1、第二章第二章设备的可靠性和维修性设备的可靠性和维修性 强调强调设备的可靠性和维修性是基于现代化生产的需要设备的可靠性和维修性是基于现代化生产的需要，原因有二：，原因有二：一是现代化设备性能高、构造复杂，确保可靠性的一是现代化设备性能高、构造复杂，确保可靠性的必必要性要性显著增加：二是随着设备向自动化方向发展，新技术显著增加：二是随着设备向自动化方向发展，新技术被不断地采用和推广，进行设备可靠性的研究有了被不断地采用和推广，进行设备可靠性的研究有了可能可能。设备可靠性、维修性三大影响因素：设备可靠性、维修性三大影响因素：1 1、固有因素、固有因素 设备本身在设计、制造时已经决定了内在的、固有的设
2、备本身在设计、制造时已经决定了内在的、固有的可靠性和维修性可靠性和维修性 2 2、人为因素、人为因素 设备在使用、维修过程中，操作人员与维修人员对设设备在使用、维修过程中，操作人员与维修人员对设备可靠性，维修性有所影响备可靠性，维修性有所影响 3 3、环境因素、环境因素 设备所处的环境条件对设备可靠性、维修性的影响。设备所处的环境条件对设备可靠性、维修性的影响。一、设备可靠性一、设备可靠性 1 1、可靠性、可靠性 设备在设备在规定的时间规定的时间内，内，规定的条件规定的条件下，完成下，完成规定动能规定动能的性能（能力）。的性能（能力）。规定的条件主要包括三种：规定的条件主要包括三种：1 1）环
3、境条件：环境条件：温度、湿度、腐蚀性灰尘和气体、振温度、湿度、腐蚀性灰尘和气体、振动、冲击、地理等动、冲击、地理等 2 2）使用条件：使用条件：连续生产、间断生产和满载、轻载等连续生产、间断生产和满载、轻载等 3 3）维护保养条件：维护保养条件：操作者的技术熟练程度操作者的技术熟练程度 规定的功能：明确的功能指标，明确地发生故障或不规定的功能：明确的功能指标，明确地发生故障或不能正常工作的界限。能正常工作的界限。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、可靠度、可靠度表示可靠性的尺度表示可靠性的尺度 用来表示设备在规定的时间内，规定的条件下，毫无用来表示设备在规定的时间内，规定的条件下，毫无故
4、障地执行其规定功能的故障地执行其规定功能的概率概率。简单说，就是研究对象在一定条件下不发生故障的概简单说，就是研究对象在一定条件下不发生故障的概率。率。可靠度一般以时间函数来表示，称为可靠度函数可靠度一般以时间函数来表示，称为可靠度函数R(t)R(t)。Y=R(t)Y=R(t)曲线称为可靠度曲线。曲线称为可靠度曲线。R(t)=P(Tt)0R(t)=P(Tt)0 R(t)R(t)1 1 T T设备的实际寿命设备的实际寿命 t t某一规定的时间（规定寿命）某一规定的时间（规定寿命）2.1 2.1 基本概念基本概念 二、设备的故障及相关概念二、设备的故障及相关概念 1 1、故障定义、故障定义 故障：
5、故障：设备（系统）或零部件丧失其设备（系统）或零部件丧失其规定规定的功能的状的功能的状态。态。注意：注意：设备故障状态只有在运转状态下才能显现。设备故障状态只有在运转状态下才能显现。异常、缺陷异常、缺陷 异常、缺陷是尚未发生故障，但已超出了正常状态，异常、缺陷是尚未发生故障，但已超出了正常状态，往往不久就会发展成故障，也成为往往不久就会发展成故障，也成为故障前状态故障前状态。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、设备故障分类、设备故障分类 1 1）按故障发生的速度分类）按故障发生的速度分类 突发性故障突发性故障 由于各种不利因素和偶然的外界影响的共同作用由于各种不利因素和偶然的外界影响的共
6、同作用超出了设备所能承受的限度而超出了设备所能承受的限度而突然发生突然发生的故障。的故障。特点是无明显征兆，突然发生，依靠事前检查或监视特点是无明显征兆，突然发生，依靠事前检查或监视不能预知。不能预知。渐发性故障渐发性故障 由于各种影响因素的作用使设备的初始参数由于各种影响因素的作用使设备的初始参数逐渐逐渐劣化劣化、衰减过程、衰减过程逐渐发展逐渐发展而引起的故障。而引起的故障。特点是一般有明显征兆，可早期发现。特点是一般有明显征兆，可早期发现。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2）按故障发生的后果分类）按故障发生的后果分类 功能故障功能故障 设备不能继续完成自己规定功能的故障。设备不能继续
