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可靠性技術(shù)
點(diǎn)擊次數(shù)：1594 發(fā)布時(shí)間：2014-10-28
可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)范圍是相當(dāng)廣泛的，大致分為定性和定量的兩大類(lèi)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(shè)計(jì)、試驗(yàn)、控制和管理產(chǎn)品的可靠性。定性方法則是經(jīng)驗(yàn)為主，也就是要把過(guò)去積累處理失效的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到產(chǎn)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(shè)計(jì)和試驗(yàn)分析技術(shù)，其目的是在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)和預(yù)防所有可能發(fā)生的故障和隱患，消除于未然，把可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去。事中分析指產(chǎn)品在運(yùn)行中的故障診斷、檢測(cè)，和壽命預(yù)測(cè)技術(shù)，以保持運(yùn)行的可靠性。事后分析指產(chǎn)品發(fā)生故障或失效后的分析，找出產(chǎn)品故障模式的原因，研究預(yù)防故障的技術(shù)。尤其是事前分析，這便是可靠性研究重點(diǎn)的重點(diǎn)，美國(guó)工業(yè)中90%的可靠性成本用于設(shè)計(jì)上，而且在提高可靠性方面已積累了不少經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，以下作簡(jiǎn)單介紹。
一、可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
（1）選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)盡量不采用還不成熟的新系統(tǒng)和零件，盡量采用已有經(jīng)驗(yàn)并已標(biāo)準(zhǔn)化的零部件和成熟的技術(shù)。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，零件數(shù)削減。如日本橫河記錄儀表10年中無(wú)件數(shù)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(jié)構(gòu)等以利于可維修性。
（4）設(shè)置故障監(jiān)測(cè)和診斷裝置。
（5）保證零件部設(shè)計(jì)裕度（安全系數(shù)/降額）。
（6）必要時(shí)采用功能并聯(lián)、冗余技術(shù)。如日本的液壓挖掘機(jī)等，采用雙泵、雙發(fā)動(dòng)機(jī)的冗余設(shè)計(jì)。
（7）考慮零件的互換性。
（8）失效安全設(shè)計(jì)（Failure Safe），系統(tǒng)某一部分即使發(fā)生故障，但使其限制在一定范圍內(nèi)，不致影響整個(gè)系統(tǒng)的功能。
（9）安全壽命設(shè)計(jì)（Safe Life），保證使用中不發(fā)生破壞而充分安全的設(shè)計(jì)。例如對(duì)一些重要的安全性零件如汽車(chē)剎車(chē)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等要保證在極限條件下不能發(fā)生變形、破壞。
（10）防誤操作設(shè)計(jì)（Fool proof）
（11）加強(qiáng)連接部分的設(shè)計(jì)分析，例如選定合理的連接、止推方式?？紤]防振，防沖擊，對(duì)連接條件的確認(rèn)。
（12）可靠性確認(rèn)試驗(yàn)，在沒(méi)有現(xiàn)成數(shù)據(jù)和可用的經(jīng)驗(yàn)時(shí)，這是*的手段。尤其機(jī)械零部件的可靠性預(yù)測(cè)精度還很低。主要通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)。
二、可靠性設(shè)計(jì)輔助措施
為了使設(shè)計(jì)時(shí)能充分地預(yù)測(cè)和預(yù)防故障，把更多的失效經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中，因而必須邦助設(shè)計(jì)人員掌握充分的故障情報(bào)資料和設(shè)計(jì)依據(jù)。采取以下措施：
（1）可靠性檢查表，從可靠性觀點(diǎn)出發(fā)，列出設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)逐項(xiàng)檢查。考慮預(yù)防的對(duì)策。
