1、第二章第二章設(shè)備的可靠性和維修性設(shè)備的可靠性和維修性 強(qiáng)調(diào)設(shè)備的可靠性和維修性是基于現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要強(qiáng)調(diào)設(shè)備的可靠性和維修性是基于現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，原因有二：，原因有二： 一是現(xiàn)代化設(shè)備性能高、構(gòu)造復(fù)雜，確保可靠性的必一是現(xiàn)代化設(shè)備性能高、構(gòu)造復(fù)雜，確?？煽啃缘谋匾燥@著增加：二是隨著設(shè)備向自動(dòng)化方向發(fā)展，新技術(shù)要性顯著增加：二是隨著設(shè)備向自動(dòng)化方向發(fā)展，新技術(shù)被不斷地采用和推廣，進(jìn)行設(shè)備可靠性的研究有了可能。被不斷地采用和推廣，進(jìn)行設(shè)備可靠性的研究有了可能。 設(shè)備可靠性、維修性三大影響因素：設(shè)備可靠性、維修性三大影響因素： 1 1、固有因素、固有因素 設(shè)備本身在設(shè)計(jì)、制造時(shí)已經(jīng)決定了內(nèi)在的、

2、固有的設(shè)備本身在設(shè)計(jì)、制造時(shí)已經(jīng)決定了內(nèi)在的、固有的可靠性和維修性可靠性和維修性 2 2、人為因素、人為因素 設(shè)備在使用、維修過(guò)程中，操作人員與維修人員對(duì)設(shè)設(shè)備在使用、維修過(guò)程中，操作人員與維修人員對(duì)設(shè)備可靠性，維修性有所影響備可靠性，維修性有所影響 3 3、環(huán)境因素、環(huán)境因素 設(shè)備所處的環(huán)境條件對(duì)設(shè)備可靠性、維修性的影響。設(shè)備所處的環(huán)境條件對(duì)設(shè)備可靠性、維修性的影響。 一、設(shè)備可靠性一、設(shè)備可靠性 1 1、可靠性、可靠性 設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成規(guī)定動(dòng)能設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成規(guī)定動(dòng)能的性能才干）。的性能才干）。 規(guī)定的條件主要包括三種：規(guī)定的條件主要包括三種：

3、1 1環(huán)境條件：溫度、濕度、腐蝕性灰塵和氣體、振環(huán)境條件：溫度、濕度、腐蝕性灰塵和氣體、振動(dòng)、沖擊、地理等動(dòng)、沖擊、地理等 2 2使用條件：連續(xù)生產(chǎn)、間斷生產(chǎn)和滿載、輕載等使用條件：連續(xù)生產(chǎn)、間斷生產(chǎn)和滿載、輕載等 3 3維護(hù)保養(yǎng)條件：操作者的技術(shù)熟練程度維護(hù)保養(yǎng)條件：操作者的技術(shù)熟練程度 規(guī)定的功能：明確的功能指標(biāo)，明確地發(fā)生故障或不規(guī)定的功能：明確的功能指標(biāo)，明確地發(fā)生故障或不能正常工作的界限。能正常工作的界限。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、可靠度、可靠度表示可靠性的尺度表示可靠性的尺度 用來(lái)表示設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，毫無(wú)用來(lái)表示設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，毫

4、無(wú)故障地執(zhí)行其規(guī)定功能的概率。故障地執(zhí)行其規(guī)定功能的概率。 簡(jiǎn)單說(shuō)，就是研究對(duì)象在一定條件下不發(fā)生故障的概簡(jiǎn)單說(shuō)，就是研究對(duì)象在一定條件下不發(fā)生故障的概率。率。 可靠度一般以時(shí)間函數(shù)來(lái)表示，稱為可靠度函數(shù)可靠度一般以時(shí)間函數(shù)來(lái)表示，稱為可靠度函數(shù)R(t)R(t)。Y=R(t)Y=R(t)曲線稱為可靠度曲線。曲線稱為可靠度曲線。 R(t)=P(Tt) 0 R(t)=P(Tt) 0R(t)R(t)1 1 T T設(shè)備的實(shí)際壽命設(shè)備的實(shí)際壽命 t t某一規(guī)定的時(shí)間規(guī)定壽命）某一規(guī)定的時(shí)間規(guī)定壽命） 2.1 2.1 基本概念基本概念 二、設(shè)備的故障及相關(guān)概念二、設(shè)備的故障及相關(guān)概念 1 1、故障定義、故

5、障定義 故障：設(shè)備系統(tǒng)或零部件喪失其規(guī)定的功能的狀故障：設(shè)備系統(tǒng)或零部件喪失其規(guī)定的功能的狀態(tài)。態(tài)。 注意：設(shè)備故障狀態(tài)只有在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下才能顯現(xiàn)。注意：設(shè)備故障狀態(tài)只有在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下才能顯現(xiàn)。 異常、缺陷異常、缺陷 異常、缺陷是尚未發(fā)生故障，但已超出了正常狀態(tài)，異常、缺陷是尚未發(fā)生故障，但已超出了正常狀態(tài)，往往不久就會(huì)發(fā)展成故障，也成為故障前狀態(tài)。往往不久就會(huì)發(fā)展成故障，也成為故障前狀態(tài)。 2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、設(shè)備故障分類、設(shè)備故障分類 1 1按故障發(fā)生的速度分類按故障發(fā)生的速度分類 突發(fā)性故障突發(fā)性故障 由于各種不利因素和偶然的外界影響的共同作用由于各種不利因素和偶然的外

