机电产品的可靠性浅析
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我国机电产品可靠性现状及对策质量是经营管理的核心,是企业开拓市场的关键,是提高企业经济效益的基础。
在把产品推向市场的过程中,产品的可靠性又是提高产品竞争力的主要环节。
可靠性是产品的重要质量指标。
产品的可靠性高,就意味着寿命长、故障少、维修费用省。
对于重要产品,如航空航天设备、军用武器、电力设备等,其产品的可靠性极为重要。
开展可靠性管理是质量管理发展到当代科学技术时期的必然产物,是质量管理深化的一个重要标志,也是企业进一步提高市场占有率的前提。
1.可靠性及可靠性管理的涵义与发展历程(1)可靠性及可靠性管理的涵义1953年,Lesscr博士提出了可靠性的定义,即:产品在规定条件下规定时间内完成规定功能的能力。
可靠性管理是为确定和满足产品可靠性要求所必需的职能与业务的管理。
可靠性管理是一项从提出要求、制定计划、签订合同开始,经设计、研制、制造、试验、使用直到报废的连续性活动。
它要在产品的整个寿命周期中贯穿始终,它要研究为了提高产品的可靠性,而可能采取的一切措施和方法。
可靠性管理就是根据使用方的要求,使产品、系统如期达到目标可靠性的综合活动。
(2)可靠性技术的发展可靠性技术的发展同军事需要密切相关。
国际上可靠性的发展大致可分为酝酿、诞生、发展和成熟四个阶段。
①酝酿阶段(1943年-1957年)。
标志是关于可靠性概念的探讨、极值分布理论的研究以及对各种各样因可靠性引起的问题的认真思考。
②诞生阶段(1957年-1962年)。
标志是可靠性科学定义的诞生,1954年在纽约召开了第一届国际质量控制及可靠性学术年会。
后来单独每年组织一次可靠性国际年会。
③发展阶段(1961年-1975年)。
标志是可靠性理论体系开始成型。
美国关于可靠性的军用标准陆续问世,可靠性技术开始向非军事产品、民用产品等扩展。
④成熟阶段(1975至今)。
标志是可靠性学科体系建立。
可靠性技术进一步向纵深发展、向进一步完善发展、向新出现的疆域发展,可靠性方法体系确立,可靠性标准体系颁布,企业的可靠性活动融入各项日常工作,形成各种行之有效的标准工作过程、程序。
机电一体化控制系统的可靠性分析机电一体化控制系统是一种集机械、电气、电子、计算机和自动控制技术于一体的先进技术系统,广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域。
其可靠性对系统的稳定运行和设备的寿命有着重要的影响。
本文将对机电一体化控制系统的可靠性进行深入分析,并提出相应的改进措施,以提高系统的可靠性和稳定性。
一、机电一体化控制系统的基本结构机电一体化控制系统由机械部分、电气部分、电子部分、计算机部分和自动控制部分组成。
机械部分负责执行相应的动作,电气部分负责电能的调节和转换,电子部分负责信号处理和控制,计算机部分负责数据处理和算法运算,自动控制部分负责系统的自动控制功能。
这些部分相互协调,共同完成系统的各项功能。
1. 故障率分析机电一体化控制系统的可靠性主要受以下方面的影响:设备的质量、设计的合理性、安装和维护的规范性、环境的影响、使用方式等。
设备的故障率是衡量系统可靠性的重要指标之一。
高品质的设备通常具有低故障率,设计合理的系统结构和参数设置也能降低故障率。
而规范的安装和维护是保证系统长期稳定运行的重要保障。
2. 故障模式与影响分析机电一体化控制系统存在的故障模式主要包括电气故障、机械故障、电子故障和计算机故障等。
这些故障会对系统的稳定性和可靠性产生不同程度的影响,严重的故障甚至会导致整个系统的瘫痪。
对不同故障模式进行分析并采取相应的预防和修复措施对于提高系统的可靠性至关重要。
3. 可靠性综合评价可靠性综合评价是对机电一体化控制系统整体可靠性水平的评估。
通过对系统的故障率、维修时间、维修费用等指标进行综合分析,可以得出系统的整体可靠性水平。
这有助于制定相应的维护计划和投资策略,最大限度地提高系统的可靠性和稳定性。
