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(jìn)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(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機電產(chǎn)品;可靠性;探討

0 引言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機電產(chǎn)品在國防、工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)、科研和民用等方面的應用種類(lèi)越來(lái)越多，而且都離不開(kāi)電源技術(shù)和其它技術(shù)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(zhì)量也不會(huì )得到保證?？煽啃允钱a(chǎn)品在規定條件下和規定時(shí)間內，完成規定功能的能力。所以，可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的時(shí)間指標，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。機電產(chǎn)品的可靠性是設計出來(lái)的、生產(chǎn)出來(lái)的?？煽啃栽O計必須與機電產(chǎn)品的功能設計同步進(jìn)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(jìn)行部分簡(jiǎn)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(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(wèn)題;

——經(jīng)濟目的對銷(xiāo)售而言，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性水平是其占領(lǐng)市場(chǎng)份額和獲得信譽(yù)的關(guān)鍵性因素;對生產(chǎn)而言，生產(chǎn)設備的可靠性故障會(huì )影響生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失;因此，各廠(chǎng)家和用戶(hù)都很重視產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題;

——軍事目的軍用設備的可靠性直接關(guān)系到戰斗的成敗，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(wèn)題。

1.2 可靠性設計的指導思想

可靠性設計技術(shù)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(mén)技術(shù)。為此應當充分注意以下幾個(gè)方面：

——充分估計現有的技術(shù)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(lái)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(shù)，以便使產(chǎn)品增強對環(huán)境的適應能力;

——應當充分滿(mǎn)足設計與工藝制造、調試檢測和維護使用的相互要求;

——可靠性定量活動(dòng)應當貫穿于產(chǎn)品研制的全過(guò)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，必須貫徹和執行可靠性設計的技術(shù)標準和規范、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(gè)問(wèn)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(lái)表征產(chǎn)品可靠性的數量特征有很多，對被論證的機電產(chǎn)品應該根據其用途選用適當的可靠性與維修性指標，例如對可修復的連續工作的機電產(chǎn)品，應以規定時(shí)間內的可靠度或平均無(wú)故障工作時(shí)間和平均維修時(shí)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使用要求、成本和研制進(jìn)度來(lái)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(guò)低，不僅會(huì )喪失戰機，而且還將處于被動(dòng)挨打狀態(tài);而可靠性與維修性指標過(guò)高，不僅會(huì )延長(cháng)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(guān)系

可靠性指標和性能指標的關(guān)系應當特別注意以下3點(diǎn)：

——可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的時(shí)間指標;

——如果達不到可靠性指標的最低要求，性能指標再好也沒(méi)有實(shí)際使用價(jià)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(cháng)

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(gè)經(jīng)過(guò)不斷地采取各種糾正措施的增長(cháng)過(guò)程?？煽啃栽鲩L(cháng)應當把握以下3個(gè)主要因素：

——產(chǎn)品的信息反饋，特別應該重視用戶(hù)的意見(jiàn);

——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(jìn)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(zhì)量問(wèn)題造成的。例如，國內某煉鋼廠(chǎng)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(guò)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：

——根據產(chǎn)品要實(shí)現的功能要求和環(huán)境條件，選用相應種類(lèi)、型號規格質(zhì)量等級的元器件;

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

——根據產(chǎn)品要求的可靠性等級，選用與其適應的并通過(guò)國家質(zhì)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(guān)鍵件應選用軍用級以上元器件;

——對非標準的元器件要進(jìn)行嚴格的驗證，使用時(shí)要經(jīng)過(guò)批準;

——根據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(zhì)量等級的選擇

2.2.1 器件封裝結構的選擇

環(huán)氧樹(shù)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(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使用前，在制造、檢驗和篩選過(guò)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)量等級都有相應的質(zhì)量系數。

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(guò)生產(chǎn)線(xiàn)軍用標準認證并已上QPL(質(zhì)量認證合格產(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當選用質(zhì)量等級高的元器件;

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

2.3 降額設計

2.3.1 降額設計的依據

電子元器件在使用或貯存過(guò)程中，總存在著(zhù)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(huì )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(guān)。為此，應當對元器件實(shí)行降額設計。