機電產(chǎn)品的可靠性分析與探討

摘要：對機電產(chǎn)品的可靠性進行了探討。其中包括可靠性設計的目的、元器件的選擇與使用、三防設計、抗震設計、電磁兼容性設計、安全性設計和使用與定期維護等。其目的在于提高機電產(chǎn)品的質量。

關鍵詞：機電產(chǎn)品;可靠性;探討

0 引言

隨著科學技術的迅速發(fā)展，機電產(chǎn)品在國防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、科研和民用等方面的應用種類越來越多，而且都離不開電源技術和其它技術的應用。如果在其應用中忽略了可靠性管理，機電產(chǎn)品的質量也不會得到保證?？煽啃允钱a(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。所以，可靠性是產(chǎn)品質量的時間指標，是產(chǎn)品性能能否在實際使用中得到充分發(fā)揮的關鍵之一。機電產(chǎn)品的可靠性是設計出來的、生產(chǎn)出來的?？煽啃栽O計必須與機電產(chǎn)品的功能設計同步進行。因此，設計人員必須明確可靠性設計的目的并掌握可靠性設計的方法。

下面僅對機電產(chǎn)品的可靠性進行部分簡要探討。

1 可靠性設計

1.1 可靠性設計的目的

可靠性設計的目的一般包括以下幾個方面：

——政治目的任何國家的產(chǎn)品的先進性和可靠性對其國際貿(mào)易、國際聲譽和國際地位都有很大的影響，因此，各國政府都很重視產(chǎn)品的可靠性問題;

——經(jīng)濟目的對銷售而言，產(chǎn)品的質量和可靠性水平是其占領市場份額和獲得信譽的關鍵性因素;對生產(chǎn)而言，生產(chǎn)設備的可靠性故障會影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失;因此，各廠家和用戶都很重視產(chǎn)品的可靠性問題;

——軍事目的軍用設備的可靠性直接關系到戰(zhàn)斗的成敗，人員的傷亡，甚至國家的安全，因此，各國都很重視軍用產(chǎn)品的可靠性問題。

1.2 可靠性設計的指導思想

可靠性設計技術是在產(chǎn)品的設計中采取相應的措施，以提高產(chǎn)品的可靠性并達到可靠性指標的一門技術。為此應當充分注意以下幾個方面：

——充分估計現(xiàn)有的技術水平，盡量采用成熟的、定型的、標準的原材料、元器件、電路和工藝來完成設計;

——準確掌握產(chǎn)品在運輸、儲存和使用中可能遇到的環(huán)境條件，采取相應的可靠性設計技術，以便使產(chǎn)品增強對環(huán)境的適應能力;

——應當充分滿足設計與工藝制造、調(diào)試檢測和維護使用的相互要求;

——可靠性定量活動應當貫穿于產(chǎn)品研制的全過程，包括可靠性分析、預計、論證、指標的確定和分配、設計、制造、調(diào)試檢測和維護使用等;

——重視和加強設計階段的可靠性管理，在設計中，必須貫徹和執(zhí)行可靠性設計的技術標準和規(guī)范、產(chǎn)品可靠性要求事項、可靠性工作計劃和可靠性審查程序等管理措施。

1.3 可靠性與維修性指標的論證和確定

可靠性與維修性指標的論證應當特別注意以下兩個問題：

——被論證的機電產(chǎn)品應該具有哪些可靠性與維修性指標用來表征產(chǎn)品可靠性的數(shù)量特征有很多，對被論證的機電產(chǎn)品應該根據(jù)其用途選用適當?shù)目煽啃耘c維修性指標，例如對可修復的連續(xù)工作的機電產(chǎn)品，應以規(guī)定時間內(nèi)的可靠度或平均無故障工作時間和平均維修時間作為主要可靠性指標;

