提高产品可靠性：零部件疲劳、失效及纠正措施分析

1.可靠性

低压电器的可靠性是指产品在规定的条件下及规定的时间内完成规定功能的能力，产品的可靠性是产品质量的一个重要组成部分。产品的质量严格说起来应包括其性能及可靠性两个方面，可靠性是评价电器产品质量的一个重要指标。一个产品尽管其性能指标很高，但若其可靠性不高的话，就不能算是一个质量好的产品。

电力系统与低压配电系统中使用了各种低压电器，如果这些低压电器的可靠性不高，将导致整个电力系统与低压配电系统经常发生故障，而造成停电事故，甚至会危及供电线路和用电设备的安全，对于大型系统来说，其造成的经济损失远远高于电器产品本身的价格。经济损失将更为巨大。

为了定量评价低压电器产品可靠性的高低，规定了产品的可靠性特征参数。低压电器产品可分为可修复产品和不可修复产品两大类，可修复产品指产品发生故障后，可以修复并能继续使用，如断路器、容量较大的接触器等；不可修复产品指产品发生故障后，不能修复或不值得修复，如小容量接触器、控制继电器、小型继电器等。

产品的可靠性特征参数随产品是否可修复而有所不同。不可修复产品的可靠性特征参数有：

1）可靠度：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。

2）累积失效概率：产品在规定条件下和规定的时间内丧失规定功能的概率。

3）失效率：已工作到t时刻的产品在该时刻后的单位时间内失效（指丧失规定的功能）的概率，它近似等于t时间后单位时间内的产品失效数与t时刻尚在工作的产品数之比。

4）平均寿命：产品发生失效前的平均工作时间，通常记作MTTF。

5）可靠寿命：产品可靠度减小到给定值R时所需的工作时间。

6）中位寿命：产品可靠度减到0.5时所需的工作时间。

可修复产品的可靠性特征参数有：

1）可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内不发生故障的概率。

2）平均寿命（即平均无故障工作时间）：相邻两次故障间工作时间的平均值，通常记作MTBF。

3）故障率：已工作到t时刻的产品在该时刻后的单位时间内发生故障的概率。

4）平均修复时间：每次故障后所需维修时间的平均值，通常记作MTTR。

5）维修度：产品在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率。

6）修复率：修理时间已达到τ的产品在该时间后的单位时间内完成修复的概率。

7）时间有效度：产品的可工作时间与其不能工作时间之和的比值。

2.可靠性试验

为了评价分析产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。试验结果为故障分析和研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。

（1）试验目的

1）在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指标的情况。

2）生产阶段为监控生产过程提供信息。

3）对定型产品进行可靠性鉴定或验收。(www.xing528.com)

4）暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理。

5）为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供依据。

对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。

（2）试验分类

1）如以环境条件来划分，可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验。

2）以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验。

3）若按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验。

4）若按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。

5）但通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类：环境试验、寿命试验、筛选试验、现场使用试验和鉴定试验。

（3）试验方法。

根据可靠性统计试验所采用的方法和目的，可靠性统计试验可以分为可靠性验证试验和可靠性测定试验。可靠性测定试验是为测定可靠性特性或其量值而做的试验，通常用来提供可靠性数据。可靠性验证试验是用来验证产品的可靠性特征值是否符合其规定的可靠性要求的试验，一般将可靠性鉴定和验收试验统称为可靠性验证试验。

为了评价分析和验证产品可靠性，必须进行一些有效的试验。包括环境试验、寿命试验以及参数和性能试验等。

2O08年制订的八个电器产品可靠性试验的国家标准已发布。GB/T 15510—2008《控制用电磁继电器可靠性试验通则》，GB/Z 10962—2008《机床电器可靠性通则》，GB/Z 22200—2008《小容量交流接触器可靠性试验方法》，GB/Z 22201—2008《接触器式继电器可靠性试验方法》，GB/Z 22202—2008《家用和类似用途的剩余电流动作断路器可靠性试验方法》，GB/Z 22203—2008《家用及类似场所用过电流保护断路器的可靠性试验方法》，GB/Z 22204—2008《过载继电器可靠性试验方法》和GB/Z 22074—2008《塑料外壳式断路器可靠性试验方法》。

3.机械操作可靠性

操作性能作为低压电器产品的一项重要性能，对低压电器产品的质量起到重要作用。操作性能的可靠性也直接影响到低压电器产品的可靠性。操作性能一般分为带电操作性能和不带电操作性能，不带电操作性能的可靠性即为机械操作可靠性。

机械操作可靠性一般可分为结构可靠性和机构可靠性。结构可靠性主要考虑机械结构的强度以及由于载荷的影响使之疲劳、磨损、断裂等引起的失效；机构可靠性则主要考虑的不是强度问题引起的失效，而是考虑产品在机械操作过程中由于运动学问题而引起的故障。

在机械操作试验过程中，当试品出现下列任一种情况时，即认为该试品失效。

1）零部件有破坏性损坏，零部件松动。

2）机械运动阻滞、卡死。

3）机械运动未能达到预定的状态。

4）触头系统开距、超程等参数超出限值。

5）触头直流接触电阻大于限值。

6）触头发生熔焊或其他形式的粘接。