安全管理——技术讲义作业技术34可靠性定义及其度量指标.pdf

安全管理——技术讲义作业技术 34可靠性定义及其 度量指标 【大纲考试内容要求】： 1、了解机械失效三个时期和修理度、有效度、平均无故障工作时刻； 2、熟悉可靠性、故障率、可靠性估量、人机界面设计要点。 【教材内容】： 第四节机械的可靠性设计与修理性设计 一、可靠性定义及其度量指标 (一)可靠性定义 所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时刻内，完成规定功能的能力。 那个地点所说的规定条件包括产品所处的环境条件 (温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨 淋、日晒等)、使用条件(载荷大小和性质、操作者的技术水平等)、修理条件(修理方法、手段、 设备和技术水平等)。在不同规定条件下，产品的可靠性是不同的。 规定时刻是指产品的可靠性与使用时刻的长短有紧密关系，产品随着使用时刻或储存时刻的推 移，性能逐步劣化，可靠性降低。因此，可靠性是时刻的函数。那个地点所规定的时刻是广义的， 能够是时刻，也能够用距离或循环次数等表示。 (二)可靠性度量指标 1．可靠度 可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时刻内完成规定功能的概率。可靠 度是时刻的函数，常用 R(t)表示，称为可靠度函数。 产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估量的。例如，取 N 个产品进行试 验，若在规定时刻 t 内共有Nf(t)个产品出故障，则该产品可靠度的观测值可用下式近似表示： R(t)≈[N—Nf(t)] ／N (4—7) 与可靠度相反的一个参数叫不可靠度。它是系统或产品在规定条件和规定时刻内未完成规定功能 的概率，即发生故障的概率，因此也称累积故障概率。 不可靠度也是时刻的函数，常用 F(t)表示。同样对 N 个产品进行寿命试验，试验到瞬时的故障 数为 Nf(t)，则当 N 足够大时，产品工作到 t 瞬时的不可靠度的观测值 (即累积故障概率)可近似 表示为： F(t)≈Nf(t)／N (4—8) 可靠度数值应依照具体产品的要求来确定，一样原则是依照故障发生后导致事故的后果和经济缺 失而定。 2．故障率(或失效率) 故障率是指工作到 t 时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时刻内发生故障的概率。故障 率也是时刻的函数，记为 γ(t)，称为故障率函数。 产品的故障率是一个条件概率，它表示产品在工作到 t 时刻的条件下，单位时刻内的故障概率。 它反映 t 时刻产品发生故障的速率，称为产品在该时刻的瞬时故障率 γ(t)，适应称故障率。 故障率的观测值等于 N 个产品在 t 时刻后单位时刻内的故障产品数△Nf(t)／△t 与在 t 时刻还 能正常工作的产品数 Ns(t)之比，即： γ(t)＝△Nf(t)／[Ns(t)·△t] (4——9) 故障率(失效率)的常用单位为(1／106h)。 产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的，其故障率随时刻变化的曲线称为寿命的曲 线，也称浴盆曲线，如图 4—6 所示。 由图可见，产品的失效过程可分为以下 3 个时期： (1)早期故障期。产品在使用初期，由于材质、设计、制造、安装及调整等环节造成的缺陷，或 检验疏忽等缘故存在的固有缺陷连续暴露出来，此期间故障率较高，但通过不断的调试和排除故 障，加之相互配合件之间的磨合，使故障率较快地降下来，并逐步趋于稳固运转。 (2)偶发故障期。那个期间的故障率降到最低，且趋向常数，表示产品处于正常工作状态。这段 时刻较长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障是随机的，是偶然缘故引起应力增 加，当应力超过设计规定的额定值时，就可能发生故障。 (3)磨损故障期。那个时期的故障迅速上升，因为产品经长期使用后，由于磨损和老 化，大部分零组部件将接近或达到固有寿命期，因此故障率较高。 3．平均寿命(或平均无故障工作时刻) 对非修理产品称平均寿命，其观测值为产品发生失效前的平均工作时刻，或所有试验产品都观看 到寿命终了时，它们寿命的算术平均值；关于修理产品来说，称平均无故障工作时刻或平均故障 间隔时刻，其观测值等于在使用寿命周期内的某段观看期间累积工作时刻与发生故障次数之比。 4．修理度 修理度是指修理产品发生故障后，在规定条件(备件贮备、修理工具、修理方法及修理技术水平 等)和规定时刻内能修复的概率，它是修理时刻 τ的函数，用M(τ)表示，称为修理度函数。 5．有效度 狭义可靠度R(t)与修理度M(f)的综合称为有效度，也称广义可靠度。其定义是，对修理产品， 在规定的条件下使用，在规定修理条件