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小型电磁阀可靠性增长试验的初步研究.pdf

小型电磁阀可靠性增长试验的初步研究.pdf

上传者: winice 2010-01-09 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《小型电磁阀可靠性增长试验的初步研究pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含文章编号:()作者简介:罗强(),男,北京人,工程师,主要从事液体推进剂加注和阀门研究等工作。小型电磁阀可靠性增长试验的初步研究罗 强(北京航天发射符等。

文章编号:()作者简介:罗强(),男,北京人,工程师,主要从事液体推进剂加注和阀门研究等工作。小型电磁阀可靠性增长试验的初步研究罗 强(北京航天发射技术研究所,北京 )  摘要 对一类小型电磁阀进行可靠性增长试验的研究,主要包括可靠性增长模型的选取与变换、试验方案设计、数据分析与处理等工作。根据可靠性增长模型制订相应的可靠性增长试验计划,确定增长目标,跟踪试验过程并进行改进。根据试验数据绘制了实际可靠性增长曲线并与计划曲线对比,进行可靠性增长评价。试验结果表明经可靠性增长试验后,电磁阀的可靠性有了较大提高。研究表明,本文提出的试验方法对类似小型阀件也具有一定的指导意义。  关键词 电磁阀可靠性增长试验Duane模型  中图分类号:TH    文献标识码:ATentativeresearchaboutreliabilitygrowthtestofdiminutivesolenoidvalveLUOQiang(BeijingInstituteofSpaceLaunchTechnology,Beijing,China)Abstract:Researchaboutreliabilitygrouthtestofakindofdiminutivesolenoidvalveincludesreliabilitygrowthmodel,testplandesign,dataanalysis,etcThetestplanwasmade,andthegrowthaimwasdeterminedaccordingthemodelThereliabilitygrowthcurvewascomparedwiththeplancruve,inordertoevaluatethereliabilitygrowthThetestresultshowsthatthereliabilityofthesolenoidvalvehasraisdobviouslyafterthereliabilitygrowthtest,anditalsoshowsthatthetestmethodhasdirectivefunctionstothesamecategoryofsolenoidvalvesKeywords:solenoidvalvereliabilitygrowthtestDuanemodel 概述电磁阀是航天、航空和工业控制中大量使用的控制元件,其性能及可靠性对完成系统任务有直接的影响。某系统使用的一类小型电磁阀是为适应盐雾、腐蚀性气体等特殊环境所研制的新产品,为充分激发产品故障,进一步提高产品可靠性,对该电磁阀进行了可靠性增长试验。通过可靠性增长试验改进产品设计或工艺,使之满足既定的MTBF目标值和可靠度要求。由于电磁阀结构较为简单,且其可靠性和使用寿命常用工作次数而不是用时间来衡量,因此需要根据其特点选取适当的可靠性增长试验模型并设计相应的试验方案。 模型选取 选取原则Duane模型是目前最常用的可靠性增长试验模型,其模型参数的物理意义容易理解,便于制订可靠性增长计划,表示形式简洁,可靠性增长过程的跟踪和评估方便。但Duane模型的点估计精度不高,不能给出当前MTBF的区间估计,拟合优度检验方法比较粗略。但由于电磁阀试验主要关注其平均无故障间隔次数,对于估计精度和优度检验的精度要求不高,且由于Duane模型简单易用,故本次可靠性增长试验采用Duane进行分析和跟踪。 