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(jì)的目的、元器件的選擇與使用、三防設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)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?？煽啃允钱a(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)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(shí)間指標(biāo)，是產(chǎn)品性能能否在實(shí)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(jì)出來的、生產(chǎn)出來的?？煽啃栽O(shè)計(jì)必須與機(jī)電產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。因此，設(shè)計(jì)人員必須明確可靠性設(shè)計(jì)的目的并掌握可靠性設(shè)計(jì)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(jì)

1.1 可靠性設(shè)計(jì)的目的

可靠性設(shè)計(jì)的目的一般包括以下幾個(gè)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(yù)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(yù)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(jì)的指導(dǎo)思想

可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(gè)方面：

——充分估計(jì)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(jì);

——準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品在運(yùn)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(jì)技術(shù)，以便使產(chǎn)品增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)能力;

——應(yīng)當(dāng)充分滿足設(shè)計(jì)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(jì)、論證、指標(biāo)的確定和分配、設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試檢測和維護(hù)使用等;

——重視和加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段的可靠性管理，在設(shè)計(jì)中，必須貫徹和執(zhí)行可靠性設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、產(chǎn)品可靠性要求事項(xiàng)、可靠性工作計(jì)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(gè)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(shí)間內(nèi)的可靠度或平均無故障工作時(shí)間和平均維修時(shí)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(fèi)。

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(diǎn)：

——可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的時(shí)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(shí)際使用價(jià)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(gè)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(yīng)當(dāng)把握以下3個(gè)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(yàn)驗(yàn)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(gè)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(shí)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(shí)的應(yīng)力情況，確定元器件的極限值，按降額設(shè)計(jì)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(yàn)證，使用時(shí)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(diǎn)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(yàn)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(gè)質(zhì)量層次，每個(gè)質(zhì)量層次包含幾個(gè)質(zhì)量等級，每個(gè)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(jì)

2.3.1 降額設(shè)計(jì)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(shí)，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(shí)行降額設(shè)計(jì)。