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可靠性设计案例
可靠性设计案例
【篇一:
可靠性设计案例】
培训大纲
第一单元、常用的可靠性指标与客户可靠性要求的分解
1.常用的可靠性指标
可靠度、不可靠度、瞬时失效率、保证寿命、平均寿命、特征寿命、平均修复时间、有效度。
2.可靠性与mtbf的理解
一个电表的故事
3.客户可靠性要求的分解
第二单元、可靠性模型的建立
第三单元、可靠性预计
1.g可靠性预计法
2.广州地铁电源系统的可靠性模型和预计
第四单元、电子可靠性设计
1.可靠性设计的思路
设计失败的案例
2.某型计算机可靠性设计缺陷分析
3.降额设计
4.储备(冗余)设计
5.潜在通路分析
案例1潜在通路
案例2潜在时间
案例3潜在标志
案例4潜在指示
地铁上紧急按钮的潜在指示
6.电子产品热设计
1)温度对电子设备可靠性的影响
2)电子设备热的来源
3)热设计的目的
4)热设计的程序
5)热设计中元器件布局案例
案例
6)热设计中元器件的安装原则
安装失误案例
7)鼓风机的选择与安装
8)冷却剂流道设计
9)改善热设计的方法与案例
案例1密封电子设备
案例2机载电子设备
7.软件可靠设计技巧与管理
软件可靠设计案例
第五单元、元器件的常见的失效模式与预防对策
①阻容元件常见的失效模式与预防对策
案例
②二极管三极管常见的失效模式与预防对策
案例
③机电元件常见的失效模式与预防对策
案例
④集成电路常见的失效模式与预防对策
案例
⑤防浪涌设计
案例
⑥防闩锁设计
案例
⑦esd防护
案例
第六单元、可靠性试验
1.可靠性试验与其分类
2.可靠性测定试验
点估计
区间估计
3.可靠性鉴定试验
1)试验大纲
2)试验条件
3)试验样品
4)一次抽样检验方案的基本原理
5)案例分析
4.halt/hass试验
1)halt和hass的概念与应用范围
2)高加速的基本原理
3)halt/hass试验过程与方法
4)开展halt和hass的几点看法
5.加速寿命实验
1)寿命试验的分类
2)寿命试验的测试点
3)寿命试验的数据处理
4)加速寿命试验的理论依据
5)加速应力的选择
6)样品数量的选择
7)激活能的计算
8)双应力加速实验法
6.可靠性实验案例介绍
案例1已知置信度和mtbf时的实验测定
案例2已知置信度和可靠度时的实验测定
案例3案例加速寿命实验测定法
案例4激活能的测定
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【篇二:
可靠性设计案例】
一、可靠性概念
(一)产品的可靠性是指:
产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。
对产品而言,可靠性越高就越好。
可靠性高的产品,可以长时间正常工作(这正是所有消费者需要得到的);从专业术语上来说,就是产品的可靠性越高,产品可以无故障工作的时间就越长。
3从实践中看,有的产品虽然能工作,但不能完成规定功能;有时出现局部故障,但尚能完成一定的功能。
产品的可靠性,可以针对产品完成的某一种功能而言,也可以针对其多种功能的综合而言。
因此,在具体进行可靠性分析研究时。
首先必须对产品在什么情况下叫做不可靠,在什么情况下叫做失效,要有一个明确的规定,也就是说,要对产品故障的失效判据加以规定,合理的给出故障判据。
在研究产品的可靠性问题时,必须牢牢掌握可靠性三大要素,即时间、条件、功能,建立一个基本观点,即概率统计的观点。
一、可靠性概念
(二)可靠性的重要性对可靠性的重视度,与地区的经济发达程度成正比。
例如,英国电讯(bt)关于可靠性管理/指标要求有产品寿命、mtbf报告、可靠性框图、失效树分析(fta)、可靠性测试计划和测试报告等;泰国只有mtbf和mttf的要求;而厄瓜多尔则未提到,只是提出环境适应性和安全性的要求。
产品的可靠性很重要,它不仅影响生产公司的前途,而且影响到使用者的安全(前苏联的联盟11号宇宙飞船返回时,因压力阀门提前打开而造成三名宇航员全部死亡)。
可靠性好的产品,不但可以减少公司的维修费用,而且可以很快就打出品牌,大幅度提升公司形象,增加公司收入。
随着市场经济的发展竞争日趋激烈人们不仅要求产品物美价廉而且十分重视产品的可靠性4随着市场经济的发展,竞争日趋激烈,人们不仅要求产品物美价廉,而且十分重视产品的可靠性和安全性。
日本的汽车、家用电器等产品能够占领美国以与国际市场。
主要的原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。
美国的康明斯、卡勃彼特柴油机,大修期为12000小时,而我国柴油机不过1000小时,有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。
我国生产的电梯,平均使用寿命(指两次大修期的间隔时期)为3年左右,而国外的电梯平均寿命在10年以上,是我们的3倍;故障率,国外平均为0.05次,而我国为1次以上,高出20倍,这样的产品怎么有竞争力呢!
