評估液壓元件可靠性的3個方法

2018-09-13 0

液壓元件評估可靠性通常采用以下三種方法來進行評估:

一、液壓元件評估可靠性的方法之"失效或中止的實驗室試驗分析"法

1、概述

1.1 進行環境條件和參數高于額定值的加速試驗,應明確定義加速試驗方法的目的和目標。

1.2 元件的失效模式或失效機理不應與非加速試驗時的預期結果沖突或不同。

1.3 試驗臺應能在計劃的環境條件下可靠地運行,其布局不應對被試元件的試驗結果產生影響。可靠性試驗過程中,參數的測量誤差應在指定范圍內。

1.4 為使獲得的結果能準確預測元件在指定條件下的可靠性,應進行恰當的試驗規劃。

2、試驗基本要求

試驗應按照本標準適用的被評估元件相關部分的條款進行,并應包括:

a) 使用的統計分析方法;

b) 可靠性試驗中應測試的參數及各參數的閾值水平,部分參數適用于所有元件,閾值水平也可按組分類;

c) 測量誤差要求按照JB/T 7033 的規定;

d) 試驗的樣本數,可根據實用方法(如:經驗或成本)或統計方法(如:分析〉來確定,樣本應具有代表性并應是隨機選擇的;

e) 具備基準測量所需的所有的初步測量或臺架試驗條件;

f)可靠性試驗的條件(如: 供油壓力、周期率、負載、工作周期、油液污染度、環境條件、元件安裝定位等);

g) 試驗參數測量的頻率(如:特定時間間隔或持續監測);

h) 當樣本失效與測量參數無關時的應對措施;

i) 達到終止循環計數所需的最小樣本比例(如: 50 % ) ;

j) 試驗停止前允許的最大樣本中止數,明確是否有必要規定最小周期數(只有規定了最小周期數,才可將樣本歸類為中止樣本或不計數樣本);

k) 試驗結束后,對樣本做最終檢查,并檢查試驗儀器,明確這些檢查對試驗數據的影響,給出試驗通過或失敗的結論,確保試驗數據的有效性(如: 一個失效的電磁鐵在循環試驗期間可能不會被觀測到,只有單獨檢查時才能發現,或裂紋可能不會被觀測到,除非單獨檢查) 。

3、 數據分析方法

3.1 應對試驗結果數據進行評估。可采用威布爾分析方法進行統計分析。

3.2 應按照下列步驟進行數據分析:

a) 記錄樣本中任何一個參數首次達到閾值的循環討數,作為該樣本的終止循環計數。若需其他參數,該樣本可繼續試驗.但該數據不應用于后續的可靠性分析。

b) 根據試驗數據繪制統計分布圖。若采用威布爾分析方法,則用中位秩。若試驗包含截尾數據,則可用修正的Johnson公式和Bernard公式確定繪圖的位置。數據分析示例參見附錄A 。

c) 對試驗數據進行曲線擬合,確定概率分布的特征值。若采用威布爾分析方法,則包括最小壽命ιo 、斜率β和特征壽命η。此外,使用1 型Fisher矩陣確定B10壽命的置信區間。

注:可使用商業軟件繪制曲線。

二、液壓元件評估可靠性的方法之"現場數據分析"法

1、概述

1.1 對正在運行產品采集現場數據,失效數據是可靠性評估依據。失效發生的原因包括設計缺陷、制造偏差、產品過度使用、累積磨損和退化,以及隨機事件。產品誤用、運行環境、操作不當、安裝和維護情況等因素直接影響產品的壽命。應采集現場數據以評估這些因素的影響, 記錄產品的詳細信息,如批號代碼、日期、編碼和特定的運行環境等。

1.2 數據采集應采用一種正式的結構化流程和格式,以便于分配職能、識別所需數據和制定流程,并進行分析和匯報。可根據事件或檢測(監視)的時間間隔采集可靠性數據。

1.3 數據來集系統的設計應盡量減小人為偏差。

1.4 在開發上述數據采集系統時,應考慮個人的職位、經驗和客觀性。

1.5 應根據用于評估或估計的性能指標類型選擇所要收集的數據。數據收集系統至少應提供:

a) 基本的產品識別信息,包括工作單元的總數;

b) 設備環境級別;

c) 環境條件;

d) 運行條件;

e) 性能測量;

f) 維護條件;

g) 失效捕述;

h ) 系統失效后的變更;

i) 更換或修理的糾正措施和具體細節;

j) 每次失效的日期、時間和(或)周期。

1.6 在記錄數據前,應檢查數據的有效性。在將數據錄人數據庫之前,數據應通過驗證和一致性檢查。

1.7 為了數據來源的保密性,應將用作檢索的數據結構化。

1.8 可通過以下三個原則性方法識別數據特定分布類型:

a) 工程判斷. 根據'對生成數據物理過程的分析;