6、界影響的共同作用超出了設(shè)備所能承受的限度而突然發(fā)生的故障。超出了設(shè)備所能承受的限度而突然發(fā)生的故障。 特點(diǎn)是無(wú)明顯征兆，突然發(fā)生，依靠事前檢查或監(jiān)視特點(diǎn)是無(wú)明顯征兆，突然發(fā)生，依靠事前檢查或監(jiān)視不能預(yù)知。不能預(yù)知。 漸發(fā)性故障漸發(fā)性故障 由于各種影響因素的作用使設(shè)備的初始參數(shù)逐漸由于各種影響因素的作用使設(shè)備的初始參數(shù)逐漸劣化、衰減過(guò)程逐漸發(fā)展而引起的故障。劣化、衰減過(guò)程逐漸發(fā)展而引起的故障。 特點(diǎn)是一般有明顯征兆，可早期發(fā)現(xiàn)。特點(diǎn)是一般有明顯征兆，可早期發(fā)現(xiàn)。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2按故障發(fā)生的后果分類按故障發(fā)生的后果分類 功能故障功能故障 設(shè)備不能繼續(xù)完成自己規(guī)定功能的故障。

7、設(shè)備不能繼續(xù)完成自己規(guī)定功能的故障。 往往由于個(gè)別零件損壞造成。往往由于個(gè)別零件損壞造成。 參數(shù)故障參數(shù)故障 設(shè)備的工作參數(shù)不能保持在允許范圍內(nèi)的故障。設(shè)備的工作參數(shù)不能保持在允許范圍內(nèi)的故障。 屬漸發(fā)性的，一般不妨礙設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，但影響產(chǎn)品的屬漸發(fā)性的，一般不妨礙設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，但影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。加工質(zhì)量。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3按故障的損傷程度分類按故障的損傷程度分類 允許故障允許故障 損傷可以容忍，不會(huì)引起嚴(yán)重后果的故障。損傷可以容忍，不會(huì)引起嚴(yán)重后果的故障。 不允許故障不允許故障 由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，制造裝配質(zhì)量不合格，違由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，制造裝配質(zhì)量不合格，違反操作規(guī)

8、程所造成的故障。反操作規(guī)程所造成的故障。 4 4按故障的易見性分類按故障的易見性分類 明顯安全性故障明顯安全性故障 可能直接危及作業(yè)安全的故障?？赡苤苯游＜白鳂I(yè)安全的故障。 明顯使用性故障明顯使用性故障 對(duì)使用能力或完成作業(yè)任務(wù)有直接影響的故障。對(duì)使用能力或完成作業(yè)任務(wù)有直接影響的故障。2.1 2.1 基本概念基本概念 明顯非使用性故障明顯非使用性故障 對(duì)使用能力或完成作業(yè)任務(wù)沒有不利的直接影響對(duì)使用能力或完成作業(yè)任務(wù)沒有不利的直接影響的故障。的故障。 隱蔽安全性故障隱蔽安全性故障 同另一故障明顯功能故障結(jié)合后會(huì)危及作業(yè)同另一故障明顯功能故障結(jié)合后會(huì)危及作業(yè)安全的隱蔽功能故障。安全的隱蔽功能故

9、障。 隱蔽經(jīng)濟(jì)性故障隱蔽經(jīng)濟(jì)性故障 同另一故障明顯功能故障結(jié)合后不會(huì)產(chǎn)生安同另一故障明顯功能故障結(jié)合后不會(huì)產(chǎn)生安全性后果，但有經(jīng)濟(jì)性后果影響的故障。全性后果，但有經(jīng)濟(jì)性后果影響的故障。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、設(shè)備故障的典型模式、設(shè)備故障的典型模式 1 1故障模式含義故障模式含義 故障的主要特征即故障的表現(xiàn)形式。故障的主要特征即故障的表現(xiàn)形式。 2 2常見的故障模式常見的故障模式 異常振動(dòng)、磨損、疲勞、裂紋、破裂、過(guò)度變形、腐異常振動(dòng)、磨損、疲勞、裂紋、破裂、過(guò)度變形、腐蝕、剝離、滲漏、堵塞、松弛、熔融、蒸發(fā)、絕緣劣化蝕、剝離、滲漏、堵塞、松弛、熔融、蒸發(fā)、絕緣劣化、異常聲響、

10、油質(zhì)劣化、材質(zhì)劣化、粘合及其他。、異常聲響、油質(zhì)劣化、材質(zhì)劣化、粘合及其他。 回轉(zhuǎn)機(jī)械的主要故障模式：異常振動(dòng)、磨損、異常聲回轉(zhuǎn)機(jī)械的主要故障模式：異常振動(dòng)、磨損、異常聲響、裂紋、疲勞。響、裂紋、疲勞。 靜止設(shè)備的主要故障模式：腐蝕、裂紋、滲漏。靜止設(shè)備的主要故障模式：腐蝕、裂紋、滲漏。2.1 2.1 基本概念基本概念 4 4、故障的發(fā)生機(jī)理、故障的發(fā)生機(jī)理 形成故障源的原因；形成故障源的原因； 誘發(fā)零部件、設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障的物理、化學(xué)、電學(xué)誘發(fā)零部件、設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障的物理、化學(xué)、電學(xué)與機(jī)械學(xué)過(guò)程；與機(jī)械學(xué)過(guò)程； 設(shè)備的某種故障在達(dá)到表面化之前，其內(nèi)部的演變過(guò)設(shè)備的某種故障在達(dá)到表面化之前，

11、其內(nèi)部的演變過(guò)程及其因果原理。程及其因果原理。 1 1設(shè)計(jì)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 應(yīng)力過(guò)高，應(yīng)力集中，資料、配合、潤(rùn)滑方式選用不應(yīng)力過(guò)高，應(yīng)力集中，資料、配合、潤(rùn)滑方式選用不當(dāng)，對(duì)使用條件、環(huán)境影響考慮不周。當(dāng)，對(duì)使用條件、環(huán)境影響考慮不周。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2原材料缺陷原材料缺陷 材料不符合技術(shù)條件，鑄鍛件缺陷，熱處理變形，熱材料不符合技術(shù)條件，鑄鍛件缺陷，熱處理變形，熱處理缺陷等。處理缺陷等。 3 3制造缺陷制造缺陷 切削、壓力加工和裝配缺陷，熱處理、焊接和電鍍?nèi)鼻邢?、壓力加工和裝配缺陷，熱處理、焊接和電鍍?nèi)毕?，混料，熱?yīng)力，管理混亂等。陷，混料，熱應(yīng)力，管理混亂等。 4 4運(yùn)轉(zhuǎn)