7、完成自己规定功能的故障。往往由于个别零件损坏造成。往往由于个别零件损坏造成。参数故障参数故障 设备的工作参数不能保持在允许范围内的故障。设备的工作参数不能保持在允许范围内的故障。属属渐发性渐发性的，一般不妨碍设备的运转，但影响产品的的，一般不妨碍设备的运转，但影响产品的加工质量。加工质量。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3）按故障的损伤程度分类）按故障的损伤程度分类 允许故障允许故障 损伤可以容忍，不会引起严重后果的故障。损伤可以容忍，不会引起严重后果的故障。不允许故障不允许故障 由于设计时考虑不周，制造装配质量不合格，违由于设计时考虑不周，制造装配质量不合格，违反操作规程所造成的故障。
8、反操作规程所造成的故障。4 4）按故障的易见性分类）按故障的易见性分类 明显安全性故障明显安全性故障 可能直接危及作业安全的故障。可能直接危及作业安全的故障。明显使用性故障明显使用性故障 对使用能力或完成作业任务有直接影响的故障。对使用能力或完成作业任务有直接影响的故障。2.1 2.1 基本概念基本概念 明显非使用性故障明显非使用性故障 对使用能力或完成作业任务没有不利的直接影响对使用能力或完成作业任务没有不利的直接影响的故障。的故障。隐蔽安全性故障隐蔽安全性故障 同另一故障（明显功能故障）结合后会危及作业同另一故障（明显功能故障）结合后会危及作业安全的隐蔽功能故障。安全的隐蔽功能故障。隐蔽经
9、济性故障隐蔽经济性故障 同另一故障（明显功能故障）结合后不会产生安同另一故障（明显功能故障）结合后不会产生安全性后果，但有经济性后果影响的故障。全性后果，但有经济性后果影响的故障。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、设备故障的典型模式、设备故障的典型模式 1 1）故障模式含义）故障模式含义 故障的主要特征即故障的表现形式。故障的主要特征即故障的表现形式。2 2）常见的故障模式）常见的故障模式 异常振动异常振动、磨损磨损、疲劳疲劳、裂纹、破裂、裂纹、破裂、过度变形过度变形、腐腐蚀蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、熔融、蒸发、绝缘劣化、剥离、渗漏、堵塞、松弛、熔融、蒸发、绝缘劣化、异常声响、油质劣
10、化、材质劣化、异常声响、油质劣化、材质劣化、粘合粘合及其他。及其他。回转机械的主要故障模式回转机械的主要故障模式：异常振动、磨损、异常声：异常振动、磨损、异常声响、裂纹、疲劳。响、裂纹、疲劳。静止设备的主要故障模式静止设备的主要故障模式：腐蚀、裂纹、渗漏。：腐蚀、裂纹、渗漏。2.1 2.1 基本概念基本概念 4 4、故障的发生机理、故障的发生机理 形成故障源的原因；形成故障源的原因；诱发零部件、设备系统发生故障的物理、化学、电学诱发零部件、设备系统发生故障的物理、化学、电学与机械学过程；与机械学过程；设备的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过设备的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过程
11、及其因果原理。程及其因果原理。1 1）设计错误）设计错误 应力过高，应力集中，材料、配合、润滑方式选用不应力过高，应力集中，材料、配合、润滑方式选用不当，对使用条件、环境影响考虑不周。当，对使用条件、环境影响考虑不周。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2）原材料缺陷）原材料缺陷 材料不符合技术条件，铸锻件缺陷，热处理变形，热材料不符合技术条件，铸锻件缺陷，热处理变形，热处理缺陷等。处理缺陷等。3 3）制造缺陷）制造缺陷 切削、压力加工和装配缺陷，热处理、焊接和电镀缺切削、压力加工和装配缺陷，热处理、焊接和电镀缺陷，混料，热应力，管理混乱等。陷，混料，热应力，管理混乱等。4 4）运转缺陷）运
12、转缺陷 过载，过热，腐蚀，润滑不良，漏电，操作失误，维过载，过热，腐蚀，润滑不良，漏电，操作失误，维护和修理不当等。护和修理不当等。2.1 2.1 基本概念基本概念 三、有关设备可靠性的几个函数三、有关设备可靠性的几个函数 1 1、可靠度函数、可靠度函数 R(t)=P(Tt)R(t)=P(Tt)2 2、累积故障密度函数、累积故障密度函数F(t)F(t)表示在一段时间内，设备发生故障的概率。表示在一段时间内，设备发生故障的概率。F(t)=P(TF(t)=P(T t t)0)0 F(t)F(t)1 1 与可靠度之间为互补关系，也称为与可靠度之间为互补关系，也称为不可靠度不可靠度函数。函数。F(t)
