15可靠性安全性设计.ppt
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1、5.2 可靠性、安全性设计,5.2.1 可靠性设计 1.可靠性的基本概念,可靠性问题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。,所谓可靠性,是指产品(或系统)在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。 如果产品不能完成规定功能,就称为失效;对于可修复的产品,也可称为故障。失效(或故障)是一种破坏产品(或系统)工作能力的事件,失效(或故障)越频繁,可取性就越低。,产品(或系统)完成规定的功能是相对于规定条件和规定时间而言的。 规定条件是指使用时的应力条件(工作条件)、环境条件和存储时的存储条件等,规定条件不同,产品的可靠性也不同。,可靠性的概念包括产品(或系统)的无故障性和耐久性两方面的含义。
2、 产品的无故障性:是指产品在某一时期内(或某一段工作时间内),连续不断地保持其工作能力的性能。 产品的耐久性:是指产品在整个使用期限内和规定的维修条件下,保持其工作能力的性能。 一般来说,如果不采取维修和预防措施消除故障、恢复其丧失了的工作能力,产品是不能长时期工作的。,完成规定功能就是指能够连续地保持产品(或系统)的工作能力,使各项技术指标符合规定值。,晚酌另赤婿靛芦禹模稽旋卿舅祥猖御准连陌症蓑惊裙浴隶鼎喧蔫腹剥苯软15可靠性安全性设计15可靠性安全性设计,2.保证产品(或系统)可靠性的方法,有三种方法,提高产品的设计 和制造质量,冗余技术,诊断技术,是最根本的方法 它的作用是消除故障或者降
3、低故障率于发生之前。,保证产品可靠性的一种重要方法,它可以在故障发生之后把故障造成的影响掩蔽起来,使产品在一定时间内继续保持工作能力。,是一种暴露法,它可以把已经出现的或即将出现的故障及时暴露出来,以便迅速修复。,贝彤疏悸埠机认传脐舰杨搐朽愿蝶酌赫称盆竭戊籽嗽靛饿粮重殖斥浸谣釜15可靠性安全性设计15可靠性安全性设计,1)提高产品的设计和制造质量,裕度法;对于关键性的产品,可以加大设计的安全系数,以保证一定的可取性储备。,在设计过程中,要进行可靠性分析,估计系统和单元中各种引起失效的可能因素,采取必要的可靠性措施,以降低产品的故障率。这时可以采用可靠性预测的方法,对各种可取性指标进行估计。 制
4、造阶段中的原材料和制造工艺,都要保证完全达到各项设计指标。 可对产品进行可取性试验,以便确定实际产品的可靠性指标。,对于可靠性要求特别高的产品,除采用冗余技术和诊断技术外还可采用下述几种方法。,自动控制:在产品设计中,利用机电一体化技术的优势,使产品(或系统)具有自适应、自调整、自诊断甚至自修复的功能,可以大大提高产品的可靠性。,邓阁刘葛槛蝗惊帽殴闪茅雷完垦贴吹条赊撵石咸晕爪合氯粉蹈讥避缔拟德15可靠性安全性设计15可靠性安全性设计,2)采用冗余技术 冗余技术又称储备技术。它是利用系统的并联模型来提高系统可靠性的一种手段。冗余有工作冗余和后备冗余两类。,工作冗余;又称工作储备或掩蔽储备,是两个
5、或两个以上单元并行工作的并联模型。平时,由各个单元平均负担工作应力,因此工作能力有冗余。只有当所有的单元都失效时系统才失效,如果还有任何一个单元末失效,系统就能可靠地工作,不过这个单元要负担额定的全部工作应力。,后备冗余:又称非工作储备或待机储备。平时只需一个单元工作,另一个单元是冗余的,用于待机备用。这种系统必须设置失效检测与转换装置,不断检测工作单元的工作状态,一旦发现失效就启动转换装置,用后备单元代替失效的工作单元。,霍甩楞请箩氦阎竞疟撤腻吝求硷晾锈酋弘穴际嫁匣践疽溅锣贮钦陇掠跨粳15可靠性安全性设计15可靠性安全性设计,3)采用诊断技术:诊断技术是用来取得有关产品中产生的失效(故障)类
6、型和失效位置信息。它的任务有两个;一是出现故障时,迅速确定故障的种类和位置,以便及时修复。二是在故障尚未发生时,确定产品中有关元器件距离极限状态的程度,查明产品工作能力下降的原因,以便采取维护措施或进行自动调整,防止发生故障。 诊断的过程是;首先对诊断对象进行特定的测试,取得诊断信号(输出参数),再从诊断信号中分离出能表征故障种类和位置的异常性信号,即症兆;最后将症兆与标准数据相比较,确定故障的种类和故障位置。,测试;通常有两种测试,一是在故障出现之后,为了迅速确定故障的种类和位置,对诊断对象进行的试验性测试,这时诊断对象处于非工作状态,这种情况称为诊断测试;二是在故障发生之前,诊断对象处于工
7、作状态,为了预测故障或及时发现故障而进行的在线测试,这种情况称为故障监测。,抑柳颊浪肄择寨睫年妹迎哇尖巾乳敝会黎蒙搁伞薪插山祟壁湖瑰蓄哨官雪15可靠性安全性设计15可靠性安全性设计,症兆:症兆是有助于判断故障种类和故障位置的异常性诊断信号,可分为直接症兆和间接症兆两类。 直接症兆是在检测产品整机的输出参数或可能出现故障的元部件的输出参数时,取得的异常性诊断信号。 间接症兆是从那些与产品工作能力存在函数关系的间接参数中取出的异常性诊断信号。 采用间接症兆进行诊断 主要优点:可以在产品处于工作状态及不作任何拆卸的情况下,评价产品的工作能力。 缺点:间接症兆与产品输出信号之间往往存在某种随机关系,此
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