內(nèi)燃機可靠性課件

內(nèi)燃機可靠性

一、可靠性的基本概念二、零部件和系統(tǒng)的可靠性設計三、常用可靠性參數(shù)－B10壽命

四、內(nèi)燃機可靠性試驗內(nèi)容提要：可靠性可維修性可用性一、可靠性的基本概念規(guī)定的使用條件環(huán)境、使用及維護等條件規(guī)定的時間時間起點和時間間隔等規(guī)定功能例如，可靠是指要求內(nèi)燃機只要能轉(zhuǎn)動，還是要求必須能輸出一定的功率，還是要求必須能在低油耗、高效率的狀態(tài)下工作等。

因此產(chǎn)品的可靠性并非是一個定值，它隨著規(guī)定的使用條件、規(guī)定的時間、規(guī)定功能的不同而具有不同的數(shù)值。產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品的一種內(nèi)在屬性，它是在產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)和使用過程中通過一系列保障措施和手段得來的。這一系列的保障措施和手段形成一個完整的可靠性系統(tǒng)工程。產(chǎn)品的可靠性內(nèi)容包括：可靠性設計、可靠性評估、可靠性預測、可靠性試驗、可靠性檢驗、可靠性管理、可靠性信息收集?？煽啃允且?qū)嶋H需要逼出來的一門實用理論和技術(shù)。美國二戰(zhàn)電子武器…可靠度與不可靠度的概念由于同一批產(chǎn)品的不同個體，其可靠性在一定的的范圍內(nèi)是一個隨機量，為了定量研究一批產(chǎn)品的可靠性問題，通常以可靠度作為度量與評價可靠性的指標。

可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件、規(guī)定的時間內(nèi)、完成規(guī)定功能的概率。反之，不可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件、規(guī)定的時間內(nèi)、不能完成規(guī)定功能的概率?？捎眯詥栴}：何為可用性？產(chǎn)品是否可維修對產(chǎn)品在某一時刻是否處于可使用狀況的影響是很大的。為了表示這一現(xiàn)象，引入可用性的概念?？捎眯允侵府a(chǎn)品在規(guī)定條件、規(guī)定時刻處于可使用狀態(tài)的能力。同樣用產(chǎn)品在規(guī)定條件、規(guī)定時刻處于可使用狀態(tài)的概率即可用度來衡量?？煽慷取⒖删S修度、可用度的關系要得到高的可用度，可以通過提高可靠度或者提高可維修度得到。高的可靠度往往與高的研制投資費用相對應，它有能降低產(chǎn)品的維修及使用費用，為此設計產(chǎn)品時要選擇最佳的可靠度。故障率、故障率曲線故障率：是產(chǎn)品工作到某一時刻時，在單位時間內(nèi)發(fā)生故障或失效的概率。因此故障率可以衡量某時刻正在工作的產(chǎn)品發(fā)生故障可能性的程度。多數(shù)機械產(chǎn)品在制成并投入工作直至報廢，其故障率的變化曲線是類似的，可以分成3各區(qū)域：（浴盆曲線）1、故障率遞減的早期故障期；2、故障率基本恒定的偶然故障期；3、故障率遞增的磨損和疲勞故障期。浴盆曲線最要強調(diào)的問題二、零部件和系統(tǒng)的可靠性設計

影響發(fā)動機可靠性的因素是多方面而且復雜的，根本性的影響是設計。設計的可靠性決定了整機的可靠性，設計中留下的缺陷是不可能在生產(chǎn)與使用中去完全解決的。專家指出，一種發(fā)動機可靠性的高低，設計水平起到?jīng)Q定性的作用。

系統(tǒng)的可靠性設計概念零件的失效與否與系統(tǒng)的失效并不成一一對應的關系當系統(tǒng)由成前上萬個零件組成時，要單純通過提高零部件的可靠性來提高系統(tǒng)的可靠性是很困難且代價很高的，甚至在一定情況下是不可能和不必要的。系統(tǒng)的3個基本內(nèi)涵：1）若干的零部件；2）組合形式；3）規(guī)定功能。

提高系統(tǒng)可靠性的一種有效途徑

在不改變規(guī)定功能的條件下，通過改變其組合形式或增減局部結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可靠性分析的基礎是如何對各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行可靠性計算分析。通過分析可以使我們對如何設計不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)來提高系統(tǒng)的可靠性，如何將系統(tǒng)的可靠性指標分配給各零部件。三、常用可靠性參數(shù)－B10壽命

