機(jī)電產(chǎn)品的可靠性分析

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

關(guān)鍵詞：機(jī)電產(chǎn)品;可靠性;探討

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)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(yīng)用種類越來越多，而且都離不開電源技術(shù)和其它技術(shù)的應(yīng)用。如果在其應(yīng)用中忽略了可靠性管理，機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量也不會得到保證。可靠性是產(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(zhì)量的時間指標(biāo)，是產(chǎn)品性能能否在實際使用中得到充分發(fā)揮的關(guān)鍵之一。機(jī)電產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的、生產(chǎn)出來的。可靠性設(shè)計必須與機(jī)電產(chǎn)品的功能設(shè)計同步進(jìn)行。因此，設(shè)計人員必須明確可靠性設(shè)計的目的并掌握可靠性設(shè)計的方法。

下面僅對機(jī)電產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行部分簡要探討。

1 可靠性設(shè)計

1.1 可靠性設(shè)計的目的

可靠性設(shè)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(jìn)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(jì)目的對銷售而言，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平是其占領(lǐng)市場份額和獲得信譽的關(guān)鍵性因素;對生產(chǎn)而言，生產(chǎn)設(shè)備的可靠性故障會影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟(jì)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(shè)備的可靠性直接關(guān)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(shè)計的指導(dǎo)思想

可靠性設(shè)計技術(shù)是在產(chǎn)品的設(shè)計中采取相應(yīng)的措施，以提高產(chǎn)品的可靠性并達(dá)到可靠性指標(biāo)的一門技術(shù)。為此應(yīng)當(dāng)充分注意以下幾個方面：

——充分估計現(xiàn)有的技術(shù)水平，盡量采用成熟的、定型的、標(biāo)準(zhǔn)的原材料、元器件、電路和工藝來完成設(shè)計;

——準(zhǔn)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(yīng)的可靠性設(shè)計技術(shù)，以便使產(chǎn)品增強對環(huán)境的適應(yīng)能力;

——應(yīng)當(dāng)充分滿足設(shè)計與工藝制造、調(diào)試檢測和維護(hù)使用的相互要求;

——可靠性定量活動應(yīng)當(dāng)貫穿于產(chǎn)品研制的全過程，包括可靠性分析、預(yù)計、論證、指標(biāo)的確定和分配、設(shè)計、制造、調(diào)試檢測和維護(hù)使用等;

——重視和加強設(shè)計階段的可靠性管理，在設(shè)計中，必須貫徹和執(zhí)行可靠性設(shè)計的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)的論證和確定

可靠性與維修性指標(biāo)的論證應(yīng)當(dāng)特別注意以下兩個問題：

——被論證的機(jī)電產(chǎn)品應(yīng)該具有哪些可靠性與維修性指標(biāo)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(jī)電產(chǎn)品應(yīng)該根據(jù)其用途選用適當(dāng)?shù)目煽啃耘c維修性指標(biāo)，例如對可修復(fù)的連續(xù)工作的機(jī)電產(chǎn)品，應(yīng)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(biāo);

——決定機(jī)電產(chǎn)品可靠性與維修性指標(biāo)的高低應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用要求、成本和研制進(jìn)度來決定機(jī)電產(chǎn)品可靠性與維修性指標(biāo)的高低，例如軍用機(jī)電產(chǎn)品的可靠性與維修性指標(biāo)過低，不僅會喪失戰(zhàn)機(jī)，而且還將處于被動挨打狀態(tài);而可靠性與維修性指標(biāo)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(biāo)和性能指標(biāo)的關(guān)系

可靠性指標(biāo)和性能指標(biāo)的關(guān)系應(yīng)當(dāng)特別注意以下3點：

——可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的時間指標(biāo);

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

——性能指標(biāo)的裕量是保證可靠性指標(biāo)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(dá)到預(yù)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。可靠性增長應(yīng)當(dāng)把握以下3個主要因素：

——產(chǎn)品的信息反饋，特別應(yīng)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(yīng)的糾正措施并進(jìn)行試驗驗證。

2 元器件的選擇與使用

元器件是機(jī)電產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)之一，很多機(jī)電產(chǎn)品的失效是由于元器件的性能和質(zhì)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(dǎo)致晶閘管失去保護(hù)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(jié)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(yīng)種類、型號規(guī)格質(zhì)量等級的元器件;

——根據(jù)元器件使用時的應(yīng)力情況，確定元器件的極限值，按降額設(shè)計技術(shù)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(yīng)的并通過國家質(zhì)量認(rèn)證合格單位生產(chǎn)的元器件;

——盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、系列化的元器件，重要的關(guān)鍵件應(yīng)選用軍用級以上元器件;

——對非標(biāo)準(zhǔn)的元器件要進(jìn)行嚴(yán)格的驗證，使用時要經(jīng)過批準(zhǔn);

——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(jié)構(gòu)和質(zhì)量等級的選擇

2.2.1 器件封裝結(jié)構(gòu)的選擇

環(huán)氧樹脂塑封器件為非氣密性結(jié)構(gòu)，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(yīng)當(dāng)選用金屬、陶瓷或低熔點玻璃封裝的器件。

2.2.2 質(zhì)量等級的選擇

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

質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證并已上QPL(質(zhì)量認(rèn)證合格產(chǎn)品目錄)表的元器件;

——關(guān)鍵件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件應(yīng)當(dāng)選用質(zhì)量等級高的元器件;

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

2.3 降額設(shè)計

2.3.1 降額設(shè)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(xué)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(yīng)力大小直接相關(guān)。為此，應(yīng)當(dāng)對元器件實行降額設(shè)計。