12、缺陷運(yùn)轉(zhuǎn)缺陷 過(guò)載，過(guò)熱，腐蝕，潤(rùn)滑不良，漏電，操作失誤，維過(guò)載，過(guò)熱，腐蝕，潤(rùn)滑不良，漏電，操作失誤，維護(hù)和修理不當(dāng)?shù)?。護(hù)和修理不當(dāng)?shù)取?.1 2.1 基本概念基本概念 三、有關(guān)設(shè)備可靠性的幾個(gè)函數(shù)三、有關(guān)設(shè)備可靠性的幾個(gè)函數(shù) 1 1、可靠度函數(shù)、可靠度函數(shù) R(t)=P(Tt) R(t)=P(Tt) 2 2、累積故障密度函數(shù)、累積故障密度函數(shù)F(t)F(t) 表示在一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)備發(fā)生故障的概率。表示在一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)備發(fā)生故障的概率。 F(t)=P(T F(t)=P(Tt) 0t) 0F(t)F(t)1 1 與可靠度之間為互補(bǔ)關(guān)系，也稱為不可靠度函數(shù)。與可靠度之間為互補(bǔ)關(guān)系，也稱為不可靠度

13、函數(shù)。 F(t)+R(t)=1 F(t)+R(t)=1 F(t)=1-R(t) F(t)=1-R(t) 2.1 2.1 基本概念基本概念 理解理解 ：可靠度和不可靠度的估計(jì)值：可靠度和不可靠度的估計(jì)值 設(shè)設(shè)t t0 0時(shí)刻有時(shí)刻有N N個(gè)完好設(shè)備零部件在工作，到達(dá)個(gè)完好設(shè)備零部件在工作，到達(dá)t t時(shí)刻，有時(shí)刻，有n(t)n(t)個(gè)設(shè)備零部件出現(xiàn)故障而失效，那么個(gè)設(shè)備零部件出現(xiàn)故障而失效，那么尚有尚有N-n(t)N-n(t)個(gè)設(shè)備零部件在繼續(xù)工作，那么個(gè)設(shè)備零部件在繼續(xù)工作，那么2.1 2.1 基本概念基本概念ttNtntF100)()(ttNtnNtR001)()( 3 3、故障密度函數(shù)、故障

14、密度函數(shù)f(t)f(t) 累積故障密度累積故障密度F(t)F(t)的導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)dttdRdttRddttdFtf)()(1 ()()(tdttftFtR0)(1)(1)(2.1 2.1 基本概念基本概念tdttftF0)()(tdttf)( 4 4、設(shè)備的故障率失效率、危險(xiǎn)率、故障強(qiáng)度）、設(shè)備的故障率失效率、危險(xiǎn)率、故障強(qiáng)度） 工作到某一時(shí)間的系統(tǒng)、設(shè)備、零部件等，在接著到工作到某一時(shí)間的系統(tǒng)、設(shè)備、零部件等，在接著到來(lái)的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。來(lái)的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。 1 1平均故障率平均故障率 2 2瞬時(shí)故障率瞬時(shí)故障率(t)(t) 一批設(shè)備或零部件），在已正常工作到一批設(shè)備或零部

15、件），在已正常工作到t t時(shí)刻的條時(shí)刻的條件下，在下一段時(shí)間件下，在下一段時(shí)間t tt t內(nèi)將要發(fā)生故障的條件內(nèi)將要發(fā)生故障的條件概率。概率?？偣ぷ鲿r(shí)間某期間的總故障數(shù)2.1 2.1 基本概念基本概念 a. a.估計(jì)值估計(jì)值 假定假定t t0 0時(shí)刻，有時(shí)刻，有N N個(gè)完好設(shè)備零部件在工作，個(gè)完好設(shè)備零部件在工作，到到t t時(shí)刻有時(shí)刻有n(t)n(t)個(gè)設(shè)備零部件失效，尚有個(gè)設(shè)備零部件失效，尚有N-n(t)N-n(t)個(gè)設(shè)個(gè)設(shè)備零部件在繼續(xù)工作，再讓這些設(shè)備零部件工備零部件在繼續(xù)工作，再讓這些設(shè)備零部件工作一小段時(shí)間作一小段時(shí)間t t，則在，則在t tt tt t時(shí)間內(nèi)又有時(shí)間內(nèi)又有n(t)=

16、n(tn(t)=n(tt)-n(t)t)-n(t)個(gè)設(shè)備零部件失效，則在個(gè)設(shè)備零部件失效，則在t t的時(shí)間內(nèi)，設(shè)備零部件失效的概率為的時(shí)間內(nèi)，設(shè)備零部件失效的概率為 那么在那么在t t時(shí)刻之后，每一單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的失效概時(shí)刻之后，每一單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的失效概率即為失效率。率即為失效率。)()()()()(tnNtnttntnNtnttnNtnt1)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念 b. b.連續(xù)值連續(xù)值 )()()()()()()(1)()()(limlim00tRtfdttRtdFttRtFttFttnNtntttdttRtdRt)()()()(ln)()()(00tRtRtdR