1. 优化设计和选材在机电一体化控制系统的设计阶段,应该注重选材和结构设计,选择具有高质量和可靠性的材料,合理设计结构参数,避免出现设计缺陷。
应该在设计阶段进行可靠性分析,尽可能排除各种故障隐患。
机电一体化控制系统的可靠性分析机电一体化控制系统是一种高效、智能的自动化控制系统,它将机械和电气控制系统融合在一起,实现电气控制与机械运动的一体化设计,可广泛应用于制造、能源、交通等领域。
但机电一体化控制系统的可靠性问题一直是制约其应用的重要因素。
因此,对机电一体化控制系统的可靠性进行分析,对于提高其安全、稳定、可靠的运行,具有重要的理论和实际意义。
1. 可靠性设计机电一体化控制系统的可靠性设计是确保系统在设计阶段就考虑到了可能出现的故障,并采取相应的措施来保障其可靠性。
在设计阶段,应该对系统进行全面、详细的故障分析和预测,建立数学模型进行可靠性评估。
通过合理地选择元器件和系统结构,确定可靠性指标和要求,并采用多重措施提高系统的可靠性,如采用备份系统设计、采用过载保护、瞬变保护等。
机电一体化控制系统的可靠性测试是在生产环境中通过对系统的性能进行测试,来评估系统的可靠性水平。
在生产前,需要对系统进行全面的功能测试,模拟实际使用场景,测试系统的性能、效率、稳定性等。
通过多次测试,可以发现和修复系统中的漏洞和缺陷,从而提高系统的可靠性。
机电一体化控制系统的可靠性维护是在系统实际运行中,针对系统出现的故障或故障前的异常状态,采取预防和修复措施,确保系统的正常运行。
可靠性维护包括预防性维护和故障性维护两种方式。
预防性维护主要是通过定期检查、更换部件等方式来预防系统可能出现的故障;故障性维护主要是对系统出现故障后,进行现场维修、更换部件等方式来恢复系统的正常运行。
机电一体化控制系统的可靠性评估是在系统实际运行中,通过对系统的故障率、失效率、平均维修时间、平均无故障时间等指标进行衡量和评估,以反映该系统的可靠性水平。
可以采用不同的评估方法,如单元可靠性评估、系统可靠性评估、风险评估等方法,确保系统可以满足使用要求,并且在运行中不会出现较大的故障。
总之,机电一体化控制系统的可靠性分析是确保系统正常、安全、稳定运行的重要措施,需要在系统的设计、生产、运行等各个环节中都要注意可靠性相关的问题,从而提高系统的可靠性水平,确保其正常使用。
机电产品可靠性设计与评估研究一、引言机电产品作为现代工业的基础设施之一,为工业生产和生活服务提供了必要的支持。
其中,可靠性是机电产品最重要的性能指标之一,它能够保证设备的长期稳定运行,为生产和生活带来更大的效益。
因此,机电产品的可靠性设计与评估是工业生产的重要环节。
二、机电产品可靠性设计1. 可靠性概念可靠性是指设备在规定的时间内,保持规定的性能水平的概率。
机电产品的可靠性通常包括工作可靠性和运行可靠性两个方面。
工作可靠性是指设备作为单个元件的可靠性,通常以故障率来表示。
运行可靠性是指设备作为整体系统的可靠性,它可通过故障链、故障树等方法来分析评估。
2. 可靠性设计原则(1)采用可靠性优良的零部件和材料。
(2)结构和工艺设计具有可靠性。
(3)不断优化设备的结构和设计。
(4)采用可靠性高的维修方法。
(5)在研发过程中加强质量控制。
3. 可靠性设计方法(1)故障模式与影响分析(FMEA)通过对设备的各个部件分析可能出现的故障模式及其影响,以便在设计时考虑故障的防范与控制。
(2)故障树分析(FTA)通过故障树分析的方法,得出设备故障产生的根本原因,以便在设计、制造和运行过程中预防或控制故障的发生。
(3)可靠性增长设计通过对产品加固、优化部件等方式,提高产品的可靠性。
三、机电产品可靠性评估1. 可靠性评估概念可靠性评估是指对机电产品进行可靠性分析,确定其可靠性水平,识别问题和改进策略,从而提高机电产品的可靠性水平。
2. 可靠性评估方法(1)故障检测频度分析(FMECA)通过对设备故障模式分析,分析故障模式的频度和可修复性,以便确定故障的优先级和修复策略。
(2)可靠性增长测试对机电产品进行可靠性增长测试,以检测产品的可靠性水平是否达到要求。
(3)可靠性质量控制对机电产品的质量进行控制,以保障产品的可靠性水平。