Duane模型Duane模型采用累积失效次数N与累积试验时间t来描述,Duane模型认为在产品研制过程中,只要不断对产品进行改进,累积失效率λc(t)与累积试验时间t,可以用双对数坐标纸上的一条直线来近似描述,其数学表示为lnλc(t)=lnamlnt年第期                 阀   门                    式中 a尺度参数(a>)m增长率(<m<)化为指数形式的累积失效率λc(t)为λc(t)=atm()在试验中得到的是累积失效率,在累积试验时间t的瞬时失效率λ(t)为λ(t)=dN(t)dt=a(m)tm()将产品可靠性水平用MTBF表示,则累积MTBF和瞬时MTBF分别为θc(t)=tma()θ(t)=tma(m)()其中,尺度参数a的倒数a是Duane模型累积MTBF曲线在双对数坐标纸纵轴上的截距,反映了产品进入可靠性增长试验时的初始MTBF水平。增长率m是累积MTBF曲线和瞬时MTBF曲线的斜率,表征产品MTBF随试验时间逐渐增长的速度。 Duane模型的最小二乘法分析由于最小二乘法估计精度较高,且易于在计算机上编程实现,故试验中采用了该方法进行尺度参数a和增长率m的求解。将式()用双对数坐标表示为lnθc(t)=lnamlnt()由累积试验时间ti及其对应的累积失效次数N(ti)得到累积MTBF为θc(ti)=tin(ti) (i=,,n)()根据Duane模型,有lnθc(ti)=lnamlntiεi (i=,,n)()因此,残差平方和为ni=εi=ni=(lnθc(ti)lnamlnti)()在残差平方和最小的情况下可得到a与m的最小二乘估计(LSE),为m=ni=lnθc(ti)lnti(ni=lnθc(ti))(ni=lnti)nni=(lnti)(ni=lnti)()a=expn(mni=lntini=lnθc(ti))()瞬时失效率λ(t)的LSE为λ(t)=a(m)tm()可修复产品定型后可认为其失效时间服从指数分布,即tn时刻的MTBF的LSE为θ(tn)=tnma(m)() 试验方案 Duane模型变换Duane模型采用累积失效次数N与累积试验时间t来描述,但该类电磁阀在系统中不完全是持续通电工作的,很难用累积试验时间表示,因而用工作次数来衡量。而且根据以往使用经验,电磁阀失效模式主要为“开启”或“关闭”失效,其次才是密封失效,前者与动作次数有关,后者与动作次数和通电时间均有关。所以在制订试验方案时,以试验次数为主,兼顾连续通电时间。设总试验次数为n,总通电时间为T,建立一个n、T与Duane模型中的累积试验时间t之间的映射t(nT)()即将Duane模型中的累积试验时间t当量为总通电次数n与总通电时间T之和。设试验次数与通电时间是连续的,即一定试验次数中必然包含一定的连续通电时间,那么经式()变换后,就可以用总试验次数n代替累积试验时间t,用tF表示,将平均无故障间隔时间MTBF转换为平均无故障间隔次数,并仍用MTBF表示,这样,经过上述变换后可以仍然采用Duane进行试验和分析。 试验计划与预测()试验计划电磁阀可靠性增长试验计划分为个阶段,即预测阶段、可靠性增长试验阶段和使用验证阶段。预测阶段 根据该电磁阀的历次使用情况,得出初始使用次数和对应的失效次数,并求出初始MTBF值。根据电磁阀在设备中的使用情况给出MTBF的目标值。可靠性增长试验阶段 在计划阶段的基础上,制订可靠性增长试验方案,对该电磁阀进行可靠性增长试验,求出可靠性增长后的MTBF值并与目标值对比。使用验证阶段 可靠性增长后,在后续的使用过程中进一步积累数据,以验证该MTBF值。()MTBF初始值与目标值                    阀   门               年第期首先根据电磁阀的历次使用情况确定初始MTBF值。该电磁阀共生产件,经初步统计,第一阶段初始总工作次数n约为次,其中失效次数为次,故初始MTBF为θ==(次)即初始平均无故障工作次数为次。由于该电磁阀是在已有成熟产品基础上的改进,增长率不会太高,参考同类产品的增长经验,增长率m取为。依据该电磁阀使用要求,初步确定MTBF目标值θF为次,并根据初始工作次,计算总试验次数tF为tF=n(m)θFθm=()=(次)即至少需试验次才能使MTBF值达到次。根据计算的MTBF初始值和目标值绘制计划增长曲线(图)。图 试验数据的Duane模型曲线 试验方案电磁阀可靠性增长试验采用Duane模型进行评估和预测。因为根据计算的总试验次数为次,所以选定电磁阀的总试验次数为次。在实际的试验方案设计中主要考虑电磁阀“接通”和“断开”的工况,兼顾工作时间。