17、dtttttdttetF0)(1)(tdttetttRtf0)()()()()(2.1 2.1 基本概念基本概念tdttetR0)()( 通常定義危險(xiǎn)性通常定義危險(xiǎn)性 如果設(shè)備的故障發(fā)生遵從指數(shù)分布，即每單位時(shí)間如果設(shè)備的故障發(fā)生遵從指數(shù)分布，即每單位時(shí)間故障發(fā)生次數(shù)相等，故障發(fā)生次數(shù)相等， (t)(t)常數(shù)，那么常數(shù)，那么 dtttHt0)()(ttHetfetRtt)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念dttdHt)()()()(tHetR表表3-1 3-1 可靠性函數(shù)之間的關(guān)系可靠性函數(shù)之間的關(guān)系2.1 2.1 基本概念基本概念R(t)F(t)f(t)(t)R(t)1-F(t)F(

18、t)1-R(t)f(t)-dR(t) /dtdF(t)/dt(t)tdttf)(tdtte0)(dttdRtR)()(1dttdFtF)()(11tdttftf)()(tdttf0)(tdtte0)(1tdttet0)()( 四、設(shè)備故障分布的基本類型四、設(shè)備故障分布的基本類型 1 1、故障率減小型、故障率減小型DFRDFR型）型） 故障率故障率(t)(t)隨時(shí)間單調(diào)降低，也就是說(shuō)，設(shè)備或零隨時(shí)間單調(diào)降低，也就是說(shuō)，設(shè)備或零部件在開始使用時(shí)故障率高，隨后逐漸降低。部件在開始使用時(shí)故障率高，隨后逐漸降低。 故障發(fā)生的原因：設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造工藝、裝配質(zhì)量故障發(fā)生的原因：設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造工藝、裝配質(zhì)

19、量和材料上的某些缺陷。和材料上的某些缺陷。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、故障率恒定型、故障率恒定型CFRCFR型）型） 故障率故障率 (t)(t) 常數(shù)，可靠度函數(shù)常數(shù)，可靠度函數(shù)R(t)R(t)呈簡(jiǎn)單的指呈簡(jiǎn)單的指數(shù)分布。數(shù)分布。 故障發(fā)生的原因：隨機(jī)性，使用不當(dāng)、操作上的疏忽故障發(fā)生的原因：隨機(jī)性，使用不當(dāng)、操作上的疏忽或潤(rùn)滑密封、散熱通風(fēng)及類似維護(hù)條件不良等偶然原因或潤(rùn)滑密封、散熱通風(fēng)及類似維護(hù)條件不良等偶然原因。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、故障率增加型、故障率增加型IFRIFR型）型） 故障率故障率 (t)(t)隨時(shí)間的增加而升高，說(shuō)明設(shè)備經(jīng)過(guò)一段隨時(shí)間的增加

20、而升高，說(shuō)明設(shè)備經(jīng)過(guò)一段比較穩(wěn)定的運(yùn)行之后到達(dá)磨損老化階段，若不采取維修比較穩(wěn)定的運(yùn)行之后到達(dá)磨損老化階段，若不采取維修措施，故障率隨時(shí)間的延長(zhǎng)，不斷升高，最后導(dǎo)致全部措施，故障率隨時(shí)間的延長(zhǎng)，不斷升高，最后導(dǎo)致全部損壞。損壞。 故障密度函數(shù)多數(shù)故障密度函數(shù)多數(shù)f(t)f(t)多半近似正態(tài)分布。多半近似正態(tài)分布。2.1 2.1 基本概念基本概念 五、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律及其描述五、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律及其描述 1 1、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律 浴盆曲線設(shè)備壽命特性曲線）浴盆曲線設(shè)備壽命特性曲線） 2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、設(shè)備的壽命周期、設(shè)備的壽命周期 1 1早期故障

21、期早期故障期 設(shè)備安裝調(diào)試過(guò)程至移交生產(chǎn)使用階段故障率設(shè)備安裝調(diào)試過(guò)程至移交生產(chǎn)使用階段故障率趨于減少的時(shí)間）趨于減少的時(shí)間） 在構(gòu)成設(shè)備的眾多零部件中有少數(shù)在設(shè)計(jì)和制造階段在構(gòu)成設(shè)備的眾多零部件中有少數(shù)在設(shè)計(jì)和制造階段就有缺陷的零部件，它們?cè)陂_始使用后的早期內(nèi)，就往就有缺陷的零部件，它們?cè)陂_始使用后的早期內(nèi)，就往往承受不了應(yīng)力而發(fā)生故障。往承受不了應(yīng)力而發(fā)生故障。 縮短這一段時(shí)間，應(yīng)在設(shè)備投入運(yùn)行以前進(jìn)行試車、縮短這一段時(shí)間，應(yīng)在設(shè)備投入運(yùn)行以前進(jìn)行試車、試運(yùn)轉(zhuǎn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)，修正和排除缺陷，盡可能設(shè)法試運(yùn)轉(zhuǎn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)，修正和排除缺陷，盡可能設(shè)法來(lái)加速失效率下降過(guò)程。來(lái)加速失效率下降過(guò)程

22、。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2偶發(fā)故障期偶發(fā)故障期 故障率基本為一常數(shù)的延續(xù)時(shí)間故障率基本為一常數(shù)的延續(xù)時(shí)間 故障的發(fā)生是隨機(jī)的，不可預(yù)測(cè)，對(duì)應(yīng)設(shè)備的實(shí)際使故障的發(fā)生是隨機(jī)的，不可預(yù)測(cè)，對(duì)應(yīng)設(shè)備的實(shí)際使用期，稱正常工作期、有效壽命、使用壽命。用期，稱正常工作期、有效壽命、使用壽命。 延長(zhǎng)這一段時(shí)間，就是希望在容許的費(fèi)用內(nèi)延長(zhǎng)使用延長(zhǎng)這一段時(shí)間，就是希望在容許的費(fèi)用內(nèi)延長(zhǎng)使用壽命。壽命。 2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3耗損故障期耗損故障期 故障率上升的時(shí)間故障率上升的時(shí)間 設(shè)備中的某些零部件已經(jīng)老化磨損，壽命衰竭。設(shè)備中的某些零部件已經(jīng)老化磨損，壽命衰竭。 推遲這一階段的到

