失效率預計法在產品開發(fā)中的應用

失效率預計法在產品研發(fā)中的應用同長虹1,2黃建龍1李菊生2李炳峰2（1.蘭州理工大學機電學院，蘭州，7300502.蘭州城市學院機械檢測與故障診斷研究所，蘭州,730070）摘要：介紹了失效率預計法的應用特點和方法步驟，并利用失效率預計法對直升飛機升降舵和方向舵控制系統(tǒng)進行了具體應用，結果表明，在重大產品詳細設計研發(fā)階段利用該方法對產品的可靠性進行評價是非常有效的，而且該方法具有一定的通用性，既適用于評價電子產品，也適用于非電子產品。關鍵詞：失效率預計法；直升飛機；伺服系統(tǒng)；可靠性評價分類號：TH113.2:TH391.9文獻表示碼：ATheModelingandSimulatingonPositionControlSystemofaMachineTableTongChang-hong1,2HuangJian-long1HuangXiao-peng1(1.CollegeofMechanical-electricalEngineering,LanzhouUniversityoftechnology,Lanzhou,7300502.Instituteofmechanicaldetectionandfaultdiagnosis，LanzhouCityUniversity,Lanzhou，730070)Abstract:Thefeaturesandapplicationsandprocessofafailureratepredictionmethodwasrepresented.andthefailureratepredictionmethodwasusedtoaservocontrolsystemofanelevatorandrudderforvertiplane.Theresultindicatesthattheevaluationmethodisquiteeffectiveindetaildesignstageofanimportantandlargeproducts,andthemethodcanapplytoevaluatereliabilityofelectronicproductsandnon-electronicproducts.Keywords:failureratepredictionmethod;vertiplane;servosystem;reliabilityevaluation作者簡介：同長虹，男，1963，博士生，教授，主要從事機械設計與設備故障診斷方面的教學及研究工作。地址：蘭州市安寧區(qū)東路622號（培黎校區(qū)）郵編：730070E-mail：tch643@163.com基金項目：甘肅省教育廳基金資助項目(0611A-01)引言逮在產品藥設計輔研格發(fā)過程中，東如何保證產和品的征工作可靠性肺是新產品研丈發(fā)的關鍵，蠶同時也是問撈題的關鍵。壤當產品研制汁工作進行到正詳細設計階據段時，一般沾都需要根據悠設計任務書卷進行可靠性濃論證，驗證赤產品的工作散可靠性是否巧達到了工作道要求，如果慣驗證結果不牲能滿足規(guī)定窮要求時，必膽須進行改進替設計，循環(huán)幣往復，直到鼓滿足要求。紙傳統(tǒng)的做法墻是先設計試聲制，在進行這多次反復的舞試驗和改進儀，直到滿足前設計要求。菜這種方法需權要大量的試折驗成本，很辯不經濟，因篇此，在絲產品研制愚過程中愛，研究一種霉不用實物模遞型試驗就能言科學地預計協(xié)產品可靠性效的方法將是梨很有意義的嘩。浸對于大型重緒要設備，如翅飛機、太空掩飛行器以及神軍用設備這芳個過程狀更約是必不可少索的。輩在研發(fā)過程堵中進行可靠鴉性預計，既綱有利于產品貨研發(fā)，可以勻根據預計結殿果找到產品折的薄弱環(huán)節(jié)死進行改進，肢同時節(jié)省了浸大量的試驗緩投入。漸可靠性預計棗的方法很多芳，如性能參冰數法、數學墓模型法、相炊似預計法等寺，各種方法融各有脖特點，應用理場合也不同綠，這里污主要介紹文失效率預計幣法，又稱為照故障率預計研法易。該方法堤簡單實用釣，而且桌適用于蓬任何傘產品液的可靠性評洋價納。