13、+R(t)=1F(t)+R(t)=1 F(t)=1-R(t)F(t)=1-R(t)2.1 2.1 基本概念基本概念 理解理解：可靠度和不可靠度的估计值可靠度和不可靠度的估计值 设设t t0 0时刻有时刻有N N个完好设备（零部件）在工作，到达个完好设备（零部件）在工作，到达t t时刻，有时刻，有n(t)n(t)个设备（零部件）出现故障而失效，那么个设备（零部件）出现故障而失效，那么尚有尚有N-n(t)N-n(t)个设备（零部件）在继续工作，则个设备（零部件）在继续工作，则2.1 2.1 基本概念基本概念ttNtntF100)()(ttNtnNtR001)()(3 3、故障密度函数、故障密度函数
14、f(t)f(t)累积故障密度累积故障密度F(t)F(t)的导数的导数dttdRdttRddttdFtf)()(1()()(tdttftFtR0)(1)(1)(2.1 2.1 基本概念基本概念tdttftF0)()(tdttf)(4 4、设备的故障率（失效率、危险率、故障强度）、设备的故障率（失效率、危险率、故障强度）工作到某一时间的系统、设备、零部件等，在接着到工作到某一时间的系统、设备、零部件等，在接着到来的来的单位时间内单位时间内发生故障的概率。发生故障的概率。1 1）平均故障率）平均故障率 2 2）瞬时故障率）瞬时故障率(t)(t)一批设备（或零部件），在已正常工作到一批设备（或零部件）
15、，在已正常工作到t t时刻的条时刻的条件下，在下一段时间（件下，在下一段时间（t t t t）内将要发生故障的条件概）内将要发生故障的条件概率。率。总工作时间某期间的总故障数2.1 2.1 基本概念基本概念 a.a.估计值估计值 假定假定t t0 0时刻，有时刻，有N N个完好设备（零部件）在工作，个完好设备（零部件）在工作，到到t t时刻有时刻有n(t)n(t)个设备（零部件）失效，尚有个设备（零部件）失效，尚有N-n(t)N-n(t)个设个设备（零部件）在继续工作，再让这些设备（零部件）工备（零部件）在继续工作，再让这些设备（零部件）工作一小段时间作一小段时间 t t，则在，则在t tt
16、t t t时间内又有时间内又有 n(t)=n(tn(t)=n(t t)-n(t)t)-n(t)个设备个设备（零部件）（零部件）失效，则在失效，则在 t t的时间内，的时间内，设备设备（零部件）（零部件）失效的概率为失效的概率为 那么在那么在t t时刻之后，每一单位时间内所发生的失效概时刻之后，每一单位时间内所发生的失效概率即为失效率。率即为失效率。)()()()()(tnNtnttntnNtnttnNtnt1)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念 b.b.连续值连续值 )()()()()()()(1)()()(limlim00tRtfdttRtdFttRtFttFttnNtntttdtt
17、RtdRt)()()()(ln)()()(00tRtRtdRdtttttdttetF0)(1)(tdttetttRtf0)()()()()(2.1 2.1 基本概念基本概念tdttetR0)()(通常定义危险性通常定义危险性 如果设备的故障发生遵从指数分布，即每单位时间如果设备的故障发生遵从指数分布，即每单位时间故障发生次数相等，故障发生次数相等，(t)(t)常数，则常数，则 dtttHt0)()(ttHetfetRtt)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念dttdHt)()()()(tHetR表表3-1 3-1 可靠性函数之间的关系可靠性函数之间的关系2.1 2.1 基本概念基本概念R
18、(t)F(t)f(t)(t)R(t)1-F(t)F(t)1-R(t)f(t)-dR(t)/dtdF(t)/dt(t)tdttf)(tdtte0)(dttdRtR)()(1dttdFtF)()(11tdttftf)()(tdttf0)(tdtte0)(1tdttet0)()(四、设备故障分布的基本类型四、设备故障分布的基本类型 1 1、故障率减小型（、故障率减小型（DFRDFR型）型）故障率故障率(t)(t)随时间单调降低，也就是说，设备或零部随时间单调降低，也就是说，设备或零部件在开始使用时故障率高，随后逐渐降低。件在开始使用时故障率高，随后逐渐降低。故障发生的原因：设备的结构、制造工艺、装配