因此要想在竞争中立于不败之地,就要狠抓产品质量,特别是产品可靠性,没有可靠性就没有质量,企业就无法在激烈的竞争中生存和发展。
因此,可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视,抓好可靠性工作,不仅是关系到企业生存和发展的大问题,也是关系到国家经济兴衰的大问题。
一、可靠性概念(三)可靠性指标衡量产品可靠性水平有好几种标准,有定量的,也有定性的,有时要用几种标准(指标)去度量一种产品的可靠性,但最基本最常用的有以下几种标准。
1.可靠度r(t)它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。
一批产品的数量为n,从t=0时开始使用,随着时间的推移,失效的产品件数逐渐增加,而正常工作的产品件数n(t)逐渐减少,用r(t)表示产品在任意时刻t的可靠度。
2.可靠寿命[cr(tr)]它与一般理解的寿命有不同含义,概念也不同,设产品的可靠度为52.可靠寿命[cr(tr)]它与般理解的寿命有不同含义,概念也不同,设产品的可靠度为r(t),使可靠度等于规定值r时的时间tr的,即被定义为可靠寿命。
3.失效率(故障率)(t)它是指某产品(零部件)工作到时间t之后,在单位时间△t内发生失效的概率。
4.有效寿命与平均寿命有效寿命一般是指产品投入使用后至达到某规定失效率水平之前的一段工作时间。
而平均寿命mttf对于不可修复产品,指从开始使用直到发生失效这一段工作时间的平均值;对于可修复的产品,是指在整个使用阶段和除维修时间之后的各段有效工作时间的平均值。
5.平均无故障工作时间mtbf是指相邻两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。
它仅适用于可维修产品。
同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为mtbf。
其他如可靠度、有效度、维修度、平均维修时间等也是衡量产品可靠性水平的一种标准,但是一般以可靠寿命失效率就足以说明产品可靠性程度了。
一、可靠性概念(四)采用可靠性技术,可以对产品质量作出全面的评价。
对于一个高质量的产品来说,除了各项性能指标均符合要求外,还包括产品随时间变化而保持自身工作能力的性能,这就是产品的可靠性指标产品的可靠性是与时间故障定义故障形式6的可靠性指标。
产品的可靠性是与时间、故障定义、故障形式等因素有关的一种综合性能。
从概念上说,它包括了产品的无故障性和耐久性问题。
由于产品故障与耐久性往往与一些偶然现象有关,常用随机量和随机函数来描述这些现象或过程。
因此,评价产品可靠性的各项指标都具有概率性质。
案例长征系列火箭的可靠性
(一)案例长征系列火箭的可靠性
(一)神舟号载人飞船的胜利飞天,托举神舟号飞船胜利飞天的运载火箭是号称中华神箭的长征-2号f型运载火箭,其简写形式为长征-2f(cz-2f)运载火箭。
cz-2f火箭由芯级、二级和4个助推器、整流罩、逃逸塔等组成的火箭全长58.34m,起飞质量479.8吨,芯级直径335m助推器直径225m整流罩最大7径3.35m,助推器直径2.25m,整流罩最大直径3.8m,火箭的芯级和助推器发动机均使用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,它可把8t重的有效载荷送入近地点高度200km,远地点高度350km的轨道。
它由箭体结构系统、动力装置系统、控制系统、推进剂利用系统、故障检测系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、附加系统、地面设备系统共十个大小系统组成。
案例长征系列火箭的可靠性
(二)案例长征系列火箭的可靠性
(二)cz-2f火箭从1992年开始研制,1999年11月首飞成功。
在历时七年的研制过程中始终将可靠性、安全性放在首位。
火箭上广泛采用了冗余设计,提高了元器件等级和筛选标准,结构设计提高了剩余强度系数,发动机也进行了旨在提高可靠性的设计火箭的可靠性指标从cz2e的0918设计。
火箭的可靠性指标从cz-2e的0.91提高到0.97,使它成为目前国内可靠性指标最高的运载火箭。
从数字上看,仅仅是0.06的差别,但它是载人火箭与非载人运载火箭的分水岭,是设计人员设计理念的一次转变与飞跃,同时,它也给设计和试验人员带来了很大的设计和试验工作量。