(4)故障分析通过对机电产品故障原因分析,确定机电产品存在的问题和改进策略,提高产品可靠性水平。
四、结论机电产品的可靠性设计与评估是现代工业中必不可少的过程,它能够通过优化设计和评估方法,提高机电产品的可靠性水平,从而提高生产效益和服务生活。
机电一体化控制系统的可靠性分析机电一体化控制系统是指将机械结构、电子技术和计算机技术相结合,实现自动控制和信息处理的系统。
在很多领域中,机电一体化控制系统已经得到了广泛的应用,比如工业制造、交通运输、航空航天等领域,由于其能够提高生产效率、降低成本、保证产品质量等优点,所以受到了广泛关注。
随着机电一体化控制系统的不断进步和应用,其可靠性问题也变得愈发重要。
可靠性是指系统在规定的环境条件下,能够正常工作和保持其性能的能力。
对于机电一体化控制系统来说,其可靠性问题直接影响着生产效率、安全性和成本控制。
对机电一体化控制系统的可靠性进行分析和评估就显得尤为重要。
一、机电一体化控制系统的组成机电一体化控制系统通常由机械结构、传感器、执行器、控制器、软件系统等部分组成。
在工作过程中,这些部分相互作用,共同完成系统的控制和运行。
传感器用来采集外部环境的信息,执行器用来执行控制命令,控制器用来处理信息和控制执行器的动作。
二、机电一体化控制系统的故障模式在实际应用中,机电一体化控制系统可能会出现各种各样的故障,比如传感器失灵、执行器故障、控制器崩溃、软件系统故障等。
这些故障可能会导致系统无法正常工作,甚至损坏系统的正常运行。
三、机电一体化控制系统的可靠性分析为了保证机电一体化控制系统的可靠运行,需要对其可靠性进行分析和评估。
可靠性分析通常包括以下几个方面:1. 故障分析:首先需要对机电一体化控制系统可能出现的故障模式进行分析,包括故障的类型、频率、影响范围等。
通过对故障模式的分析,可以找出系统的弱点,并进行相应的改进和优化。
2. 故障树分析:对于一些重要的故障模式,可以采用故障树分析的方法,从系统整体的角度来分析故障的发生机理,找出导致故障的根本原因,为系统的改进提供依据。
3. 可靠性建模:通过建立机电一体化控制系统的可靠性模型,可以对系统的可靠性进行量化和预测,为系统的设计和维护提供参考依据。
1. 设备选择:在系统设计和采购过程中,应选择具有可靠性高的传感器、执行器和控制器,避免使用一些性能不稳定或者质量不过关的设备。
机电一体化控制系统的可靠性分析机电一体化控制系统是指将机械和电气控制系统结合在一起,通过计算机控制实现自动化控制的系统。
在现代工业生产中,机电一体化控制系统已经得到广泛应用,其可靠性对保证生产过程的稳定性和安全性至关重要。
本文将从可靠性的定义、可靠性分析的方法和优化措施等方面对机电一体化控制系统的可靠性进行分析。
我们需要明确可靠性的定义。
可靠性是指系统在规定的时间和条件下完成所需功能的能力,也就是系统正常工作的概率。
在机电一体化控制系统中,可靠性的高低直接影响着系统的性能和稳定性。
定性分析是通过系统的结构、工作原理和故障模式等来进行可靠性分析。
主要包括故障树分析法、失效模式与影响分析法和可靠性块图法等。
故障树分析法通过对系统可能发生的故障进行逻辑关系的分析,得出故障的发生概率。
失效模式与影响分析法通过对每个元件的失效模式和失效对整个系统的影响进行分析,最后得出系统的可靠性指标。
可靠性块图法将系统的元件和部件进行分块,通过计算分块系统的可靠性指标来得到整个系统的可靠性。
定量分析是通过搜集系统运行数据、故障数据和维修数据,利用统计分析方法对系统的可靠性进行量化评估。
常用的方法有故障率分析、故障情景分析、可用性分析和可靠性增长分析等。
故障率分析通过统计故障发生的时间和次数来计算故障率,进而评估系统的可靠性。
故障情景分析则是通过对系统故障模式的分析,计算系统在不同故障情景下的可靠性指标。
可用性分析是指系统在给定时间内正常工作的概率,通过对系统运行时间和故障时间的统计,计算可用性指标。
可靠性增长分析则通过对系统的维修数据进行统计,分析维修时间和维修次数的变化规律,评估系统的可靠性。