23、來(lái)，應(yīng)通過(guò)可靠性預(yù)測(cè)，事先估計(jì)推遲這一階段的到來(lái)，應(yīng)通過(guò)可靠性預(yù)測(cè)，事先估計(jì)，及時(shí)修復(fù)或更換，使趨向上升的故障率又降下來(lái)，延，及時(shí)修復(fù)或更換，使趨向上升的故障率又降下來(lái)，延長(zhǎng)設(shè)備的有效壽命。長(zhǎng)設(shè)備的有效壽命。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律的描述、設(shè)備故障發(fā)生的規(guī)律的描述韋布爾分布。韋布爾分布。 韋布爾分布可以將正態(tài)分布、指數(shù)分布、超指數(shù)分布韋布爾分布可以將正態(tài)分布、指數(shù)分布、超指數(shù)分布統(tǒng)一地加以表現(xiàn)，其形狀參數(shù)值能夠反映出各種設(shè)備在統(tǒng)一地加以表現(xiàn)，其形狀參數(shù)值能夠反映出各種設(shè)備在其壽命周期內(nèi)的故障機(jī)理。其壽命周期內(nèi)的故障機(jī)理。 韋布爾分布表達(dá)式如下：韋布爾分布表達(dá)

24、式如下： 0)()(tttHm01)()()(ttmdttdHtm0)(01)()(ttmmettmtf0)()(ttmetR2.1 2.1 基本概念基本概念 m m形狀參數(shù)，決定故障分布密度曲線的基本形狀；形狀參數(shù)，決定故障分布密度曲線的基本形狀； m m1 1，構(gòu)成恒定型，即指數(shù)分布型，構(gòu)成恒定型，即指數(shù)分布型 m1 m1，構(gòu)成上升型，即正態(tài)分布型，構(gòu)成上升型，即正態(tài)分布型 m1 mt)=n-n(t)/nt)=n-n(t)/n 顯然，顯然，t=0t=0，M(0)=0M(0)=0，G(0)=1G(0)=1； t= t=，M()=1M()=1，G()=0G()=02.1 2.1 基本概念基本概

25、念 3 3、維修密度函數(shù)、維修密度函數(shù)m(t)m(t) 單位時(shí)間內(nèi)設(shè)備被修復(fù)的概率。單位時(shí)間內(nèi)設(shè)備被修復(fù)的概率。 dttdGdttdMtm)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念 4 4、修復(fù)率維修率）、修復(fù)率維修率）(t)(t) 修理時(shí)間到達(dá)修理時(shí)間到達(dá)t t時(shí)刻，尚未修復(fù)的設(shè)備在下一單位時(shí)時(shí)刻，尚未修復(fù)的設(shè)備在下一單位時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)的概率。間內(nèi)完成修復(fù)的概率。 1 1離散值離散值 2 2連續(xù)值連續(xù)值 ttnntnttnt)()()()(dttGtdGtGtmttnntntt)()()()()()(lim)(0tdttetG0)()(tdttetM0)(1)(2.1 2.1 基本概念基本

26、概念 維修密度函數(shù)的分布形狀，可以是正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正維修密度函數(shù)的分布形狀，可以是正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布或韋布爾分布，但是在通常情況下，態(tài)分布、指數(shù)分布或韋布爾分布，但是在通常情況下，對(duì)于可能工作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于維修時(shí)間的生產(chǎn)設(shè)備，可以對(duì)于可能工作時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于維修時(shí)間的生產(chǎn)設(shè)備，可以認(rèn)為維修密度函數(shù)符合指數(shù)分布規(guī)律，即認(rèn)為維修密度函數(shù)符合指數(shù)分布規(guī)律，即 constt)(tetG)(tetM1)(tetm)(2.1 2.1 基本概念基本概念 5 5、平均修復(fù)時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間MTTRMTTRMean Time To RepairMean Time To Repair） 與平均壽命類似，設(shè)

27、備也有平均修復(fù)時(shí)間，是指設(shè)備與平均壽命類似，設(shè)備也有平均修復(fù)時(shí)間，是指設(shè)備維修所需時(shí)間的平均值。維修所需時(shí)間的平均值。 離散狀態(tài)下，離散狀態(tài)下， titi第第i i次故障的修復(fù)時(shí)間次故障的修復(fù)時(shí)間 連續(xù)分布狀態(tài)下，連續(xù)分布狀態(tài)下， 對(duì)于指數(shù)分布，對(duì)于指數(shù)分布， niitnMTTRM11dttGdttmtMTTRM00)()(/1 MTTRM2.1 2.1 基本概念基本概念 6 6、中值維修時(shí)間、中值維修時(shí)間 當(dāng)維修度函數(shù)當(dāng)維修度函數(shù)M(t)=0.5M(t)=0.5時(shí)所對(duì)應(yīng)的維修時(shí)間。時(shí)所對(duì)應(yīng)的維修時(shí)間。 7 7、最大維修時(shí)間、最大維修時(shí)間MmaxMmax 維修度函數(shù)為給定值維修度函數(shù)為給定值1

28、 1時(shí)的維修時(shí)間。時(shí)的維修時(shí)間。一般取一般取5 51010。 例例2-3 2-3 某廠有一批設(shè)備，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)某廠有一批設(shè)備，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)表明，維修工作時(shí)間服從指數(shù)分布，共維修了計(jì)表明，維修工作時(shí)間服從指數(shù)分布，共維修了4848次，次，花去維修時(shí)間花去維修時(shí)間300h300h。問(wèn)：。問(wèn)：1 1若規(guī)定每次維修時(shí)間為若規(guī)定每次維修時(shí)間為5h5h、10h10h，則能夠修好的設(shè)備可占發(fā)生故障設(shè)備總數(shù)中的多少，則能夠修好的設(shè)備可占發(fā)生故障設(shè)備總數(shù)中的多少？2 2需要規(guī)定多長(zhǎng)的維修時(shí)間，才能使需要規(guī)定多長(zhǎng)的維修時(shí)間，才能使99%99%發(fā)生了故障發(fā)生了故障的設(shè)備修好？的設(shè)備修好？

