二可靠性概论概要课件

,二、可靠性概论（1+2）,了解可靠性研究的意义、基本内容,掌握可靠性定义与可靠度计算,掌握失效率与失效曲线,掌握时间域中的可靠性寿命的计算,掌握维修度与有效度,1.1,产品和系统日益复杂化、高科技,阿波罗卫星据说,由,七百多,万个零,部件组成,二、可靠性概论,1,、可靠性研究的必要性,一个电火花点燃,了飞船座舱的纯,氧，,3,人熏死,载人航天、绕月,探测工程,1.2,产品故障会造成的巨大的损失,二、可靠性概论,经济损失,人员伤亡,国家安全,维修费用,1.3,高可靠性是企业提高核心竞争力的重要保证,日本的汽车、家用电器等产品占领国际市场，主要,原因是产品可靠性高。,美国的康明斯柴油机，大修期为,12000,小时，而我国,柴油机不过,1000,小时就出现故障。,产品或系统对人类的可靠性变得非常重要。,因为人是最容易犯错误的,，排除人易犯错误这一点来说可靠性设计变得很有必要。,二、可靠性概论,1.4,人们对可靠性的要求日益提高,磁粉压机,模具,在人工装磁粉的过程中，液压缸是不能下移的，设计时必须考虑！,我国研究可靠性是从,50,年代末开始的，当时四机部在广,州成立可靠性研究所。,二、可靠性概论,2、可靠性的发展简史,人类制作石器，铁器时代以来，为提高可靠性而做出了大,量辛苦的劳动。,但真正把可靠性作为工学来研究是第二次世界大战时德国,对火箭的诱导装置的可靠性研究。其特点是,用概率这个,数学方式来表示可靠性。,1950,年美国成立了国防部电子设备的可靠性专门工作组。,1963,年英国出版了“可靠性和微电子管”杂志。,二、可靠性概论,3、可靠性工作的基本内容与特点,可靠性技术可分为四个方面：,1,狭义的可靠性技术：,设计制造出故障少的产品,2,维修性技术：,将有故障的产品尽快修理好,3,情报技术：,对数据作统计分析和技术分析,4,可靠性管理技术：,培训工作人员、更新设备等,二、可靠性概论,3、可靠性工作的基本内容与特点,开展可靠性工作的基本内容：,基础工作,可靠性工作,技术理论基础,技术工作,管理工作,基本设备条件,元件可靠性,整机可靠性,应用可靠性,可靠性评价,可靠性标准,国家职能管理,企业职能管理,技术交流工作,可靠性与可靠度的定义,可靠性：,产品在,规定的条件,下和,规定的时间,内完成,规定功能,的能力，称为产品的可靠性。(三个规定、定性）,二、可靠性概论,4、可靠性与可靠度,可靠度：,产品在,规定的条件,下和,规定的时间,内完成,规定功能,的,概率,，称为产品的可靠度。,可靠度包含五个要素：,规定条件：包括使用时的环境条件,和工作条件，,也包括操作技术、维,修方法等条件。,规定时间：产品的工作期限，可用,时间表示，还可用距离、次数等。,规定的功能：指的是产品规格书中,给出的正常工作的性能指标。,对象：元件、系统、设备等。,概率：完成功能的能力大小，可靠,度用,R(t,),表示，它是时间的函数，,又称可靠度函数。,二、可靠性概论,二、可靠性概论,失效概率：,产品在规定的条件和时间内丧失规定功能的概率称为不可靠度，或称为失效概率，记为,F,。,失效概率与失效密度函数的定义,失效密度函数：,对 用时间微分，即时刻 发生失效的密度，可称之为失效密度函数,(,故障密度,),。,f(t),R(t)、F(t,),与,f(t),关系图,t,f(t),t,二、可靠性概论,可靠度、失效概率、失效密度函数的关系,f(t),F(t),R(t),那么：,R(t),=,？,可靠度取值范围:,0R1,失效率定义：,是指产品工作到,t,时刻后，,t,的单位时间内发生失效的概率，记为,(t,),。,二、可靠性概论,5、失效率与失效曲线（自学，page10),失效率曲线：,失效率可用下图失效率曲线来表示。,失效率单位：,%/h,国际上还采用“菲特“（,FIT,）作为高可靠性产品的失效率单位，为,10,-9,/h,。,含义：100万个元件工作1000小时后出现1个失效元件。,二、可靠性概论,(t),(,%/h),T(h),失效率曲线,提问:,物理含义是什么？,二、可靠性概论,失效曲线与失效类型,产品的失效可以分为三种基本类型：,（1）第一种类型 失效率,(t)=,常数;,（2）第二种类型 失效率,(t),随时间而减少;,（3）第三种类型 失效率,(t),随时间而增大.,复杂的大系统来说，其失效率曲线的典型形态如下图所示。此曲线形状似浴盆，故称“浴盆曲线，它代表了系统失效过程的规律。,浴盆曲线：,大多数产品的故障率随时间的变化曲线形似浴盆，称之为浴盆曲线。由于产品故障机理的不同，产品的故障率随时间的变化大致可以分为三个阶段：,二、可靠性概论,产品典型失效率曲线,t,),(,t,l,使用寿命,早期,故障,偶然故障,耗损故障,A,B,规定的,故障率,维修后故障,率下降,调压弹簧疲劳,主阀芯磨损,阻尼孔堵,先导式溢流阀图,锥面有异物,尾锥的设计,调压手柄松,锥面磨损,早期失效期,偶然失效期,损耗失效期,二、可靠性概论,溢流阀失效,二、可靠性概论,6,、可靠性寿命尺度,（自学，page13）,在时间域衡量可靠性,6.1、平均寿命m:,即产品从投入运行到发生故障(失效)的平均工作时间。