案例长征系列火箭的可靠性(三)案例长征系列火箭的可靠性(三)为了达到载人飞行的高可靠要求,设计人员把可靠性作为产品设计的重点,对影响运载火箭成败的关键项目和环节,如控制系统的惯性测量装置、箭机、伺服机构综合放大推对无法采取冗余措施的系统,如液体火箭发动机进行了以提高可靠性为目的的改进设计,箭体结构提高了剩余强度系数,特别是针对历史上火箭行试验中的9机构、综合放大器、推进剂利用系统的控制机、遥测系统的一类参数测量装置、发射机,故障检测处理系统的逃逸程序控制器、外安系统的单脉冲应答机等均进行了冗余设计,大幅度提高了系统的可靠性。
箭飞行试验中出现的问题和薄弱环节,重点解决了防多余物、防虚焊、防断压线、防松动、防漏电、防电磁干扰、防过负荷、防不相容、防漏液漏气、防局部环境放大、防装配应力、防应力集中等问题。
案例长征系列火箭的可靠性(四)案例长征系列火箭的可靠性(四)在可靠性试验方面,重点进行了电子产品的环境应力筛选、可靠性增长试验、环境安全余量试验和电磁兼容试验。
全箭的控制推进剂利用cz-2f火箭的安全性指标是0.997,这是我国运载火箭史上首次对火箭提出安全性指标。
作为载人运载火箭航天员的10控制、推进剂利用、故障检测处理、遥测和外安五大电子电气系统,共有近360种不同种类的电子产品,五百多台(件)配套产品,这些产品的可靠与否,直接关系到火箭飞行的成败。
运载火箭,航天员的安全始终要放在一切工作的首位。
左图XX航天部门工程技术人员正在测试第二节长征三号火箭发动机的液位传感器应用滚动轴承的可靠性设计应用滚动轴承的可靠性设计?
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滚动轴承绝大多数已标准化,由专门工厂大量制造,工艺成熟、用材优良,积累了许多疲劳试验的数据,是最早具有可靠性指标的机械零件。
其可靠性设计理论比较成熟。
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根据轴承标准,可靠度r(t)=0.9时滚动轴承的寿命,由疲劳寿命曲线导出,按下式计算?
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大量试验证明,滚动轴承的疲劳寿命服从威布尔分布。
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fflrlla上式适用于可靠度r0.90的情况应用滚动轴承的可靠性设计应用滚动轴承的可靠性设计13?
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r应用滚动轴承的可靠性设计应用滚动轴承的可靠性设计
(2)由前式可得?
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14由此可见,选择一只轴承,若可靠度为90%,则额定寿命为20000小时,如果用于要求可靠度为95%的场合,其使用寿命仅为9539小时,所以,不应随意提高目标可靠度的要求,必须根据不同产品的要求,权衡考虑,确定最佳可靠度。
【篇三:
可靠性设计案例】
根据Ziegler—Nichle条件,如令T=0.1Tk;Ti—O.5Tk;TD—O.125Tk。
式中,Tk一纯比例作用下的临界振荡同期,则P(k)一Kp〔2.45e(k)一3.5e(k一1)+1.25e(k一2)〕。
参考文献1潘新民微型计算机控制技术,人民邮电,1987年9月2周明德微型计算机硬件、软件与其应用,清华大学,1982年提高系统可靠性设计的实例(XX二纺机XX)摘要提高系统的可靠性,除提高单元可靠性的方法外,更为理想的是采用可靠性设计的方法对系统进行改进设计,如采用降额设计,简单化、标准化设计,冗余设计等。
本文通过几个设计实例对此作了阐述,可供在产品设计中借鉴、参考。
我国机械产品的可靠性与国外同类产品相比,有比较明显的差距,其原因是多方面的。
其中很重要的一点是我国的配套水平低,工业基础较薄弱。
材料、热处理、电气元器件、机电产品等与发达国家相比均有很大差距。
为提高产品的可靠性,我们常用的方法是提高单元(零、都件)的可靠性。
如选用进口材料、元器件,在设计中加大安全系数等。
采用这些方法可取得明显效果,不乏成功的范例。
但其缺陷也很明显:
采用进口件会使产品成本大幅度上升,市场竞争能力减弱,有时进口会受到很大的限制,甚至无法进口;加大安全系数会使机械结构粗笨,速度降低,能耗增加,且有时受结构限制,无法采用。
那么是否有办法在不提高单元可靠性的前提下,应用可靠性设计的原理与办法,通过巧妙的设计,使系统可靠性有较大幅度的提高呢?