b) 使用特殊圖表的繪圖法,形成數據圖解表(見GB/T 4091);

c) 衡量給tl:l 樣本的統計試驗和假定分布之間的偏差; GB/T 5080 . 6 給出了一個呈指數分布的此類試驗。

1.9 分析現場可靠性數據的方法可用:

a) 帕累托圖;

b )餅圖;

c) 樁狀圖;

d) 時間序列圖;

e) 自定義圖表;

f) 非參數統計法;

g) 累計概率圖;

h) 統計法和概率分布函數;

i) 威布爾分析法;

j) 極值概率法。

注: 許多商業軟件包支將現場可靠性數據的分析。

2、現場調查數據的可靠性估計方法

計算現場數據平均失效前時間( MTTF)或平均失效前次數C MCT F)的方法,應與處理實驗室數據的方法相同。使用7 . 3 給出的方法,示例參見附錄A ,補充信息參見附錄B 。

三、液壓元件評估可靠性的方法之"實證性試驗分析"法

1、概述

1.1 實證性試驗應采用威布爾法. 它是基于統討方法的實證性試驗方法,分為零失效利零/單失效試驗方案。通過使用有效歷史數據定義失效分布,是驗證小樣本可靠性的一種高效方法。

1.2 實證性試驗方法可驗證與現有樣本類似的新樣本的最低可靠性水平,但不能給出可靠性的確切值。若新樣本通過了實iiE性試驗,則證明該樣本的可靠性大于或等于試驗目標。

1.3 試驗過程中,首先選擇戚布爾法的斜率問參考文獻[ 2 ] 介紹了韓國機械與材料研究所提供液壓元件的斜率值盧) ; 然后計算支持實證性試驗所需的試驗時間(歷史數據已表明,對于一種特定的失效模式J 趨向于一致);最后對新樣本進行小樣本試驗。如果試驗成功.則證實了可靠度的下限。

1.4 在軍失效試驗過程中, 若試驗期間沒有失效發生,則可得到特定的B ,壽命。

注: i 表示累計失效率百分比的下標變量. 如.對于B10壽命, i=10。

1.5 除了在試驗過程中允許一次失效之外,零/單失效試驗方案和l零失效試驗方案類似。零/單失效試驗的戚本更高(更多試驗導致) , 但可降低設計被駁回的風險。零/單失效i式驗方案的優勢之一在于:當樣本進行分組試驗時( 如: 試驗容量的限制〉,若所有樣本均沒有失效, 則最后1 個樣本無需進行試驗。該假設認為當有1 個樣本發生失效時,仍可驗證該設計滿足可靠性的要求。

2、零失效方法

2.1 根據已知的歷史數據,對所要試驗的元件選擇一個戚布爾斜率值。

2.2 根據式( 1 )確定試驗時間或根據式( 2)確定樣本數(推導過程參見附錄C)

210.jpg

式中:

f 一一試驗的持續時間, 以時間、周期或時間間隔表示;

ti一一可靠性試驗指標.以時間、周期或時間間隔表示;

β一一威布爾斜率. 從歷史數據中獲取;

Ri一一可靠度( 100 - i) / 1 00 ;

i一一累計失效率百分比的下標變量(如:對于B10壽命,i = 10) ;

n一一樣本數;

C 一一試驗的置信度;

A 一一查表1 或根據式( 1 )計算。

211.jpg

2.3 開展樣本試驗,試驗時間為上述定義的t,所有樣本均應通過試驗。

2.4 若試驗成功,則元件的可靠性可闡述如下:

元件的B ,壽命已完成實證性試驗,試驗表明:根據零失效威布爾方法,在置信度C下,該元件的最小壽命至少可達到ti(如:循環、小時或公里)。

3、零/單失效方法

3.1 根據已知的歷史數據,確定被試元件的威布爾斜率值β 。

3.2 根據式( 3 )確定試驗時間(參見附錄C)。

212.jpg

式中:

tl 一一 試驗的持續時間,以時間、周期或時間間隔表示;

tj 一一 司靠性試驗指標,以時間、周期或時間間隔表示;

β 一一 威布爾斜率,從歷史數據中獲取;

Ri 一一 可靠度( 100- j ) / 100;

Ro 一一 零〈單)失效的可靠度根值(見表2);

j 一一 累計失效率百分比的下標變量(如:對于B10壽命,j = 1 0 )。

213.jpg

3.3 樣本試驗的試驗時間t I由式( 3 )確定,在民驗中最多只能有1 個樣本失效。當不能同時對所有樣本進行試驗時,若除了最后1 個樣本以外的所有樣本均試驗成功,則最后1 個樣本無需試驗。

3.4 若試驗成功,則元件的可靠性可闡述如下:

元件的B,壽命已完成實證位試驗, 試驗表明: 根據零/單失效威布爾方法,在置信度C 下. 該元件的最小壽命至少可達到tj(單位為循環、小時或公里) 。

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