分不可修性和可修性两种情况,不可修性。,用MTTF(Mean time to failure)表示，指发生故障就不能修理的零部件或系统.从开始使用到发生故障的平均时间，称为平均无故障工作时间。,第,i,个零部件或设备的无故障工作时间，,h,；,测试零部件或设备的总数,可修性。,用MTBF(Mean time between failune)表示，指发生故障经修理或更换零部件后还能继续工作的可修理产品(或系统)。从一次故障到下一次故障的平均时间，称为,平均故障间隔时间。,MTTF与MTBF等效，统称为平均寿命。,二、可靠性概论,t,ij,:第i个产品从j-1次故障到第j次故障工作时间。,n,i,:第i个产品的故障数。,N,:测试产品的总数。,问题：某柱塞泵的,MTBF=,000,小时，是否意味着该泵每工,作,000,小时才出一次故障？,对指数分布：,(t)=,常数,平均寿命与失效率的关系,（4页）,平均寿命(离散）:,如何理解？,二、可靠性概论,产品数为N，共分a组，每组中值为t,i,频数为n,i,.,平均寿命(连续）:,即指数分布的平均寿命,m,为失效率,的倒数。当,t=m=1/,时，,R(t)=e,-1,=0.37.,例,1,：,某产品运行情况：工作,600h,，修理,2h,；工作,800h,，修理,7h,；工作,400h,，修理,3h,；工作,200h,发生故障后停止工作,(,不再修理,),，试求其失效率,与平均寿命MTBF。,二、可靠性概论,解：,6.2、可靠寿命,t,r,:,可靠度等于给定值时的产品寿命称为可靠寿命，记为,t,r,，,可由,R(t,r,)=r,反解求出,。,6.3、中位寿命,可靠度时的可靠寿命又称为中位寿命。,二、可靠性概论,对,=常数的指数分布,R(t,r,)=e,-,tr,=r,可求出：,维修度：,对可以维修的产品，在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率，记为,M(,),式中,修理率。,（条件为依从指数分布）,MTTR=,平均修理间隔时间：,二、可靠性概论,7,、维修度与有效度,（自学，page13）,提高维修度要考虑哪些因素？,设计时要考虑维修性,维修人员熟练的技能,维修工具齐全而良好,备品备件及材料充足,有效度：,指可以维修的产品在某时刻,t,维持其功能的概,率，又称可用率、可利用度，记为,A(t,),可靠度、维修度和有效度之间的关系为:,二、可靠性概论,在时间,t,内不发生故障的概率,在时间,t,内发生故障的概率,在时间,内修好的概率,时间有效率：,用时间的平均数表示的有效度称之。设产品系统发生故障而不能工作的时间为,，能工作的时间为,则时间有效率,为：,若可靠度、维修度分别用指数分布的形式，,则上式可写成,二、可靠性概论,例：有,10,台轴向柱塞泵投入试验，经过实测，它们的失效时间如表,1,所示。,1,、分别求,10,台轴向柱塞泵工作,8000,小时、,9000,小时的可靠度,R(t),、不可靠度,F,(,t),；,2,、求,10,台轴向柱塞泵工作在,80009000,小时之间的失效密度函数,f,(,t),，失效率,(,t),。,被试件,泵,1,泵,2,泵,3,泵,4,泵,5,泵,6,泵,7,泵,8,泵,9,泵,10,失效时间,9500,8600,7400,9800,9400,8300,8800,9100,9900,8500,(,8000)=(5-1)/,(,10-1,),1000,),=4.444410,-4,/h,二、可靠性概论,表1、10台轴向柱塞泵失效时间（单位：小时）,答：,R,(,8000)=(10-1)/10=90%,R,(,9000)=(10-5)/10=50%,F,(,8000)=1-R,(,8000)=10%,F,(,9000)=1-R,(,9000)=50%,f,(8000)=(5-1)/(101000)=410,-4,/h,1、简述可靠性与可靠度的定义？,4、什么是平均无故障工作时间、平均故障间隔时间？,3、产品的失效有哪几种基本类型，说明“浴盆曲线”的含义？,、写出故障率、可靠度及故障密度函数的定义式，推导出三者的关系式，并推导出可靠度与故障率函数的关系式。,5、什么是维修度、有效度？,作 业,6、有10台叶片泵投入试验，经过实测，它们的失效时间如表1所示。、分别求10台叶片泵工作4000小时、5000小时的可靠度R(t)、不可靠度F(t)；、求10台叶片泵工作在4000至5000小时之间的失效密度函数f(t)，失效率(t)。,被试件,泵1,泵2,泵3,泵4,泵5,泵6,泵7,泵8,泵9,泵10,失效时间,5400,4500,3600,5800,5300,4200,4900,5200,4700,3500,表1、10叶片泵失效时间（单位：小时）,