答案是肯定的。
下面举几个国外和我们在织机设计中的实例来说明这一点。
实例一:
来自意大利SOMET公司的天马一11型剑杆织机的共轭凸轮开口机构。
高档织机的综框厚度一般仅12mm,因此控制一页综框升降的共轭凸轮机构必须安排在12mm之内。
普通设计如图1(a)所示,两片共轭凸轮重叠布置,每片厚度最多为6mm,相应的滚轮、连杆机构等也必须在6mm之内设计。
由于高档织机的速度高、冲击大,这对各构件的材质、热处理等均有很高的要求。
天马一11的BRSl2型踏盘机构采用了如图1(b)的设计方法,使得凸轮、滚子和相应机构可在12mm内布置。
机构的受力状况大为改善,系统可靠性明显提高。
’图1共轭凸轮开口机构示意图下面我们计算一下其可靠性(寿命)提高的具体数值。
根据可靠性原理,系统可靠性决定于组成该系统的各单元的可靠性,且受最低可靠性单元的影响最大。
在本机构中,滚轮直径比凸轮外径小得多,且受交变负荷的作用,较易发生疲劳失效。
因此滚轮是本系统中的薄弱环节,我们来计算其使用寿命。
滚轮一般采用滚子轴承结构,其基本额定寿命为:
式中C一基本额定动负荷(N);P一当量动负荷(N);e一寿命等式指数,对滚子轴承e一10/3。
39万方数据万方数据万方数据可靠性研究基本额定动负荷C对向心滚子轴承的计算公C=工(i厶ncos口)7/923/4D阢29/27式中知一系数;厶n一滚子有效长度;口一接触角;Z一滚动体个数;D肌一滚子直径。
现设滚子有效长度LP增加一倍,其余量均不变,则可算得基本额定动负荷增加0.714倍。
当量负荷P不变,其基本额定寿命增加的倍数为:
(筹)10舟_6.026即通过这一改进设计,使得此系统的可靠性是原设计的6倍。
在本例中使用了可靠性设计中的降额设计办法,使薄弱环节的负荷降低,从而提高了系统的可靠二、以一当八巧解难题例二来自我们的协作厂家。
GA707型喷气织机上应用轴编码器作为主要传感器,为控制系统提供角度信号。
该轴编码器为绝对式,结构原理如图2。
图2轴编码器原理图发光二极管1发出的光经过码盘2被光敏元件3接受。
码盘在不同的角度上有透光和不透光的不同组合,从而产生不同的角度信号。
8位编码可有28—256种不同组合,实际用了其中的180个编码,即精度为2度。
在试制初期,国产编码器的使用寿命比进口产品差得多,很不稳定,无法替代进口。
该协作厂经对损坏原因进行分析发现,除加工工艺性较差外,主姜40的损坏件是其中使用的国产微型发光二极管。
原因找到后原打算从国外进口这种发光二极管,但由于在试制期间,批量很小,无法进口。
因此他们在设计上采取了措施:
用一个大的长条发光二极管来取代原来的8个发光二极管。
这一看似简单的改进,却使轴编码器的使用寿命大为提高,与国外产品的差距大大缩小。
这其中固然有大发光二极管可靠性比原用微型管提高的因素,但这“以一代八”却更符合可靠性设计的原理。
我们假定其元件本身可靠性没有提高,来计算这“以一代八”取得的效果。
从原系统看,8个二极管中只要有一个损坏,就会使整个系统失效,其为一串联系统。
串联系统的数学模型为:
n1_rRs=.LlRiRs一系统可靠度;Ri一第i单元可靠度。
设在测试时间£内,二极管的可靠度R£=0.9,即有十分之一的损坏,则该串联系统的可靠度为:
尺s—R£8一O.43即有一半以上失效。
如改为一只发光二极管,其可靠度相当于单元可靠度,即尺s—m一0.9。
即十分之一的失效。
可靠性大为提高。
如结构允许,采用两只并联的大发光二极管来代替原设计,其可靠度为:
即仅百分之一的失效。
如轴编码器的精度进一步提高(编码位数增加),则这一改进设计的效果更为明显。
由此例可知,串联系统的可靠性随单元可靠性的提高与单元数量的减少而迅速上升;采用冗余或并联设计对提高系统可靠性有非常显著的效果。