为提高机电一体化控制系统的可靠性,除了进行可靠性分析外,还可以采取以下一些优化措施。
加强设备的维护和保养,定期进行检修和保养,及时消除隐患,减少故障发生的概率。
选择优质的元器件和设备,确保其质量可靠,能够稳定工作。
加强培训和管理,提高操作人员的素质和技能,减少人为操作失误造成的故障。
机电一体化控制系统的可靠性分析机电一体化控制系统是将机械系统和电气系统完美地结合起来的一种系统,具有高效、稳定、精准等特点,广泛应用于工业自动化、机器人控制、航空航天和军事设备等领域。
然而,机电一体化控制系统的可靠性问题一直是研究者们关注的重点,因为它直接影响到系统的稳定性和长期使用效果,因此本文将从系统的可靠性方面进行分析。
一、硬件可靠性机电一体化控制系统的硬件包括机械部分和电气部分两个方面,机械部分主要包括机械结构、执行器等,电气部分则包括传感器、电机、控制器等,这些硬件的可靠性对整个系统的正常运行至关重要。
因此,在系统设计阶段,需要考虑每个硬件的寿命、故障概率、失效模式等参数,以及选用适合的材料和组件,从而提高硬件的可靠性。
同时,对于机械部分来说,还需要考虑其安全性,如在设计传动链时需要考虑传动比、扭矩等参数,在设计结构时需要考虑强度、振动等因素,以确保机械部分能够在长期使用过程中稳定可靠地工作。
机电一体化控制系统中的软件包括控制算法、通讯协议、操作系统等,软件的可靠性对整个系统的稳定性非常重要。
因此,在软件开发阶段,需要遵守规范的软件开发流程,并采用一些软件工程的方法和技术,如模块化设计、代码重构、单元测试、代码审查等,从而减少软件的缺陷和出现bug的概率。
此外,还需要对软件进行充分测试和验证,以保证其正确性和稳定性。
三、故障诊断和维护机电一体化控制系统中,硬件和软件都有可能出现故障,因此需要设计相应的故障检测、诊断和修复机制。
在系统设计中,应该考虑到一些常见的故障,比如传感器故障、电机故障、通讯故障等,为每种故障设计相应的诊断和修复方法。
此外,在系统运行中还需要实现故障的记录和分析,以便对系统进行维护和改进。
四、环境适应性机电一体化控制系统需要适应不同的环境条件,比如温度、湿度、压力、杂音等因素,这些因素都会对系统的可靠性产生影响,因此在系统设计中需要考虑到这些因素。
在实际应用中,需要对系统进行严格的环境适应性测试,以确保系统能够在各种环境条件下稳定可靠地工作。
机电系统的可靠性分析与改进在工业领域中,机电系统的可靠性分析与改进是至关重要的。
机电系统的可靠性直接影响到生产效率、产品质量和工作安全。
本文将从机电系统的可靠性分析和改进方法两个方面进行探讨。
首先,我们来了解一下机电系统的可靠性分析方法。
在进行可靠性分析时,我们可以采用故障模式与效果分析(Failure Mode and Effect Analysis, FMEA)和故障树分析(Fault Tree Analysis, FTA)等方法。
FMEA方法主要是对机电系统中可能出现的故障模式及其可能产生的效果进行评估,以确定故障对系统运行的影响程度。
FTA方法则是建立起故障事件链,通过分析故障发生的逻辑关系,找出可能导致系统故障的主要原因。
通过这些分析方法,可以帮助我们识别出机电系统中的潜在故障点,从而采取相应的措施进行改进。
其次,我们来探讨一下机电系统的可靠性改进方法。
针对机电系统的可靠性问题,我们可以采取以下措施来进行改进。
首先是质量管理。
质量管理是提高机电系统可靠性的基本方法之一。
建立完善的质量管理体系,采取科学的管理方法,从源头上控制产品的质量,减少可能导致故障的制造缺陷。
其次是备件管理。
备件管理对于机电系统的可靠性至关重要。
及时补充必要的备件,保证备件的及时可用性,能够有效减少机电系统因为部件故障而导致的停机时间。
再次是维修管理。
及时发现并处理机电系统的故障是保证其可靠性的关键。
建立有效的维修管理体系,对机电系统进行定期的维护和检修,可提高系统的可靠性和使用寿命。
最后是技术改进。
随着科技的不断进步,新的技术不断涌现,可以应用于机电系统的可靠性改进。