19、质量故障发生的原因：设备的结构、制造工艺、装配质量和材料上的某些缺陷。和材料上的某些缺陷。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、故障率恒定型（、故障率恒定型（CFRCFR型）型）故障率故障率(t)(t)常数，可靠度函数常数，可靠度函数R(t)R(t)呈简单的呈简单的指指数数分布。分布。故障发生的原因：故障发生的原因：随机随机性，使用不当、操作上的疏忽性，使用不当、操作上的疏忽或润滑密封、散热通风及类似维护条件不良等偶然原因或润滑密封、散热通风及类似维护条件不良等偶然原因。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、故障率增加型（、故障率增加型（IFRIFR型）型）故障率故障率(t)(t)随时
20、间的增加而升高，说明设备经过一段随时间的增加而升高，说明设备经过一段比较稳定的运行之后到达磨损老化阶段，若不采取维修比较稳定的运行之后到达磨损老化阶段，若不采取维修措施，故障率随时间的延长，不断升高，最后导致全部措施，故障率随时间的延长，不断升高，最后导致全部损坏。损坏。故障密度函数多数故障密度函数多数f(t)f(t)多半近似多半近似正态正态分布。分布。2.1 2.1 基本概念基本概念 五、设备故障发生的规律及其描述五、设备故障发生的规律及其描述 1 1、设备故障发生的规律、设备故障发生的规律 浴盆曲线（设备寿命特性曲线）浴盆曲线（设备寿命特性曲线）2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、设
21、备的寿命周期、设备的寿命周期 1 1）早期故障期）早期故障期 设备安装调试过程至移交生产使用阶段（故障率设备安装调试过程至移交生产使用阶段（故障率趋于减少的时间）趋于减少的时间）在构成设备的众多零部件中有少数在设计和制造阶段在构成设备的众多零部件中有少数在设计和制造阶段就有缺陷的零部件，它们在开始使用后的早期内，就往就有缺陷的零部件，它们在开始使用后的早期内，就往往承受不了应力而发生故障。往承受不了应力而发生故障。缩短缩短这一段时间，应在设备投入运行以前进行试车、这一段时间，应在设备投入运行以前进行试车、试运转，以便及时发现，修正和排除缺陷，尽可能设法试运转，以便及时发现，修正和排除缺陷，尽可
22、能设法来加速失效率下降过程。来加速失效率下降过程。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2）偶发故障期）偶发故障期 故障率基本为一常数的延续时间故障率基本为一常数的延续时间 故障的发生是随机的，不可预测，对应设备的实际使故障的发生是随机的，不可预测，对应设备的实际使用期，称正常工作期、有效寿命、使用寿命。用期，称正常工作期、有效寿命、使用寿命。延长延长这一段时间，就是希望在容许的费用内延长使用这一段时间，就是希望在容许的费用内延长使用寿命。寿命。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3）耗损故障期）耗损故障期 故障率上升的时间故障率上升的时间 设备中的某些零部件已经老化磨损，寿命衰竭。设备中的
23、某些零部件已经老化磨损，寿命衰竭。推迟推迟这一阶段的到来，应通过可靠性预测，事先估计这一阶段的到来，应通过可靠性预测，事先估计，及时修复或更换，使趋向上升的故障率又降下来，延，及时修复或更换，使趋向上升的故障率又降下来，延长设备的有效寿命。长设备的有效寿命。2.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、设备故障发生的规律的描述、设备故障发生的规律的描述韦布尔分布韦布尔分布。韦布尔分布可以将正态分布、指数分布、超指数分布韦布尔分布可以将正态分布、指数分布、超指数分布统一地加以表现，其形状参数值能够反映出各种设备在统一地加以表现，其形状参数值能够反映出各种设备在其寿命周期内的故障机理。其寿命周期内的故
24、障机理。韦布尔分布表达式如下：韦布尔分布表达式如下：0)()(tttHm01)()()(ttmdttdHtm0)(01)()(ttmmettmtf0)()(ttmetR2.1 2.1 基本概念基本概念 m m形状参数，决定故障分布密度曲线的基本形状；形状参数，决定故障分布密度曲线的基本形状；m m1 1，构成恒定型，即指数分布型，构成恒定型，即指数分布型 m1m1，构成上升型，即正态分布型，构成上升型，即正态分布型 m1mt)=n-n(t)/nt)=n-n(t)/n 显然，显然，t=0t=0，M(0)=0M(0)=0，G(0)=1G(0)=1；t=t=，M(M()=1)=1，G(G()=0)=
