可靠性技術
???? 可靠性的技術基礎范圍是相當廣泛的,大致分為定性和定量的兩大類方法。
????? 定量化的方法要從故障(失效)的概率分布講起,如何能定量地設計、試驗、控制和管理產品的可靠性。定性方法則是經驗為主,也就是要把過去積累處理失效的經驗設計到產品中,使它具有免故障的能力。定性和定量方法是相輔相成的。可靠性設計和試驗分析技術,其目的是在設計階段預測和預防所有可能發生的故障和隱患,消除于未然,把可靠性設計到產品中去。東莞賽思冷熱沖擊試驗箱事中分析指產品在運行中的故障診斷、檢測,和壽命預測技術,以保持運行的可靠性。事后分析指產品發生故障或失效后的分析,找出產品故障模式的原因,研究預防故障的技術。尤其是事前分析,這便是可靠性研究重點的重點,美國工業中90%的可靠性成本用于設計上,而且在提高可靠性方面已積累了不少經驗和技術,以下作簡單介紹。
一、可靠性設計經驗
(1)選擇設計方案時盡量不采用還不成熟的新系統和零件,盡量采用已有經驗并已標準化的零部件和成熟的技術。
(2)結構簡化,零件數削減。如日本橫河記錄儀表10年中無件數削減30%,大大提高了可靠性。
(3)考慮功能零件的可接近性,采用模塊結構等以利于可維修性。
(4)設置故障監測和診斷裝置。
(5)保證零件部設計裕度(**系數/降額)。
(6)必要時采用功能并聯、冗余技術。如日本的液壓挖掘機等,采用雙泵、雙發動機的冗余設計。
(7)考慮零件的互換性。
(8)失效**設計(Failure Safe),系統某一部分即使發生故障,但使其限制在一定范圍內,不致影響整個系統的功能。
(9)**壽命設計(Safe Life),東莞賽思冷熱沖擊試驗箱保證使用中不發生破壞而充分**的設計。例如對一些重要的**性零件如汽車剎車,轉向機構等要保證在極限條件下不能發生變形、破壞。
(10)防誤操作設計(Fool proof)
(11)加強連接部分的設計分析,例如選定合理的連接、止推方式。考慮防振,防沖擊,對連接條件的確認。
(12)可靠性確認試驗,在沒有現成數據和可用的經驗時,這是**的手段。尤其機械零部件的可靠性預測精度還很低。主要通過試驗確認。
二、可靠性設計輔助措施
為了使設計時能充分地預測和預防故障,把更多的失效經驗設計到產品中,因而必須邦助設計人員掌握充分的故障情報資料和設計依據。采取以下措施:
(1)可靠性檢查表,從可靠性觀點出發,列出設計中應考慮的重點。設計時逐項檢查。考慮預防的對策。
(2)推行FMEA,FTA方法。FMEA(失效模式影響分析)和FTA(故障樹分析)是可靠性分析中的重要手段。FMEA是從零部故障模式入手分析,評定它對整機或系統發生故障的影響程度,以此確定關鍵的零件和故障模式。FTA則是從整機或系統故障開始,逐步分析到基本零件的失效原因。這兩種方法在國外被看作是設計圖紙一樣重要,作為設計的技術標準資料,它收集總結了該種產品所有可能預料到的故障模式和原因。設計者可以較直觀地看到設計中存在的問題。
(3)故障事例集。把過去技術上的失敗和改進的事例作成手冊,供設計者隨進參考。通常用簡圖表示,將故障和改進作對比。對故障的原因、情況附有簡單說明。這手冊是各公司積累的技術財富,視同設計規范同等重要。
(4)數據庫。廣泛有效地收集設計、制造中的失敗和改進經驗,東莞賽思冷熱沖擊試驗箱試驗和實際用的數據形成檢索系統和數據庫,使設計者能超越本單位充分利用別人實踐過的經驗。如電子產品已形成世界性可靠性信息交換網。
(5)設計、試驗規范的不斷充實、改善。從使用實際得來的故障教訓要反饋到設計、試驗方法的改進中,要將這些改進效果作為產品設計規范(包括材料選定,結構形式,許用應力,**系數值)和試驗標準的改進依據,使它們成為設計技術的一部分。隨著可靠性工作開展。必須加強設計、試驗規范的研究,命名如試驗規范的制定要以實地使用條件分析為基礎,要調查出場的回收品和試驗室加速試驗件作對比,計算強化系數。通過失效分析反推,驗證試驗條件是否合適,從而不斷改進試驗方法和標準。因而這些規范都是公司的財富,對外不輕易泄密。如日本小松10年中試驗標準增加三倍,豐田的試驗標準有1500項之多。也可見各公司對試驗的重視程度。
三、加強失效物理技術研究
失效物理是研究故障的原因,材料劣化的機制,缺陷的檢測和消除,壽命預測和強化壽命機理,以及應力分析等技術。對于機械來說,主要研究它的常見失效模式,如蠕變,沖擊振動,疲勞、斷裂、磨損、潤滑、腐蝕等。近年來,失效物理技術日舉國受到各國重視。例如,由美國政府財政授助的機械故障研究小組(MFWG)的影響及大,它有四個技術咨詢委員會:(1)診斷、檢測;(2)故障;(3)設計;(4)現有技術的應用推廣。研究的對象有系統為燃氣輪機,葉片、軸、軸承、齒輪、接頭、鍵槽、轉動件、活塞等。東莞賽思冷熱沖擊試驗箱該小組自60年成立之后,每年召開1~2次的技術討論會,至今已有三十余屆,許多失效預防和檢測技術已投入實用。另外,國外企業都十分重視產品的失效分析工作,千方百計回收失效的零件和殘骸加以分析。目的是找出失效原因,作出合更換改進決策,避免內類事故再發生。因而除各大企業配備有完善的失效分析設施外,還設有公共的失效分析中心。公司和保險機構的技術部門都承擔分析的任務。
總之,為確保產品可靠,少出故障,必須加強故障的事前(設計),事中(運行的故障診斷)和事后(失效分析)的分析研究工作