通过引入先进的监测技术、故障预测方法和智能化控制系统等,能够大大提高机电系统的可靠性。
除了上述方法,还可以采取其他措施来提高机电系统的可靠性,如培训操作人员、加强设备维护和保养、进行设备改造和优化等。
总之,要提高机电系统的可靠性,需要从多个方面进行综合考虑和改进。
机电一体化系统的安全性与可靠性分析机电一体化系统作为现代工业生产的重要组成部分,广泛应用于各个领域。
然而,由于其涉及多个复杂的机械、电子和控制系统,其安全性和可靠性一直受到重视。
本文将对机电一体化系统的安全性与可靠性进行分析,并提出相应的解决方案。
一、机电一体化系统的安全性分析机电一体化系统的安全性包括系统操作和人员安全两个方面。
在系统操作方面,关键是确保系统在正常运行过程中不会引起事故或故障。
而在人员安全方面,主要是保证系统不会对操作人员造成伤害。
1.系统操作的安全性为了确保机电一体化系统的正常操作安全性,需要从以下几个方面进行分析和控制:(1)操作人员的培训:对操作人员进行培训,使其熟悉系统的工作原理、操作规程和应急处理方法,提高其操作技能和安全意识。
(2)系统监控与保护措施:在机电一体化系统中设置相应的监控装置和保护措施,可以对系统状态进行实时监测和保护,及时发现并处理异常情况,减少潜在的安全风险。
(3)可靠的应急系统:对于可能发生的紧急情况,机电一体化系统应配备可靠的应急系统,例如紧急停车装置、报警系统等,以及相应的应急预案,确保在紧急情况下能够及时采取有效措施。
2.人员安全除了对机电一体化系统的操作进行安全控制外,还必须重视人员的安全。
关键是要确保操作人员的人身安全得到有效保障:(1)人机界面的设计:在机电一体化系统的设计过程中,应考虑人机界面的设计,使得操作界面直观、简单易用,并且能够有效地提供必要的安全提示和警告信息。
(2)人员的个人防护装备:对于一些存在危险的操作环节,需要操作人员配戴相应的个人防护装备,例如安全帽、防护手套等,以提供额外的保护。
二、机电一体化系统的可靠性分析机电一体化系统的可靠性是指系统在一段时间内按照规定的功能要求正常运行的能力。
为确保系统的可靠性,可以从以下几个方面进行分析和改进:1.系统结构可靠性机电一体化系统的结构是实现其功能的基础。
为了提高系统的可靠性,可以采取以下措施:(1)模块化设计:采用模块化设计原则,将系统划分为多个相对独立的模块,使得每个模块的功能清晰、稳定,便于系统维护和升级。
电气设备行业的可靠性与安全性分析随着科技的不断进步和人们对生活质量的要求提高,电气设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,由于电力的特殊性和电气设备的复杂性,其可靠性和安全性成为电气行业的重要关注点。
本文将对电气设备行业的可靠性和安全性进行分析,探讨相关问题。
一、可靠性分析1.1 设备故障率分析电气设备的可靠性通常通过故障率来衡量,故障率越低,设备的可靠性就越高。
目前,电气设备的故障主要包括由于设计缺陷、材料质量问题、工艺失误以及长期运行引起的老化等。
企业应对各种故障原因进行分析,采取合适的防范措施,提高设备的可靠性。
1.2 设备维护与保养定期的设备维护和保养是提高设备可靠性的重要环节。
通过定期检查设备的工作状态、清洁设备内部和外部的杂物、更换老化的部件等,可以有效地降低设备的故障率,延长设备的使用寿命。
1.3 特殊环境下的可靠性评估电气设备在特殊的环境中工作时,其可靠性和安全性往往面临更大的挑战。
例如,高温、低温、高湿度等极端环境会对设备的正常运行产生影响。
在设计和生产电气设备时,应该考虑到这些环境因素,采取相应的措施,提高设备在特殊环境下的可靠性。
二、安全性分析2.1 设备的电气安全电气设备的电气安全是指设备能够在正常的电气工作条件下保持无故障、无事故的状态。
电气设备的电气安全主要涉及电气绝缘的可靠性、电气接地的可靠性、电气元器件的安全性等。
在设计和制造电气设备时,应该遵循国家相关的标准和规定,确保设备符合安全要求,减少电气事故的发生。
2.2 设备的机械安全除了电气安全,电气设备的机械安全也是一个重要的方面。