——決定機電產(chǎn)品可靠性與維修性指標的高低應當根據(jù)使用要求、成本和研制進度來決定機電產(chǎn)品可靠性與維修性指標的高低，例如軍用機電產(chǎn)品的可靠性與維修性指標過低，不僅會喪失戰(zhàn)機，而且還將處于被動挨打狀態(tài);而可靠性與維修性指標過高，不僅會延長研制周期，而且還將增大研制經(jīng)費。

1.4 可靠性指標和性能指標的關系

可靠性指標和性能指標的關系應當特別注意以下3點：

——可靠性是產(chǎn)品質量的時間指標;

——如果達不到可靠性指標的最低要求，性能指標再好也沒有實際使用價值，反之亦然;

——性能指標的裕量是保證可靠性指標的必要條件。

1.5 可靠性增長

任何產(chǎn)品初期的可靠性不可能達到預期的水平，都需要一個經(jīng)過不斷地采取各種糾正措施的增長過程?？煽啃栽鲩L應當把握以下3個主要因素：

——產(chǎn)品的信息反饋，特別應該重視用戶的意見;

——產(chǎn)品可靠性故障的檢測與分析;

——采取相應的糾正措施并進行試驗驗證。

2 元器件的選擇與使用

元器件是機電產(chǎn)品可靠性的基礎之一，很多機電產(chǎn)品的失效是由于元器件的性能和質量問題造成的。例如，國內(nèi)某煉鋼廠用中頻爐熔煉鋼鐵，其中頻電源是利用晶閘管全橋逆變獲得的，每個橋臂上的晶閘管均并有阻容吸收電路。熔煉過程中，由于阻容吸收電路中的電容被擊穿導致晶閘管失去保護而被擊穿，從而造成直通故障和快速熔斷器熔斷，中頻爐斷電，正在熔煉的鋼鐵凝結在爐中，造成極大損失。由此可以看出元器件的選擇與使用的重要性。

2.1 元器件的選用原則

元器件的選用要遵循下述原則：

——根據(jù)產(chǎn)品要實現(xiàn)的功能要求和環(huán)境條件，選用相應種類、型號規(guī)格質量等級的元器件;

——根據(jù)元器件使用時的應力情況，確定元器件的極限值，按降額設計技術選用元器件;

——根據(jù)產(chǎn)品要求的可靠性等級，選用與其適應的并通過國家質量認證合格單位生產(chǎn)的元器件;

——盡量選用標準的、系列化的元器件，重要的關鍵件應選用軍用級以上元器件;

——對非標準的元器件要進行嚴格的驗證，使用時要經(jīng)過批準;

——根據(jù)國家或本單位的元器件優(yōu)選手冊選用。

2.2 器件封裝結構和質量等級的選擇

2.2.1 器件封裝結構的選擇

環(huán)氧樹脂塑封器件為非氣密性結構，易受潮氣、鹽霧和其它腐蝕性氣體的侵蝕而失效。因此，對使用環(huán)境苛刻的產(chǎn)品，應當選用金屬、陶瓷或低熔點玻璃封裝的器件。

2.2.2 質量等級的選擇

質量等級是指元器件裝機使用前，在制造、檢驗和篩選過程中質量的控制等級。我國電子元器件分為A，B，C三個質量層次，每個質量層次包含幾個質量等級，每個質量等級都有相應的質量系數(shù)。

質量等級的選擇原則為：

——對可靠性要求高的產(chǎn)品，優(yōu)先選用通過生產(chǎn)線軍用標準認證并已上QPL(質量認證合格產(chǎn)品目錄)表的元器件;

——關鍵件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件應當選用質量等級高的元器件;

——其它元器件可按其生產(chǎn)執(zhí)行標準，參照國標中質量等級順序選用。

2.3 降額設計

2.3.1 降額設計的依據(jù)

電子元器件在使用或貯存過程中，總存在著某種比較緩慢的物理化學變化。這種變化發(fā)展到一定程度時，會使元器件的特性退化、功能喪失，即失效了。而這種變化的快慢，與溫度和施加在元器件上的應力大小直接相關。為此，應當對元器件實行降額設計。