二、可靠性概论概要

,二、可靠性概论（1+2）,了解牢靠性争论的意义、根本内容,把握牢靠性定义与牢靠度计算,把握失效率与失效曲线,把握时间域中的牢靠性寿命的计算,把握修理度与有效度,1.1 产品和系统日益简单化、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、牢靠性争论的必要性,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,修理费用,1.3 高牢靠性是企业提高核心竞争力的重要保证,日本的汽车、家用电器等产品占据国际市场，主要,缘由是产品牢靠性高。,美国的康明斯柴油机，大修期为12023小时，而我国,柴油机不过1000小时就消失故障。,产品或系统对人类的牢靠性变得特别重要。由于人是最简洁犯错误的，排解人易犯错误这一点来说牢靠性设计变得很有必要。,二、可靠性概论,1.4 人们对牢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，设计时必需考虑！,我国争论牢靠性是从50年月末开头的，当时四机部在广,州成立牢靠性争论所。,二、可靠性概论,2、牢靠性的进展简史,人类制作石器，铁器时代以来，为提高牢靠性而做出了大,量辛苦的劳动。,但真正把牢靠性作为工学来争论是其次次世界大战时德国,对火箭的诱导装置的牢靠性争论。其特点是用概率这个,数学方式来表示牢靠性。,1950年美国成立了国防部电子设备的牢靠性特地工作组。,1963年英国出版了“牢靠性和微电子管”杂志。,二、可靠性概论,3、牢靠性工作的根本内容与特点,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、牢靠性工作的根本内容与特点,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,牢靠性与牢靠度的定义,牢靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的力量，称为产品的牢靠性。(三个规定、定性,二、可靠性概论,4、牢靠性与牢靠度,牢靠度：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，称为产品的牢靠度。,牢靠度包含五个要素：,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：完成功能的力量大小，牢靠,度用R(t)表示，它是时间的函数，,又称牢靠度函数。,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行靠度，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,牢靠度、失效概率、失效密度函数的关系,f(t),F(t),R(t),那么：,R(t),=,？,牢靠度取值范围:,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：失效率可用以下图失效率曲线来表示。,失效率单位：%/h 国际上还承受“菲特“FIT作为高牢靠性产品的失效率单位，为10-9/h。,含义：100万个元件工作1000小时后消失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根本类型：,1第一种类型 失效率(t)=常数;,2其次种类型 失效率(t)随时间而削减;,3第三种类型 失效率(t)随时间而增大.,简单的大系统来说，其失效率曲线的典型形态如以下图所示。此曲线外形似浴盆，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,调压弹簧疲惫,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、牢靠性寿命尺度自学，page13,在时间域衡量牢靠性,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。分不行修性和可修性两种状况,不行修性。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.从开头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连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：某产品运行状况：工作600h，修理2h；工作800h，修理7h；工作400h，修理3h；工作200h发生故障后停顿工作(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、牢靠寿命tr:牢靠度等于给定值时的产品寿命称为牢靠寿命，记为tr，可由R(tr)=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：,修理度：对可以修理的产品，在规定的条件下和规定的时间内完成修理的概率，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、修理度与有效度自学，page13,提高修理度要考虑哪些因素？,设计时要考虑修理性,修理人员娴熟的技能,修理工具齐全而良好,备品备件及材料充分,有效度：指可以修理的产品在某时刻t维持其功能的概,率，又称可用率、可利用度，记为A(t),牢靠度、修理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：,假设牢靠度、修理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小时的牢靠度R(t)、不行靠度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、简述牢靠性与牢靠度的定义？,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根本类型，说明“浴盆曲线”的含义？,、写出故障率、牢靠度及故障密度函数的定义式，推导出三者的关系式，并推导出牢靠度与故障率函数的关系式。,5、什么是修理度、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小时的牢靠度R(t)、不行靠度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,