机械安全主要包括设备结构的合理性、设备运行过程中的机械振动、噪音等对操作员的影响。
企业应采取措施,确保电气设备的机械安全性,减少事故的发生。
2.3 安全培训与意识提高安全意识是保障电气设备安全的重要因素。
企业应定期对操作员进行安全培训,提高操作员对电气设备安全的认识和意识。
同时,通过定期进行安全检查和隐患排查,及时发现和解决潜在的安全问题,确保电气设备的安全运行。
机电产品的可靠性探讨摘要:对机电产品的可靠性进行了探讨。
其中包括可靠性设计的目的、元器件的选择与使用、三防设计、抗震设计、电磁兼容性设计、安全性设计和使用与定期维护等。
其目的在于提高机电产品的质量。
关键词:机电产品;可靠性;探讨0 引言随着科学技术的迅速发展,机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多,而且都离不开电源技术和其它技术的应用。
如果在其应用中忽略了可靠性管理,机电产品的质量也不会得到保证。
可靠性是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。
所以,可靠性是产品质量的时间指标,是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。
机电产品的可靠性是设计出来的、生产出来的。
可靠性设计必须与机电产品的功能设计同步进行。
因此,设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。
下面仅对机电产品的可靠性进行部分简要探讨。
1 可靠性设计1.1 可靠性设计的目的可靠性设计的目的一般包括以下几个方面:——政治目的任何国家的产品的先进性和可靠性对其国际贸易、国际声誉和国际地位都有很大的影响,因此,各国政府都很重视产品的可靠性问题;——经济目的对销售而言,产品的质量和可靠性水平是其占领市场份额和获得信誉的关键性因素;对生产而言,生产设备的可靠性故障会影响生产,造成经济损失;因此,各厂家和用户都很重视产品的可靠性问题;——军事目的军用设备的可靠性直接关系到战斗的成败,人员的伤亡,甚至国家的安全,因此,各国都很重视军用产品的可靠性问题。
1.2 可靠性设计的指导思想可靠性设计技术是在产品的设计中采取相应的措施,以提高产品的可靠性并达到可靠性指标的一门技术。
为此应当充分注意以下几个方面:——充分估计现有的技术水平,尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计;——准确掌握产品在运输、储存和使用中可能遇到的环境条件,采取相应的可靠性设计技术,以便使产品增强对环境的适应能力;——应当充分满足设计与工艺制造、调试检测和维护使用的相互要求;——可靠性定量活动应当贯穿于产品研制的全过程,包括可靠性分析、预计、论证、指标的确定和分配、设计、制造、调试检测和维护使用等;——重视和加强设计阶段的可靠性管理,在设计中,必须贯彻和执行可靠性设计的技术标准和规范、产品可靠性要求事项、可靠性工作计划和可靠性审查程序等管理措施。
1.3 可靠性与维修性指标的论证和确定可靠性与维修性指标的论证应当特别注意以下两个问题:——被论证的机电产品应该具有哪些可靠性与维修性指标用来表征产品可靠性的数量特征有很多,对被论证的机电产品应该根据其用途选用适当的可靠性与维修性指标,例如对可修复的连续工作的机电产品,应以规定时间内的可靠度或平均无故障工作时间和平均维修时间作为主要可靠性指标;——决定机电产品可靠性与维修性指标的高低应当根据使用要求、成本和研制进度来决定机电产品可靠性与维修性指标的高低,例如军用机电产品的可靠性与维修性指标过低,不仅会丧失战机,而且还将处于被动挨打状态;而可靠性与维修性指标过高,不仅会延长研制周期,而且还将增大研制经费。
1.4 可靠性指标和性能指标的关系可靠性指标和性能指标的关系应当特别注意以下3点:——可靠性是产品质量的时间指标;——如果达不到可靠性指标的最低要求,性能指标再好也没有实际使用价值,反之亦然;——性能指标的裕量是保证可靠性指标的必要条件。
