文档介绍：机械可靠性设计
第8、9讲_仪表可靠性设计
讲课内容
1、可靠性设计的原则
2、原器件的筛选与降额设计
3、漂移设计
4、热设计(自学)
5、电磁兼容设计(自学)
仪表是由许多电子元器件及机械零部件组成的,当元器件质量指标较低时,采用提高可靠性的设计方法显得特别重要。
可靠性设计方法包括安全系数与降额使用的选择、冗余设计、,这就是所谓的三防设计与耐环境设计。
随着自控系统的大型化,由变送器、传输线、记录仪、巡回检测装置等构成的多路检测回路需要进行集中控制。这类检测系统往往受周围环境的电磁场干扰,不能稳定工作,因此还要考虑抗电磁干扰的设计。
另外所有的仪表都必须经由包装、运输途径送到用户手中,运输过程则是典型的随机冲击振动。如:汽车在崎岖不平的道路上行驶时,最大冲击力可达到100g。经统计仪表受到20g以下的冲击值的概率为90%。故设计时,就需要考虑耐冲击振动的设计措施,来应付这种高概率的冲击作用。
有些仪表在炎热的环境中,需要采用电扇强行冷却才能正常工作。如果在仪表设计之初就采取一定的措施,即为“热设计”。
概述
第一节可靠性设计的原则
由于产品类型不同,复杂程度不同,各类产品失效模式不同,以及工作条件不同等,产品的可靠性设计内容也不尽相同。具体可靠性设计均应考虑下列一些设计原则。
1、收集可靠性数据,确定可靠性指标
进行产品设计时,应先确定产品的可靠性指标。指标的确定,一是按标准规定,二是由用户提出,三是由设计者提出,四是由各方协商确定。
要求首先收集和掌握国内、外同类产品或相近产品的可靠性数据。
不切实际地追求产品高可靠性指标。就存在能否实现与成本问题。
确定可靠性指标一要切实可行,二要指标先进,有利于促进产品可靠性水平不断提高。
2、考虑明确产品的使用条件及工作环境
因为产品的可靠性,是针对一定的工作条件而言的,这种工作条件包括两个方面:一是使用条件,主要是指现场操作条件及维护条件,二是工作环境条件,包括工作地点的温度、湿度;水分、灰尘、腐蚀介质……等等。
3、系统设计
系统设计首先确定系统的组成及系统类型。当系统类型确定之后,系统可靠性设计方式有两种:一是根据零件(元件)或子系统可靠性预测结果计算系统可靠性指标,即系统可靠性预测,预测结果满足指标要求即可,二是当预测结果没有满足规定的指标时,应进行可靠性分配,把系统的可靠性指标,分配到子系统甚至分配到零件上。
提高系统可靠性,也是从两方面着手,一是采用贮备系统,比如并联系统,表决系统,旁联系统等;二是提高元件或零件的可靠性;实际上采用哪种方法提高系统可靠性要作具体分析,视具体情况而定。
第一节可靠性设计的原则(续)
4、采用标准件,选用外购件
为保证所设计的产品的可靠性高,易于维修,应尽量采用标准化零件。对于外购件、外协件,应选用经过考验的厂家生产的高质量产品,而且对外购件、对外协作要提出可靠性要求,产品进厂时要进行抽验,以确保系统的可靠性。
5、方案简化,结构简单
从可靠性角度出发,产品在满足要求情况下,组成系统的单元越少,结构设计越简单越好。对于新材料、新技术、新结构的应用,要有充分的把握,有的需经过试验并经一段时间试用证明确有保证时,再大批使用。
第一节可靠性设计的原则(续)
6、耐环境设计
所谓耐环境设计,就是研究环境应力的影响,采取提高耐环境应力的能力措施。主要有下面几个方面。
(1)温度影响。比如高温、低温、热冲击、热辐射、温度循环(如四季温差变化)等都会对产品产生热应力的影响。解决温度应力影响所采取的措施称为耐热设计,比如防寒设施,通风冷却,隔热等。
(2)湿度影响。比如湿度,降雨,降雪,雾气,河水,海水,腐蚀性气体等湿度、水分应力影响。
(3)冲击、振动影响。研究冲击、振动产生的原因、影响,设计时采取防止或减少冲击、振动的措施,如用缓冲、减震装置等。
(4)日照,风砂,风力,灰尘等影响。
(5)其他影响。如各种场(电场、磁场、重力场等)的影响及各种辐射作用的影响,
第一节可靠性设计的原则(续)
7、维修性设计
所谓维修性设计,就是在设计时应考虑产品的故障容易发现,易于检查,便于尽快修复,甚至在未出现故障时,就·采取必要的措施加以预防或消除故障于未然。进行维修性设计,主要考虑以下几点,
(1)在满足要求情况下,结构尽量简单。零件数目尽量少,调整环节简便。对于易发生故障件、故障发生影响大或故障部位不易发现处,应设置故障诊断、检测及指示装置,以便能快速判别故障并报警。
(2)可达性设计。即对于容易出故障的部位或零部件,能够容易接近,装拆及更换。
(3)尽可能采用独立的结构单元。分离方便,使整个单元进行迅速更换,这有利于提高设备