29、2.1 2.1 基本概念基本概念 8 8、可靠性與維修性的對(duì)應(yīng)關(guān)系、可靠性與維修性的對(duì)應(yīng)關(guān)系 2.1 2.1 基本概念基本概念可靠性方面維修性方面可靠度R(t)維修度M(t)不可靠度F(t)=1-R(t)不可維修度G(t)=1-M(t)故障密度f(wàn)(t)=dF(t)/dt維修密度m(t)=dM(t)/dt故障率(t)=f(t)/R(t)修復(fù)率(t)=m(t)/1-M(t)平均壽命平均維修時(shí)間MTBFMTTR00)()(dttRdtttfdttGdtttm00)()( 八、設(shè)備的時(shí)間八、設(shè)備的時(shí)間 一般情況下，設(shè)備有兩種狀態(tài)：要么處于完好狀態(tài)，一般情況下，設(shè)備有兩種狀態(tài)：要么處于完好狀態(tài)，想使用任

30、何時(shí)候都可以使用；要么處于故障狀態(tài)，想使想使用任何時(shí)候都可以使用；要么處于故障狀態(tài)，想使用時(shí)由于某種原因不能使用。用時(shí)由于某種原因不能使用。 這樣就將設(shè)備的時(shí)間劃分為兩類時(shí)間：這樣就將設(shè)備的時(shí)間劃分為兩類時(shí)間： 1 1、使用時(shí)間可工作時(shí)間）、使用時(shí)間可工作時(shí)間） 包括待機(jī)時(shí)間、起動(dòng)時(shí)間、實(shí)際工作時(shí)間包括待機(jī)時(shí)間、起動(dòng)時(shí)間、實(shí)際工作時(shí)間 2 2、停歇時(shí)間停機(jī)時(shí)間）、停歇時(shí)間停機(jī)時(shí)間） 包括改善修理時(shí)間、維修時(shí)間和拖延時(shí)間。其中維修包括改善修理時(shí)間、維修時(shí)間和拖延時(shí)間。其中維修時(shí)間又可分為預(yù)防維修時(shí)間和事后維修時(shí)間。時(shí)間又可分為預(yù)防維修時(shí)間和事后維修時(shí)間。2.1 2.1 基本概念基本概念 九、設(shè)備

31、的有效度九、設(shè)備的有效度 1 1、定義、定義 可修復(fù)的系統(tǒng)、設(shè)備、零部件等在某特定時(shí)間內(nèi)具有可修復(fù)的系統(tǒng)、設(shè)備、零部件等在某特定時(shí)間內(nèi)具有或者維持其規(guī)定功能的概率。用來(lái)評(píng)價(jià)設(shè)備在某個(gè)特定或者維持其規(guī)定功能的概率。用來(lái)評(píng)價(jià)設(shè)備在某個(gè)特定時(shí)間內(nèi)可以有效工作的程度。時(shí)間內(nèi)可以有效工作的程度。 有效度也是時(shí)間的函數(shù)，它是可靠度和維修度的綜合有效度也是時(shí)間的函數(shù)，它是可靠度和維修度的綜合表征，記為表征，記為A(t)A(t)。 注意：可維修設(shè)備，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，只要能在允許的注意：可維修設(shè)備，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，只要能在允許的時(shí)間內(nèi)修復(fù)后又能正常工作，則其有效度與單一可靠度時(shí)間內(nèi)修復(fù)后又能正常工作，則其有效度與單

32、一可靠度相比，增加了正常工作的概率；不可修復(fù)設(shè)備，有效度相比，增加了正常工作的概率；不可修復(fù)設(shè)備，有效度僅決定于且等于可靠度。僅決定于且等于可靠度。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、兩種形式、兩種形式 1 1瞬時(shí)有效度瞬時(shí)有效度 在某一特定瞬時(shí)，可維修設(shè)備保持正常工作使用狀態(tài)在某一特定瞬時(shí)，可維修設(shè)備保持正常工作使用狀態(tài)和功能的概率，又稱瞬時(shí)利用率，反映了和功能的概率，又稱瞬時(shí)利用率，反映了t t時(shí)刻設(shè)備的有時(shí)刻設(shè)備的有效度，而與效度，而與t t時(shí)刻之前設(shè)備是否失效無(wú)關(guān)。時(shí)刻之前設(shè)備是否失效無(wú)關(guān)。tetA)()(2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2穩(wěn)態(tài)有效度穩(wěn)態(tài)有效度A A（） M

33、UT MUT設(shè)備平均能正常工作時(shí)間使用時(shí)間平均值）設(shè)備平均能正常工作時(shí)間使用時(shí)間平均值） MDT MDT設(shè)備平均不能正常工作時(shí)間停歇時(shí)間平均值設(shè)備平均不能正常工作時(shí)間停歇時(shí)間平均值） 若故障密度與維修密度函數(shù)均為指數(shù)分布，那么若故障密度與維修密度函數(shù)均為指數(shù)分布，那么AMDTMUTMUTAMTTRMTBFMTBFA2.1 2.1 基本概念基本概念 設(shè)備的可靠性是建立在該設(shè)備各個(gè)零部件之間的作用設(shè)備的可靠性是建立在該設(shè)備各個(gè)零部件之間的作用關(guān)系和這些零部件所具有的可靠性基礎(chǔ)之上的。所以設(shè)關(guān)系和這些零部件所具有的可靠性基礎(chǔ)之上的。所以設(shè)備的可靠度備的可靠度RsRs取決于兩個(gè)方面：取決于兩個(gè)方面：