1.5 可靠性增长任何产品初期的可靠性不可能达到预期的水平,都需要一个经过不断地采取各种纠正措施的增长过程。
可靠性增长应当把握以下3个主要因素:——产品的信息反馈,特别应该重视用户的意见;——产品可靠性故障的检测与分析;——采取相应的纠正措施并进行试验验证。
2 元器件的选择与使用元器件是机电产品可靠性的基础之一,很多机电产品的失效是由于元器件的性能和质量问题造成的。
例如,国内某炼钢厂用中频炉熔炼钢铁,其中频电源是利用晶闸管全桥逆变获得的,每个桥臂上的晶闸管均并有阻容吸收电路。
熔炼过程中,由于阻容吸收电路中的电容被击穿导致晶闸管失去保护而被击穿,从而造成直通故障和快速熔断器熔断,中频炉断电,正在熔炼的钢铁凝结在炉中,造成极大损失。
由此可以看出元器件的选择与使用的重要性。
2.1 元器件的选用原则元器件的选用要遵循下述原则:——根据产品要实现的功能要求和环境条件,选用相应种类、型号规格质量等级的元器件;——根据元器件使用时的应力情况,确定元器件的极限值,按降额设计技术选用元器件;——根据产品要求的可靠性等级,选用与其适应的并通过国家质量认证合格单位生产的元器件;——尽量选用标准的、系列化的元器件,重要的关键件应选用军用级以上元器件;——对非标准的元器件要进行严格的验证,使用时要经过批准;——根据国家或本单位的元器件优选手册选用。
2.2 器件封装结构和质量等级的选择2.2.1 器件封装结构的选择环氧树脂塑封器件为非气密性结构,易受潮气、盐雾和其它腐蚀性气体的侵蚀而失效。
因此,对使用环境苛刻的产品,应当选用金属、陶瓷或低熔点玻璃封装的器件。
2.2.2 质量等级的选择质量等级是指元器件装机使用前,在制造、检验和筛选过程中质量的控制等级。
我国电子元器件分为A,B,C三个质量层次,每个质量层次包含几个质量等级,每个质量等级都有相应的质量系数。
质量等级的选择原则为:——对可靠性要求高的产品,优先选用通过生产线军用标准认证并已上QPL(质量认证合格产品目录)表的元器件;——关键件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件应当选用质量等级高的元器件;——其它元器件可按其生产执行标准,参照国标中质量等级顺序选用。
2.3 降额设计2.3.1 降额设计的依据电子元器件在使用或贮存过程中,总存在着某种比较缓慢的物理化学变化。
这种变化发展到一定程度时,会使元器件的特性退化、功能丧失,即失效了。
而这种变化的快慢,与温度和施加在元器件上的应力大小直接相关。
为此,应当对元器件实行降额设计。
2.3.2 降额等级对不同的元器件,应用在不同的场合,实行不同的降额等级:——Ⅰ级降额,是最大降额,应用于最关键设备;——Ⅱ级降额,是中等降额,应用于重要设备;——Ⅲ级降额,是最小降额,应用于一般设备。
2.3.3 降额注意事项降额注意事项如下:——有些元器件的应力是不能降额的,如电子管的灯丝电压、继电器线圈的吸合电流;——有些元器件应力的降额是有限度的,如薄膜电阻器的功率减到10%以下时,二极管的反向电压减到60%以下时,失效率将不再下降;——有些电容器的降额可能发生低电平失效,即当电容器两端电压过低时呈现开路失效。
2.3.4 降额系数降额系数是依靠试验数据和使用的环境来确定的。
确定降额系数的方法如下:——数学模型及基本失效率与温度、降额系数之间的关系曲线;——减额曲线给出了为保证元器件可靠工作所选择的降额系数与温度之间的函数关系,当在该减额曲线上工作的半导体结温达到其最高结温时,其失效率仍然较高;——应用减额图,即在减额曲线的下方,通过试验找到一条半导体结温较低的减额曲线;——各种元器件的减额因子参见国家标准。
3 三防设计任何机电产品都是在一定的环境下工作的,而潮湿、盐雾和霉菌会降低材料的绝缘强度,引起漏电,从而导致故障。
因此,必须采取防止或减少环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法,以保证机电产品工作中的性能。
例如,国内某厂家生产的UPS,由于没有采用三防设计,在沿海和潮湿地区应用时多次发生故障,致使该厂家的维修费用过高,几乎到了无利可图的地步。
