机电产品的可靠性分析与探讨

摘要：对机电产品的可靠性进行了探讨。其中包括可靠性设计的目的、元器件的选择与使用、三防设计、抗震设计、电磁兼容性设计、安全性设计和使用与定期维护等。其目的在于提高机电产品的质量。

关键词：机电产品;可靠性;探讨

0 引言

随着科学技术的迅速发展，机电产品在国防、工业、农业、商业、科研和民用等方面的应用种类越来越多，而且都离不开电源技术和其它技术的应用。如果在其应用中忽略了可靠性管理，机电产品的质量也不会得到保证。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。所以，可靠性是产品质量的时间指标，是产品性能能否在实际使用中得到充分发挥的关键之一。机电产品的可靠性是设计出来的、生产出来的。可靠性设计必须与机电产品的功能设计同步进行。因此，设计人员必须明确可靠性设计的目的并掌握可靠性设计的方法。

下面仅对机电产品的可靠性进行部分简要探讨。

1 可靠性设计

1.1 可靠性设计的目的

可靠性设计的目的一般包括以下几个方面：

——政治目的任何国家的产品的先进性和可靠性对其国际贸易、国际声誉和国际地位都有很大的影响，因此，各国政府都很重视产品的可靠性问题;

——经济目的对销售而言，产品的质量和可靠性水平是其占领市场份额和获得信誉的关键性因素;对生产而言，生产设备的可靠性故障会影响生产，造成经济损失;因此，各厂家和用户都很重视产品的可靠性问题;

——军事目的军用设备的可靠性直接关系到战斗的成败，人员的伤亡，甚至国家的安全，因此，各国都很重视军用产品的可靠性问题。

1.2 可靠性设计的指导思想

可靠性设计技术是在产品的设计中采取相应的措施，以提高产品的可靠性并达到可靠性指标的一门技术。为此应当充分注意以下几个方面：

——充分估计现有的技术水平，尽量采用成熟的、定型的、标准的原材料、元器件、电路和工艺来完成设计;

——准确掌握产品在运输、储存和使用中可能遇到的环境条件，采取相应的可靠性设计技术，以便使产品增强对环境的适应能力;

——应当充分满足设计与工艺制造、调试检测和维护使用的相互要求;

——可靠性定量活动应当贯穿于产品研制的全过程，包括可靠性分析、预计、论证、指标的确定和分配、设计、制造、调试检测和维护使用等;

——重视和加强设计阶段的可靠性管理，在设计中，必须贯彻和执行可靠性设计的技术标准和规范、产品可靠性要求事项、可靠性工作计划和可靠性审查程序等管理措施。

1.3 可靠性与维修性指标的论证和确定

可靠性与维修性指标的论证应当特别注意以下两个问题：

——被论证的机电产品应该具有哪些可靠性与维修性指标用来表征产品可靠性的数量特征有很多，对被论证的机电产品应该根据其用途选用适当的可靠性与维修性指标，例如对可修复的连续工作的机电产品，应以规定时间内的可靠度或平均无故障工作时间和平均维修时间作为主要可靠性指标;

——决定机电产品可靠性与维修性指标的高低应当根据使用要求、成本和研制进度来决定机电产品可靠性与维修性指标的高低，例如军用机电产品的可靠性与维修性指标过低，不仅会丧失战机，而且还将处于被动挨打状态;而可靠性与维修性指标过高，不仅会延长研制周期，而且还将增大研制经费。

1.4 可靠性指标和性能指标的关系

可靠性指标和性能指标的关系应当特别注意以下3点：

——可靠性是产品质量的时间指标;

——如果达不到可靠性指标的最低要求，性能指标再好也没有实际使用价值，反之亦然;

——性能指标的裕量是保证可靠性指标的必要条件。

1.5 可靠性增长

任何产品初期的可靠性不可能达到预期的水平，都需要一个经过不断地采取各种纠正措施的增长过程。可靠性增长应当把握以下3个主要因素：

——产品的信息反馈，特别应该重视用户的意见;

——产品可靠性故障的检测与分析;

——采取相应的纠正措施并进行试验验证。

2 元器件的选择与使用

元器件是机电产品可靠性的基础之一，很多机电产品的失效是由于元器件的性能和质量问题造成的。例如，国内某炼钢厂用中频炉熔炼钢铁，其中频电源是利用晶闸管全桥逆变获得的，每个桥臂上的晶闸管均并有阻容吸收电路。熔炼过程中，由于阻容吸收电路中的电容被击穿导致晶闸管失去保护而被击穿，从而造成直通故障和快速熔断器熔断，中频炉断电，正在熔炼的钢铁凝结在炉中，造成极大损失。由此可以看出元器件的选择与使用的重要性。

2.1 元器件的选用原则

元器件的选用要遵循下述原则：

——根据产品要实现的功能要求和环境条件，选用相应种类、型号规格质量等级的元器件;

——根据元器件使用时的应力情况，确定元器件的极限值，按降额设计技术选用元器件;

——根据产品要求的可靠性等级，选用与其适应的并通过国家质量认证合格单位生产的元器件;

——尽量选用标准的、系列化的元器件，重要的关键件应选用军用级以上元器件;

——对非标准的元器件要进行严格的验证，使用时要经过批准;

——根据国家或本单位的元器件优选手册选用。

2.2 器件封装结构和质量等级的选择

2.2.1 器件封装结构的选择

环氧树脂塑封器件为非气密性结构，易受潮气、盐雾和其它腐蚀性气体的侵蚀而失效。因此，对使用环境苛刻的产品，应当选用金属、陶瓷或低熔点玻璃封装的器件。

2.2.2 质量等级的选择

质量等级是指元器件装机使用前，在制造、检验和筛选过程中质量的控制等级。我国电子元器件分为A，B，C三个质量层次，每个质量层次包含几个质量等级，每个质量等级都有相应的质量系数。

质量等级的选择原则为：

——对可靠性要求高的产品，优先选用通过生产线军用标准认证并已上QPL(质量认证合格产品目录)表的元器件;

——关键件、重要件、分配可靠性高、基本失效率高的元器件应当选用质量等级高的元器件;

——其它元器件可按其生产执行标准，参照国标中质量等级顺序选用。

2.3 降额设计

2.3.1 降额设计的依据

电子元器件在使用或贮存过程中，总存在着某种比较缓慢的物理化学变化。这种变化发展到一定程度时，会使元器件的特性退化、功能丧失，即失效了。而这种变化的快慢，与温度和施加在元器件上的应力大小直接相关。为此，应当对元器件实行降额设计。