34、1 1設(shè)備零部件之間的結(jié)構(gòu)組成形式串聯(lián)、并聯(lián)和設(shè)備零部件之間的結(jié)構(gòu)組成形式串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)）串并聯(lián)） 2 2設(shè)備各零部件的固有可靠度設(shè)備各零部件的固有可靠度RjRj 2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 一、零部件串聯(lián)組合設(shè)備的可靠度一、零部件串聯(lián)組合設(shè)備的可靠度 在構(gòu)成設(shè)備的若干個(gè)零部件中，只要有一個(gè)零部件發(fā)在構(gòu)成設(shè)備的若干個(gè)零部件中，只要有一個(gè)零部件發(fā)生故障，整臺(tái)設(shè)備就發(fā)生故障。生故障，整臺(tái)設(shè)備就發(fā)生故障。 假設(shè)設(shè)備中各個(gè)零部件的可靠性相互獨(dú)立，即其中一假設(shè)設(shè)備中各個(gè)零部件的可靠性相互獨(dú)立，即其中一個(gè)零部件發(fā)生故障，不致影響其他零部件是否發(fā)生故障個(gè)零部件發(fā)生故障，不致影響其他

35、零部件是否發(fā)生故障 該設(shè)備的可靠度為該設(shè)備的可靠度為 例例2-4 2-4 某設(shè)備由四個(gè)零部件串聯(lián)而成，可靠度分別為某設(shè)備由四個(gè)零部件串聯(lián)而成，可靠度分別為0.80.8、0.70.7、0.90.9、0.70.7，求整個(gè)設(shè)備的可靠度。，求整個(gè)設(shè)備的可靠度。(0.3528)(0.3528)jnjnSRRRRRR1321 2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 結(jié)論：結(jié)論： 串聯(lián)組合設(shè)備的可靠度總是串聯(lián)組合設(shè)備的可靠度總是 設(shè)備中任何一個(gè)零設(shè)備中任何一個(gè)零部件的可靠度。部件的可靠度。 為提高整臺(tái)設(shè)備的可靠度，對(duì)串聯(lián)組合的設(shè)備，應(yīng)盡為提高整臺(tái)設(shè)備的可靠度，對(duì)串聯(lián)組合的設(shè)備，應(yīng)盡量采用數(shù)目較少的

36、零部件構(gòu)成，并盡量做到各零部件等量采用數(shù)目較少的零部件構(gòu)成，并盡量做到各零部件等可靠度，避免出現(xiàn)特別薄弱的環(huán)節(jié)?？煽慷?，避免出現(xiàn)特別薄弱的環(huán)節(jié)。)1 (njRRjS2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 二、零部件并聯(lián)組合設(shè)備的可靠度二、零部件并聯(lián)組合設(shè)備的可靠度 在構(gòu)成設(shè)備的若干個(gè)零部件中，只要其中還有一個(gè)在在構(gòu)成設(shè)備的若干個(gè)零部件中，只要其中還有一個(gè)在起作用，就能維持整臺(tái)設(shè)備繼續(xù)正常工作。起作用，就能維持整臺(tái)設(shè)備繼續(xù)正常工作。 假設(shè)設(shè)備中各個(gè)零部件的可靠性相互獨(dú)立，即其中一假設(shè)設(shè)備中各個(gè)零部件的可靠性相互獨(dú)立，即其中一個(gè)零部件發(fā)生故障，不致影響其他零部件是否發(fā)生故障個(gè)零部件發(fā)生故

37、障，不致影響其他零部件是否發(fā)生故障 該設(shè)備的不可靠度為該設(shè)備的不可靠度為 可靠度為可靠度為 特例：設(shè)備由特例：設(shè)備由n n個(gè)等可靠度的零部件并聯(lián)組合而成個(gè)等可靠度的零部件并聯(lián)組合而成jnjnSFFFFFF1321 )1 (111jnjSSRFRnSSRFR)1 (112.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 例例2-5 2-5 某設(shè)備由四個(gè)零部件并聯(lián)而成，可靠度分別為某設(shè)備由四個(gè)零部件并聯(lián)而成，可靠度分別為0.80.8、0.70.7、0.90.9、0.70.7，求整個(gè)設(shè)備的可靠度。，求整個(gè)設(shè)備的可靠度。(0.9982)(0.9982) 結(jié)論：結(jié)論： 并聯(lián)組合設(shè)備的可靠度總是并聯(lián)組合設(shè)備

38、的可靠度總是 設(shè)備中任何一個(gè)零設(shè)備中任何一個(gè)零部件的可靠度。部件的可靠度。 并聯(lián)的零部件越多，整臺(tái)設(shè)備的可靠度就越大。并聯(lián)的零部件越多，整臺(tái)設(shè)備的可靠度就越大。)1 (njRRjS2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 三、零部件串、并聯(lián)組合設(shè)備的可靠度三、零部件串、并聯(lián)組合設(shè)備的可靠度 在設(shè)備中，構(gòu)成設(shè)備的零部件既有串聯(lián)組合在設(shè)備中，構(gòu)成設(shè)備的零部件既有串聯(lián)組合，又有并聯(lián)組合。，又有并聯(lián)組合。 對(duì)于這樣的設(shè)備，應(yīng)該把比較復(fù)雜的串、并對(duì)于這樣的設(shè)備，應(yīng)該把比較復(fù)雜的串、并聯(lián)系統(tǒng)化成等效的串聯(lián)或并聯(lián)系統(tǒng)，再進(jìn)行計(jì)算聯(lián)系統(tǒng)化成等效的串聯(lián)或并聯(lián)系統(tǒng)，再進(jìn)行計(jì)算。 例例2-6 2-6 為提高