（2）推行FMEA，F(xiàn)TA方法。FMEA（失效模式影響分析）和FTA（故障樹(shù)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(píng)定它對(duì)整機(jī)或系統(tǒng)發(fā)生故障的影響程度，以此確定關(guān)鍵的零件和故障模式。FTA則是從整機(jī)或系統(tǒng)故障開(kāi)始，逐步分析到基本零件的失效原因。這兩種方法在國(guó)外被看作是設(shè)計(jì)圖紙一樣重要，作為設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)資料，它收集總結(jié)了該種產(chǎn)品所有可能預(yù)料到的故障模式和原因。設(shè)計(jì)者可以較直觀地看到設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。
（3）故障事例集。把過(guò)去技術(shù)上的失敗和改進(jìn)的事例作成手冊(cè)，供設(shè)計(jì)者隨進(jìn)參考。通常用簡(jiǎn)圖表示，將故障和改進(jìn)作對(duì)比。對(duì)故障的原因、情況附有簡(jiǎn)單說(shuō)明。這手冊(cè)是各公司積累的技術(shù)財(cái)富，視同設(shè)計(jì)規(guī)范同等重要。
（4）數(shù)據(jù)庫(kù)。廣泛有效地收集設(shè)計(jì)、制造中的失敗和改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)和實(shí)際用的數(shù)據(jù)形成檢索系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，使設(shè)計(jì)者能超越本單位充分利用別人實(shí)踐過(guò)的經(jīng)驗(yàn)。如電子產(chǎn)品已形成世界性可靠性信息交換網(wǎng)。
（5）設(shè)計(jì)、試驗(yàn)規(guī)范的不斷充實(shí)、改善。從使用實(shí)際得來(lái)的故障教訓(xùn)要反饋到設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法的改進(jìn)中，要將這些改進(jìn)效果作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范（包括材料選定，結(jié)構(gòu)形式，許用應(yīng)力，安全系數(shù)值）和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)依據(jù)，使它們成為設(shè)計(jì)技術(shù)的一部分。隨著可靠性工作開(kāi)展。必須加強(qiáng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)規(guī)范的研究，命名如試驗(yàn)規(guī)范的制定要以實(shí)地使用條件分析為基礎(chǔ)，要調(diào)查出場(chǎng)的回收品和試驗(yàn)室加速試驗(yàn)件作對(duì)比，計(jì)算強(qiáng)化系數(shù)。通過(guò)失效分析反推，驗(yàn)證試驗(yàn)條件是否合適，從而不斷改進(jìn)試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。因而這些規(guī)范都是公司的財(cái)富，對(duì)外不輕易泄密。如日本小松10年中試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)增加三倍，豐田的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有1500項(xiàng)之多。也可見(jiàn)各公司對(duì)試驗(yàn)的重視程度。
三、加強(qiáng)失效物理技術(shù)研究
失效物理是研究故障的原因，材料劣化的機(jī)制，缺陷的檢測(cè)和消除，壽命預(yù)測(cè)和強(qiáng)化壽命機(jī)理，以及應(yīng)力分析等技術(shù)。對(duì)于機(jī)械來(lái)說(shuō)，主要研究它的常見(jiàn)失效模式，如蠕變，沖擊振動(dòng)，疲勞、斷裂、磨損、潤(rùn)滑、腐蝕等。近年來(lái)，失效物理技術(shù)日舉國(guó)受到各國(guó)重視。例如，由美國(guó)政府財(cái)政授助的機(jī)械故障研究小組（MFWG）的影響及大，它有四個(gè)技術(shù)咨詢(xún)委員會(huì)：（1）診斷、檢測(cè)；（2）故障；（3）設(shè)計(jì)；（4）現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用推廣。研究的對(duì)象有系統(tǒng)為燃?xì)廨啓C(jī)，葉片、軸、軸承、齒輪、接頭、鍵槽、轉(zhuǎn)動(dòng)件、活塞等。該小組自60年成立之后，每年召開(kāi)1～2次的技術(shù)討論會(huì)，至今已有三十余屆，許多失效預(yù)防和檢測(cè)技術(shù)已投入實(shí)用。另外，國(guó)外企業(yè)都十分重視產(chǎn)品的失效分析工作，千方百計(jì)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(jìn)決策，避免內(nèi)類(lèi)事故再發(fā)生。因而除各大企業(yè)配備有完善的失效分析設(shè)施外，還設(shè)有公共的失效分析中心。公司和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的技術(shù)部門(mén)都承擔(dān)分析的任務(wù)。
總之，為確保產(chǎn)品可靠，少出故障，必須加強(qiáng)故障的事前（設(shè)計(jì)），事中（運(yùn)行的故障診斷）和事后（失效分析）的分析研究工作