由此可以看出采用三防设计的重要性。
为此应当充分注意以下几个方面。
3.1 防潮设计防潮设计的原则如下:——采用吸湿性小的元器件和材料;——采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理;——局部采用密封结构;——改善整机使用环境,如采用空调、安装加热去湿装置。
3.2 防霉设计防霉设计的原则如下:——采用抗霉材料,例如无机矿物质材料;——采用防霉剂进行处理;——控制环境条件来抑制霉菌生长,例如采用防潮、通风、降温等措施。
3.3 防盐雾设计防盐雾设计的原则如下:——采用防潮和防腐能力强的材料;——采用密封结构;——岸上设备应当远离海岸。
4 抗震设计任何机电产品都要经过从厂家到用户的装运过程,特别是在振动场合下应用的机电产品,必须采取防止或减少振动环境条件对机电产品可靠性影响的各种方法,以保证机电产品工作中的性能。
例如,国内某个著名研究所在上世纪60年代购入一台几十万元的真空熔炉设备,在厂家验收合格后运往北京。
然而经过多次调试,其高压电源均调不到额定值,只好丢弃在库房中。
后来被另一个研究所以废品的价格买走,打开高压电源的油箱后发现高压变压器的初级绕组三相进线中有一根断裂。
这很可能是该产品从厂家到北京的装运过程中发生的。
由于冲击和振动会引起材料的机械强度降低,甚至会发生材料断裂,从而导致故障。
为此应当充分注意以下几个方面:——印制板上各元器件引脚线长应当尽量短,以增加抗振动能力;——印制板应当竖放并进行加固;——较重的器件应当进行加固;——悬空的引线不宜拉的过紧,以防振动时断裂;——运输机电产品时,应当加强防震措施;——振动场合应用的机电产品,应当采用防震措施。
5 电磁兼容性设计电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。
电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。
电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作,甚至造成电子设备中的某些元器件损害。
因此,对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。
既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作,又要注意电子设备本身不对周围其他设备产生电磁骚扰,影响其他设备正常运行。
例如,国内某厂家生产的二氧化碳激光器刻标机,由于对电磁兼容性设计重视不够,每当二氧化碳激光器刻标机运行时,其周围的计算机等电子设备便无法工作。
这主要是因为二氧化碳激光器刻标机运行时产生的空间电磁辐射干扰所致。
为此应当充分注意以下几个方面。
5.1 电磁兼容性控制计划电磁兼容性控制计划主要包括以下各项:——落实电磁兼容性管理机构的职责、权限和实施计划;——电磁兼容性的预测和分析;——制定项目的电磁兼容性标准;——进行项目的频谱管理;——制定电源、结构、工艺、布局等电磁兼容性的要求;——拟制电磁兼容性试验大纲。
5.2 电磁兼容性设计指标电磁兼容性设计指标可以参照相应的国家标准。
5.3 电磁兼容性设计方法电磁兼容性设计方法主要包括以下各项。
5.3.1 抑制骚扰源抑制骚扰源的主要方法如下:——限制骚扰源的电压、电流变化率;——限制骚扰源的电压、电流幅?;——限制骚扰源的频率;——直流电源的去耦;——交流电源变压器的电磁屏蔽;——对感性负载的骚扰源采取相应措施;——采用独立电源。
5.3.2 切断干扰的耦合通道切断干扰的耦合通道的主要方法如下:——完整的电磁屏蔽以切断空间干扰的耦合通道;——合适频谱的滤波以切断线路传导干扰的耦合通道;——适当的接地以降低地线干扰的耦合通道;——采用适当的导线以传输不同性质的信号;——注意元器件的布局,以降低干扰耦合;——应用布线技术,以降低干扰耦合;——采用电磁、光电、机械等隔离技术,切断干扰的耦合通道。