鵝失效率預計藍法的具體步杜驟萌失效率預計透法是在產品如進行到詳細飄設計階段時養(yǎng)對產品可靠菊性進行估算洗的一種有效淘方法。具體診步驟如下者[1]獲根據產品功租能畫出可靠斬性框圖。雞按可靠性框厭圖建立相應塑的數學模型鳳。辨確定方寨框圖中各久元部件或設陜備的工作失炎效率。賀系統(tǒng)可靠性至預計（計算貍）。悠若可靠性不清能滿足要求袍時進行產品魯改進設計。竿其框圖表示像如圖1所示由。叮圖1失效駁率預計法的邊流程圖應用實例覽以直升飛機良升降舵和方雷向舵的操縱挖伺服搜控制系統(tǒng)為棟例，計算并塑評價其系統(tǒng)投的工作可靠燭性。如圖2梢為飛機工作練系統(tǒng)的原理絡圖。朋圖2直升例機升降舵和枝方向舵治的勢工作原理圖棗畫出該液壓霧系統(tǒng)的可靠嫂性框圖，如銷圖3所示。峰圖3可靠襪性框圖積由圖3可以輛看出，各元杯件組成串聯慰系統(tǒng)。其中肚，修伺服閥和作填動筒看起來喘似乎是并聯澆結構，但其咽功能不同，運因此，仍勤應碗作為串聯?；@型。取列出各元部雨件的故障率果，并計算出位系統(tǒng)總故障狂率。各元部米件的故障率戒為常數（由咳統(tǒng)計資料召[2]馳得到），見謀表1。信表1各元唯部件的故障乳率拒元部件名稱島數量丘故障率秋1/h忘總故障率摟1/h抗液壓油箱役截流閥械泵奴快卸接頭霉止回閥忠油濾器舌蓄壓器挺聯軸節(jié)付伺服閥銅作動筒鄙導管與接頭城1茂2艘1更2次2母1躍1巴1邀2兩2販46禁50威15拳1875導120員30術70聞170廢205稠360劇270賓10意50西30結1875灑240鐵60皇70容170幼205冒720先540舅460銀總計抄4420探由于系統(tǒng)為巖串聯系統(tǒng)，棒且各元部件做的故障率經猴統(tǒng)計糧表明蓋為常數，因撓此系統(tǒng)的總役故障率勒為羞計算該系統(tǒng)來工作時的可鏡靠度。如可靠度按直量屬分部計算己公式業(yè)當時間旺=2h時，罵按照百軍民兩用型肺直升機的要康求，允許的曉可靠度為：留，顯然沒有嬸達到設計可餓靠性要求。梨進行改進設茄計。襯改進設計時嗓一般選取鍋對系統(tǒng)粥可靠性影響含最大的元部寸件，適采取的措施怪為：（1）賄設法提高元訂部件的可靠洪性仗；（2）碌采用冗余橫技術懼設計，即并別聯同樣的元繁部件。遷由表1的數鴉據可以看出禿，整個系統(tǒng)惱中懂最薄弱的環(huán)盆節(jié)是泵，其陜故障率所占謝比例最大，顛為1875意/h。但跨目前項泵本身的可蘇靠性善再杜提高仿很難遲。因此，在艇系統(tǒng)中對泵匆環(huán)節(jié)采用冗罪余設計，如將圖2虛線部怨分。統(tǒng)串聯部分工攝作2h的可廁靠度為：癥此時其并聯圾部分的故障季率如表2。蛾表純2敢各寬并聯部分概元部件的故隨障率蒜元部件名稱田數量懸故障率瓦1/h傳總故障率舍1/h貫泵妙快卸接頭濃導管與接頭搖1炕2杏7殃1875蛋120永10只1875愿240菌70痛總計媽2185占并聯部分工蜜作2h的可自靠度為：愛該今后整個前系統(tǒng)工作2易h的可靠度噸為：雪顯然，石改進后可靠終度滿足齡設計妻要求。結論祝在大型或重濁要產品的詳次細設計階段坦，利用失效撇率預計法對屠于產品的可寶靠性進行計眨算，并與設趙計要求的可莊靠性進行比殼較，然后茄做形出可靠性結另論蹦，如果秘可靠性不足賴再棉進行改進設譽計炎，這是導一種非常有陡效的方法。翁該方法無論倘對于電子產嚼品還是非電晨子產品都騰是適受用的，在產藝品設計中徒值得攪推廣利用。參考文獻積[1]王世聽萍勒,隱朱敏波編影著.電子機融械可靠性與偵維修性[M積].北京：儉清華大學出致版社.20想00.葡4,74-撇85柴[2]界盧廷孝等粘編著.可靠把性設計與分棚析[M].旺北京：國防亡工業(yè)出版社容.1995捉.9,7賣8陵-淘100片[3]高社艙生,張玲霞燦.可靠性理丈論與工程應樂用[M].項北京：國防驗工業(yè)出版社敞.頁2002遵,除87妄-100允[4]WA攏LLACE露R.BL貧ISCHK氣ED.N掠.PRAB騎HAKAR劉MURT行HY.Re浸liabi杰lity憐model獸ingp腳redic善tion,僚ando測ptimi都zatio吼