首先在工作压力下对单件电磁阀进行“接通”和“断开”试验循环次,然后通电min,将通电时间与“接通”和“断开”试验时间之和为一个工作周期T,共计个周期,满足试验次数为次的要求。将Duane模型中的累积试验时间映射为总试验次数,即累积试验时间t次工作nmin通电时间T=T变换后以试验次数n作为计量标准,为带入Duane模型方便,仍然用t表示,称为当量累积时间,其含义为总试验次数与通电时间之和(即nT)。相应的平均无故障时间可理解为平均无故障次数,并仍然用MTBF表示。 数据分析根据试验过程中发生的失效次数得出试验数据共组,用累积试验次数及其对应的失效次数表示为(ti,N(ti)),转换为累积试验次数及其对应的累积MTBF用双对数坐标表示为:(lnti,lnθc(ti)),并求得Σlnti、Σ(lnti)、Σlnθc(ti)和Σlnθc(ti)lnti(表)。表 试验数据序号N(ti)tilnti(lnti)θc(ti)lnθc(ti)lnθc(ti)lntiΣ  增长率m的LSE为m==尺度参数a的LSE为年第期                 阀   门                    a=exp(=因此,试验结束时平均MTBF的LSE为θ()==试验结束时的瞬时MTBF的LSE为θ()=()=即试验结束时累积无故障次数MTBF为次,其中包含连续通电h,满足MTBF预计值次的要求。第次的瞬时MTBF为,即电磁阀在进行次的可靠性增长试验后,其平均无故障次数已经达到了次,相应的可靠度约为。根据表数据绘制的Duane模型曲线(图)可以看出,在双对数坐标下Duane模型曲线基本是一条直线,说明Duane模型是适用的。电磁阀的平均MTBF从次增长到次,试验次后的电磁阀瞬时MTBF已经达到了次。实际累积MTBF曲线在计划增长曲线之上,表明本次可靠性增长试验是有效的。实际曲线在次对应的MTBF累积值在目标值之上,证明试验结束时的MTBF已达到并超越预计增长目标值。计划增长曲线的增长率m设定为,实际试验的增长率为,说明最初的计划增长率设置的比较准确。从图中还可以看出,因实际增长率比计划略大,故实际增长曲线较陡。 使用验证根据可靠性增长试验结果进行改进后,又生产了件电磁阀并投入使用。在一段时间内,平均每个电磁阀工作了次,共计约次,其中仅发现次失效,折算成单台产品后可知平均无故障次数为=次,满足可靠性增长试验后的次要求,说明经本次试验后,可靠性确实有一定增长,试验取得了预期的效果。 结语本文对一类小型电磁阀的可靠性增长试验进行了初步研究和探讨,给出了数学模型和由工作时间到工作次数的变换,并根据试验结果进行了数据分析和可靠性增长曲线的绘制。此方法对于非连续工作且经常需要动作的阀门具有一定的指导作用,能够跟踪可靠性增长试验过程,有效评定阀门的可靠性增长水平,预测平均无故障间隔次数,可以作为类似阀门可靠性增长试验的参考。参考文献〔〕 梅文华可靠性增长试验M北京:国防工业出版社,(收稿日期:)诚 聘苏州奥科曼阀门贸易有限公司  苏州奥科曼阀门贸易有限公司是一家外商独资贸易型企业。由日本著名阀门生产企业“株式会社OKM”出资兴办。全面负责日本OKM品牌阀门在中国及相关地区的销售及服务(产品涵盖OKM日本工厂、马来西亚工厂和中国苏州工厂)。公司位于苏州市吴中区。目前公司处于筹建阶段,现诚聘能担当下述职位的优秀人才加入我们的团队。薪酬面谈。业务管理部主管名。男性。年龄在岁以下。相关专业本科毕业学历。精通电脑Office软件使用。有销售工作经验年以上。有日语基础者优先。贸易部门主管名。男性。年龄在岁以下。相关专业大专毕业以上学历。要求英语级以上,必须有阀门销售工作经验年以上。有日语基础者优先。日资企业客户主管名。男性。年龄在岁以下。相关专业大专毕业以上学历。日语级以上水平。必须有销售工作经验年以上。销售业务员名。男性。年龄在岁以下。相关专业大专毕业以上学历。必须有阀门销售工作经验年以上。通信地址:苏州吴中区经济开发区  邮政编码:联系人:吴先生 陈先生  电 话:  传 真:Email:com(电子邮件应聘时,请在邮件主题中注明“应聘职位”)                    阀   门               年第期

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