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可靠性设计 |
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(1) 基本概念 表1 |
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概念名称 |
定 义 |
表 达 式 |
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可靠性 |
指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力 |
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可靠度 |
指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。它是时间的函数，记作R(t) |
设N个产品从t＝0时刻开始工作，到时刻t失效的总个数为n(t)，当N足够大时，可靠度表达式为
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失效率 |
指产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率，记作λ(t) |
设有N个产品，从t＝0时刻开始工作，到时刻t时的失效数为n(t)，即t时刻的残存产品数为N-n(t)，若在(t，t+△t)间隔内，有△n(t)个产品失效，在时刻t的失效率为
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(2) 液压元件失效率 表2 |
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名 称 |
失效次数/106h |
名 称 |
失效次数/106h |
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上限 |
平均 |
下限 |
上限 |
平均 |
下限 |
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蓄能器 |
19.3 |
7.2 |
0.40 |
溢流阀 |
14.1 |
5.7 |
3.27 |
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电动机驱动液压泵 |
27.4 |
13.5 |
2.9 |
电磁阀 |
19.7 |
11.0 |
2.27 |
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压力控制阀 |
5.54 |
2.14 |
0.70 |
单向阀 |
8.10 |
5.0 |
2.12 |
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流量控制阀 |
19.8 |
8.5 |
1.68 |
管接头 |
2.01 |
0.03 |
0.012 |
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液压缸 |
0.12 |
0.008 |
0.005 |
压力表 |
7.8 |
4.0 |
0.135 |
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油箱 |
2.52 |
1.5 |
0.48 |
电动机 |
0.58 |
0.3 |
0.11 |
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滤油器 |
0.8 |
0.3 |
0.045 |
弹簧 |
0.022 |
0.012 |
0.001 |
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O形密封圈 |
0.03 |
0.02 |
0.01 |
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(3) 液压系统可靠性预测的步骤和方法 |
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① 根据设计方案所确定的元件类型，汇集元件失效率λ。 ② 根据设计方案和产品的使用环境条件，乘以降额因子K1、环境因子K2及任务时间T，得到元件应用失效率K1K2Tλ。 ③ 根据部件可靠性结构模型，求出部件失效率。 ④ 根据回路和系统的可靠性结构模型求出系统的失效率。 ⑤ 将预测的系统失效率与设计方案所要求的失效率进行比较，如果满足要求且经费可行，则预测可以结束，否则应进行以下工作。 ⑥ 提出改变设计方案建议。如通过元件应用分析，改变采用元件类型，改变降因子或者改变可靠性结构模型等。其中，可以改变某一项，也可同时改变多项，视情况而定。 ⑦ 改变后再重复上述步骤，直到满足要求为止。 |
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(4) 可靠性设计 表3 |
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可靠性设计项目 |
含 义 |
方法或措施 |
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强度可靠性设计 |
①假设零部件在设计中的参量都是随机变量，并可求得合成的失效应力分布f(x1)；②假设零部件的强度参量和使强度降低的因素也都是随机变量，并可求得合成的失效强度分布f(xs)。根据这两个假设并应用概率统计方法，将这应力分布和强度分布连接起来进行可靠性设计 |
当函数f(xl)和f(xs)为已知时，应用下面任何一式就可以计算出零部件的可靠度R
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液压系统储备设计 |
为确实保证完成系统的功能而附加一些元件、部件和设备，以此做到即使其中之一发生故障，而整个系统并无故障。这样的系统和设计，称为储备系统和储备设计(又称余度设计) |
储备设计方法大体可分以下两类 (1)工作储备：将几个回路并联起来而且同时工作，这样，只要不是所有回路都发生故障，系统就不会发生故障 (2)非工作储备：一个或几个回路在工作，另一个或几个回路处于空运转(或不运转)等待状态，一旦工作的回路出现故障，空运转的(或不运转的)等待回路立即接替故障回路，使系统继续工作 |
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降额设计 |
降额是指液压元件使用时的工作压力比其额定压力低，这样能提高可靠度和延长使用寿命 |
降额要适当，过多会造成液压设备的体积和重量增加 |
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集成化设计 |
减少管路、管接头，导致失效的环节相应减少，液压系统的可靠性自然提高 |
液压系统尽量采用板式、叠加式和块式集成，并使其标准化 |
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人-机设计 |
设计时，把人的特性放在与机械完全相同的地位上一起考虑，使设计出的机器对操作者说来是宜人的，不容易因人引起故障，其可靠性就提高 |
(1)尽可能设计出人在操作该机时最省力和不容易发生差错的相应结构 (2)设备的版面设计和环境的布置要符合人的要求 (3)有适当的监控仪表，系统或机器有隐患或故障时及时提供信号 |