39、設(shè)備可靠度，將為提高設(shè)備可靠度，將B B和和C C兩個(gè)零件兩個(gè)零件并聯(lián)，再與零件并聯(lián)，再與零件A A串聯(lián)，若串聯(lián)，若RA=0.9RA=0.9、RB=0.8RB=0.8、RC=0.8RC=0.8，試計(jì)算設(shè)備的可靠度。（，試計(jì)算設(shè)備的可靠度。（0.8640.864）2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析A AB BC C 思考題思考題3 3：求圖示系統(tǒng)的可靠度。已知：求圖示系統(tǒng)的可靠度。已知R1=0.9R1=0.9、R2=0.8R2=0.8、R3=0.9R3=0.9、R4=0.9R4=0.9、R5=0.8R5=0.8、R6=0.9R6=0.9、R7=0.7R7=0.7。2.2 2.2 設(shè)

40、備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析R1R1R2R2R3R3R4R4R5R5R6R6R7R7 四、有儲(chǔ)備系統(tǒng)的設(shè)備可靠度四、有儲(chǔ)備系統(tǒng)的設(shè)備可靠度 為了提高設(shè)備的可靠性，保證其完成規(guī)定的功能，對(duì)為了提高設(shè)備的可靠性，保證其完成規(guī)定的功能，對(duì)于設(shè)備中的關(guān)鍵零部件，往往采取兩種以上的組合形式于設(shè)備中的關(guān)鍵零部件，往往采取兩種以上的組合形式，這樣即使其中之一發(fā)生了故障，也有另外未發(fā)生故障，這樣即使其中之一發(fā)生了故障，也有另外未發(fā)生故障的零部件來(lái)頂替，以維持設(shè)備的功能，采取這種組合形的零部件來(lái)頂替，以維持設(shè)備的功能，采取這種組合形式的設(shè)備稱為有儲(chǔ)備系統(tǒng)的設(shè)備。式的設(shè)備稱為有儲(chǔ)備系統(tǒng)的設(shè)備。 1 1、工作儲(chǔ)備

41、系統(tǒng)、工作儲(chǔ)備系統(tǒng) 將兩個(gè)以上的零部件并聯(lián)起來(lái)且同時(shí)工作的系統(tǒng)將兩個(gè)以上的零部件并聯(lián)起來(lái)且同時(shí)工作的系統(tǒng)。只要不是所有的零部件都發(fā)生故障，設(shè)備就不會(huì)發(fā)生。只要不是所有的零部件都發(fā)生故障，設(shè)備就不會(huì)發(fā)生故障。故障。2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就是采用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就是采用n n個(gè)等可靠度的零部件并聯(lián)組個(gè)等可靠度的零部件并聯(lián)組合而成，若系統(tǒng)中一個(gè)零部件發(fā)生故障，可以通過(guò)其余合而成，若系統(tǒng)中一個(gè)零部件發(fā)生故障，可以通過(guò)其余并聯(lián)的零部件，使系統(tǒng)保持正常工作，故其可靠度為并聯(lián)的零部件，使系統(tǒng)保持正常工作，故其可靠度為 上式可以按二項(xiàng)式展開，上式可以按二項(xiàng)式展開， 例如：例

42、如： n n2 2，RSRS2R2RR2R2； n n3 3， RS RS3R3R3R23R2R3R3nSSRFR)1 (112.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析jnjjnjSRCR11) 1( 2 2、表決儲(chǔ)備系統(tǒng)、表決儲(chǔ)備系統(tǒng) 又稱又稱“n“n中取中取k k儲(chǔ)備系統(tǒng)儲(chǔ)備系統(tǒng)”，就是在，就是在n n個(gè)同時(shí)工作的相個(gè)同時(shí)工作的相同的零部件組成的設(shè)備中，只要有同的零部件組成的設(shè)備中，只要有k k個(gè)以上的零部件不發(fā)個(gè)以上的零部件不發(fā)生故障，設(shè)備就不會(huì)發(fā)生故障。其可靠度的計(jì)算公式為生故障，設(shè)備就不會(huì)發(fā)生故障。其可靠度的計(jì)算公式為 特例：特例： 1 1n n中取中取11由由n n個(gè)零部件所

43、組成的并聯(lián)系統(tǒng)個(gè)零部件所組成的并聯(lián)系統(tǒng) 2 2n n中取中取nn由由n n個(gè)零部件所組成的串聯(lián)系統(tǒng)個(gè)零部件所組成的串聯(lián)系統(tǒng) 3 33 3中取中取2RS2RS3R23R22R32R32.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析jnjnkjjnSRRCR)1 ( 3 3、非工作儲(chǔ)備系統(tǒng)、非工作儲(chǔ)備系統(tǒng) 當(dāng)設(shè)備的一個(gè)零部件發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)未工作的零當(dāng)設(shè)備的一個(gè)零部件發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)未工作的零部件就能夠接上來(lái)工作。這一轉(zhuǎn)接過(guò)程可以是手動(dòng)，也部件就能夠接上來(lái)工作。這一轉(zhuǎn)接過(guò)程可以是手動(dòng)，也可以是自動(dòng)?？梢允亲詣?dòng)。 （可靠度的計(jì)算不要求）（可靠度的計(jì)算不要求）2.2 2.2 設(shè)備的可靠性分析設(shè)備的可靠性分析 大多數(shù)可修設(shè)備在正常使用階段，其故障密度函數(shù)均大多數(shù)可修設(shè)備在正常使用階段，其故障密度函數(shù)均服從指數(shù)分布。服從指數(shù)分布。 一、串聯(lián)系統(tǒng)一、串聯(lián)系統(tǒng) 1 1、系統(tǒng)可靠度、系統(tǒng)可靠度 若各零部件等可靠度，那么若