產(chǎn)品的可靠性參數(shù)常常用：可靠度（Reliability）、平均故障間隔時間（MeanTimeToFailure－MTBF）、平均故障前工作時間（MeanTimeToFailure-MTTF）等參數(shù)來描述對于系統(tǒng)級產(chǎn)品（對汽車來說就是整車級），可靠度是一個合適的可靠性參數(shù)，對于設備級產(chǎn)品（對汽車來說就是總成或成件級）MTBF和MTTF更容易表達，也更為常用。MTBF和MTTF描述了產(chǎn)品在規(guī)定任務時間內(nèi)的故障強度，但是有以下的不足：參數(shù)表達了產(chǎn)品的故障強度，但是難以據(jù)這些參數(shù)判斷產(chǎn)品的耗損壽命，難以確定大修期。

B10壽命B10壽命最早用于描述軸承的可靠性和壽命。對于軸承產(chǎn)品，其可靠性是隨其工作時間逐漸下降的，到了其耗損階段，故障發(fā)生的頻率會陡然增高，進入故障高發(fā)期。軸承的意外故障可能會帶來較大的損失，為了減少意外故障的損失，需要在軸承進入耗損階段之前就對其進行維修或更換，避免其進入故障高發(fā)期的耗損階段。針對這個問題，人們提出一個非常樸素的做法：收集軸承的故障時間數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計方法得到10％的軸承發(fā)生故障的那個時間點，用B10表示這個時間點，如果軸承工作到這個時間點仍未失效（大概占90%左右），需要對其進行維修或更換。比B10壽命更廣泛的描述為BX壽命，當X為10時稱為B10壽命，當X為5時稱為B5壽命。比較常見的BX壽命是B0.1、B1、B5、B10、B50壽命，對于汽車類產(chǎn)品，一般用B10壽命表達其整車和成件的可靠性，因此本文以B10壽命進行研究，文中內(nèi)容同樣適用于其它BX壽命。BX壽命稱謂的來源無從考究，普遍認為B代表Bearing（軸承），另一說是B代表德文的“Brucheinleizeit”（進入耗損失效的初始時間）。

假如我們通過試驗或?qū)嶋H使用獲取了某產(chǎn)品的故障和使用數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)量充分時，我們就可以利用這些數(shù)據(jù)對該產(chǎn)品的B10壽命進行評估，所采用的評估方法稱為B10壽命的評估方法。三個步驟可靠性試驗分類由于目的、試驗方法等的不同，可靠性試驗可分為：可靠性工程試驗實驗室試驗使用現(xiàn)場試驗應用統(tǒng)計試驗可靠性工程試驗目的在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷并采取糾正措施加以排除。在試驗過程中，如產(chǎn)品出現(xiàn)可靠性缺陷（故障），一般即時撤換故障件，修復后繼續(xù)進行試驗。對故障原因進行分析，采取有效的針對性措施予以糾正，提高產(chǎn)品的可靠性。實驗室試驗是在實驗室內(nèi)，模擬實際使用條件或在規(guī)定的工作及環(huán)境條件下進行的試驗。

確點是很難對復雜多因素的實際使用條件進行精確的模擬，但試驗條件易于控制，實驗結(jié)果的可比性強，適宜于對一些具體因素的研究分析。使用現(xiàn)場試驗優(yōu)缺點與實驗室試驗正相反，由于使用現(xiàn)場的環(huán)境條件不可控，因此現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)需要折算成標準典型環(huán)境條件下的可靠性數(shù)據(jù)。由于這種折算關系相當復雜，一般只能作一些近似折算。應用統(tǒng)計試驗是通過產(chǎn)品在實際使用過程中出現(xiàn)故障的條件、壽命等問題的統(tǒng)計分析查找故障原因，提出改進措施的試驗，又稱“場”試驗。這種方法花的費用少、信息多，并且環(huán)境真實，但需要有嚴格、規(guī)范的可靠性數(shù)據(jù)收集、整理、管理等的制度保障。內(nèi)燃機臺架可靠性試驗是使內(nèi)燃機受到較大的實際交變機械負荷及熱負荷，并提高單位時間內(nèi)的交變次數(shù)，以期在較短的時間內(nèi)考驗內(nèi)燃機的可靠性或發(fā)現(xiàn)其可靠性薄弱環(huán)節(jié)，通過分析、改進提高可靠性的試驗。它與內(nèi)燃機的性能試驗一樣是內(nèi)燃機定型的依據(jù)。臺架可靠性試驗規(guī)范各國、各廠家不盡相同，沒有統(tǒng)一的標準。試驗內(nèi)容所涉及的工況大致包括：1）標定工況（全速、全負荷）；2）最大扭矩工況；3）變速變負荷（包括怠速）工況；4）超速超負荷工況等。標定工況（全速、全負荷）主要考慮內(nèi)燃機承受最大熱負荷的能力，承受往復及旋轉(zhuǎn)慣性力的能力，以及標定功率的保持穩(wěn)定能力。最大扭矩