100 mm, 200 mm, 500 mm, 1000 mm
除非另有规定，否则连接缆线长度最少100mm。跌落高度为500mm。跌落频率为每分钟十次。
2.6 试验设置
2.6.1 自由跌落
跌落面应该为平整、坚硬、刚性之水泥或铁板，若有需要可在相关技术条件详加描述。
2.6.2 重复性自由跌落
试验表面应为3mm 厚平整、坚硬、刚性之铁板，板下置放厚约10mm 之硬木。试验装置之实例如图4 所示。
图4 重复性自由跌落试验用旋转桶
2.7 试验判定
试验后试件应依相关技术条件之规定执行目视检查、电气性能及机械检验。
2.8 其它
图4是以旋转桶执行重复性自由跌落的图例，若有大量试件待试验，可依图中方向将此桶分成若干区块，每一区块各放置一件试件。若此桶每分钟旋转五次，相当试件每分钟跌落十次。
表2为未包装件及运输包装件在实际应用中的一些参数选择，此为经验数据，供大家参考使用。
如果样品为易损件，建议无需做单体跌落试验，此时，样品的操作需要避免其跌落发生，如果有跌落情况发生需要重新更换样品进行安装。
表2 跌落参数选择表
|
跌落高度
（mm） |
样品重量
|
未包装样品举例
|
操作类型（针对包装件）
|
|
|
未包装件
（kg） |
运输包装件
（kg） |
|||
|
25
|
＞100≤250
|
＞500
|
小卧室
|
* 装载车（叉车）
|
|
50
|
＞50≤100
|
≤500
|
橱柜
|
* 装载车（叉车）
|
|
100
|
＞10≤50
|
≤200
|
配电盘
|
* 起重机
|
|
250
|
＞5≤10
|
≤100
|
便携的物品
|
存储、堆放
|
|
500
|
＞2≤5
|
≤50
|
小物品
|
从运输带上跌落
|
|
1000
|
≤2
|
≤20
|
装配的小零件
|
从工作台或是装载车的平台在跌落
|
| * 模拟从装载车或起重机卸下时跌落，而不是模拟从装载车的平台或起重机的吊索上跌落的情况。 | ||||
3 包装跌落——自由跌落
3.1 目的
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