三、以静制动巧延寿命此例来自我们仿制国外织机的定时定量润滑系原设计采用一只24V小型电动机,通过一套行星齿轮减速轮系,驱动凸轮每两小时转一圈,带动柱塞泵工作,为织机注入定量润滑油。
仿制的该产品在实际使用中很快暴露出很多问题:
小型电动机长期在温湿度较大的环境下使用发热严重,有的烧坏;行星轮系减速比太大,使电机负万方数据万方数据万方数据可靠性研究荷重,且本身材料、热处理、加工质量不过关,很易磨损失效;柱塞泵加工精度不高,漏油,造成加油量不足等,根本无法使用。
要彻底解决这些问题,要花很大的代价,在生产量小时还不如直接从国外进口。
而国外油泵在使用1~2年后,也逐渐暴露出加油不正常的问题。
我们对国外该润滑系统进行分析后认为,该系统的设计本身很不合理。
从功能要求来看,是每两小时定量加一次油,每次实际加油时间仅几秒钟。
该系统为实现这一功能要求使整个系统空运转近两小时,造成无谓的功耗和磨损。
而且为降低速度采用了特大减速比的行星轮减速机构,也是机械设计中的大忌。
为此我们重新进行了设计:
选择一加油量合适的电动齿轮泵(为提高加油精度可选加油量小的,如每转几毫升的),增加一套减速机构,减速比应根据加油精度选择,一般控制在使油泵几十秒钟转一圈。
控制系统每两小时发一信号,使油泵转动加油,油泵转动时间设计成可调的,以适应不同的需要。
这一改进设计,全部采用国产器件,达到了很好的使用效果,因为系统的每次工作时间仅为原来的几百分之一,换句话说系统的使用寿命延长了几百倍。
四、结论1.根据可靠性设计的原理,对现有机构进行改进设计,从而提高系统的可靠性,会取得比单纯提高单元可靠性更好的效果。
有时可采用可靠性较低的廉价元件来取代可靠性高但价格昂贵的元件,大幅度降低成本。
2.对薄弱环节进行降额设计(例一、三)和对串联系统进行简单化、标准化设计,或设计成并联系统(例二),对提高系统可靠性的效果十分显著。
3.对国外优秀的设计我们要学习、借鉴(如例一),这对提高我们自己的设计水平大有裨益。
但也不能盲从,国外的产品中也有不合理的设计(如二、三例),我们在消化、吸收中要加以鉴别。
可靠性技术在多臂装置上的应用浅析(常熟纺织机械厂XX)摘要本文应用可靠性技术对多臂装置进行可靠性摸底测试,并用FMECA归纳方法从可靠性、安全性等方面进行定性或定量分析,进行可靠性增长,通过了可靠性认定,论述了产品市场占有率的高低首先取决于产品质量,而产品质量突出焦点则是可靠性。
关键词多臂装置可靠性随着改革开放的不断深入,一批新型纺机产品正通过技贸结合、引进技术、合作生产和自行开发等方式不断涌入国内市场,且技术水平日益提高,正在以优质高速,低噪声赢得用户的欢迎,然而同国外产品相比,可靠性差是我们产品的致命弱点。
产品竞争是国际经济发展的趋势,可靠性必将成为产品竞争的主要目标之一,不提高纺机产品可靠性,就无法顶住进口,因此纺织机械产品提高可靠性是十分必要且非常迫切的!
那么究竟什么是可靠性呢?
可靠性是指产品在规定的条件下和时间内完成规定功能的能力,或者说是产品能保持其功能的时间,它综合反映了一个产品的耐久性、无故障性、可用性和使用经济性等。
我厂生产的GD50型多臂装置是引进日本(YAMA—DA)山田公司技术的产品,适用于喷气、喷水织机的开口装置,由于其产品的特殊性,使整机发生故障的机会增多,为了使其可靠性不至下降,提高该产品的可信度与耐用度,公司指派专业技术人员深入用户进行可靠性摸底试验和故障测定,从产品的设计、工艺、质量管理、外协等方面找故障原因,对拉钩刀片结合件磨损、提棕臂损坏、带轮结合件断裂、失效与提棕绳结合件磨损、回棕摆臂连杆结合件变形等薄弱环节进行针对性的全面改进,促进可靠性的增长。
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