25、02.1 2.1 基本概念基本概念 3 3、维修密度函数、维修密度函数m(t)m(t)单位时间内设备被修复的概率。单位时间内设备被修复的概率。dttdGdttdMtm)()()(2.1 2.1 基本概念基本概念 4 4、修复率（维修率）、修复率（维修率）(t)(t)修理时间到达修理时间到达t t时刻，尚未修复的设备在下一单位时时刻，尚未修复的设备在下一单位时间内完成修复的概率。间内完成修复的概率。1 1）离散值）离散值 2 2）连续值）连续值 ttnntnttnt)()()()(dttGtdGtGtmttnntntt)()()()()()(lim)(0tdttetG0)()(tdttetM0)
26、(1)(2.1 2.1 基本概念基本概念 维修密度函数的分布形状，可以是正态分布、对数正维修密度函数的分布形状，可以是正态分布、对数正态分布、指数分布或韦布尔分布，但是态分布、指数分布或韦布尔分布，但是在通常情况下，在通常情况下，对于可能工作时间远远大于维修时间的生产设备，可以对于可能工作时间远远大于维修时间的生产设备，可以认为维修密度函数符合指数分布规律认为维修密度函数符合指数分布规律，即，即 constt)(tetG)(tetM1)(tetm)(2.1 2.1 基本概念基本概念 5 5、平均修复时间、平均修复时间MTTRMTTR（Mean Time To RepairMean Time T
27、o Repair）与平均寿命类似，设备也有平均修复时间，是指设备与平均寿命类似，设备也有平均修复时间，是指设备维修所需时间的平均值。维修所需时间的平均值。离散状态下，离散状态下，t ti i第第i i次故障的修复时间次故障的修复时间 连续分布状态下，连续分布状态下，对于指数分布，对于指数分布，niitnMTTRM11dttGdttmtMTTRM00)()(/1 MTTRM2.1 2.1 基本概念基本概念 6 6、中值维修时间、中值维修时间 当维修度函数当维修度函数M(t)=0.5M(t)=0.5时所对应的维修时间。时所对应的维修时间。7 7、最大维修时间、最大维修时间M Mmaxmax 维修度
28、函数为给定值维修度函数为给定值1 1 时的维修时间。时的维修时间。一般取一般取5 51010。例例2-32-3 某厂有一批设备，在相当长的一段时间内的统某厂有一批设备，在相当长的一段时间内的统计表明，维修工作时间服从指数分布，共维修了计表明，维修工作时间服从指数分布，共维修了4848次，次，花去维修时间花去维修时间300h300h。问：。问：1 1）若规定每次维修时间为）若规定每次维修时间为5h5h、10h10h，则能够修好的设备可占发生故障设备总数中的多少，则能够修好的设备可占发生故障设备总数中的多少？2 2）需要规定多长的维修时间，才能使）需要规定多长的维修时间，才能使99%99%发生了故
29、障发生了故障的设备修好的设备修好？2.1 2.1 基本概念基本概念 8 8、可靠性与维修性的对应关系、可靠性与维修性的对应关系 2.1 2.1 基本概念基本概念可靠性方面维修性方面可靠度R(t)维修度M(t)不可靠度F(t)=1-R(t)不可维修度G(t)=1-M(t)故障密度f(t)=dF(t)/dt维修密度m(t)=dM(t)/dt故障率(t)=f(t)/R(t)修复率(t)=m(t)/1-M(t)平均寿命平均维修时间MTBFMTTR00)()(dttRdtttfdttGdtttm00)()(八、设备的时间八、设备的时间 一般情况下，设备有两种状态：要么处于一般情况下，设备有两种状态：要么
30、处于完好完好状态，状态，想使用任何时候都可以使用；要么处于想使用任何时候都可以使用；要么处于故障故障状态，想使状态，想使用时由于某种原因不能使用。用时由于某种原因不能使用。这样就将设备的时间划分为两类时间：这样就将设备的时间划分为两类时间：1 1、使用时间（可工作时间）、使用时间（可工作时间）包括待机时间、起动时间、实际工作时间包括待机时间、起动时间、实际工作时间 2 2、停歇时间（停机时间）、停歇时间（停机时间）包括改善修理时间、维修时间和拖延时间。其中维修包括改善修理时间、维修时间和拖延时间。其中维修时间又可分为预防维修时间和事后维修时间。时间又可分为预防维修时间和事后维修时间。2.1 2
31、.1 基本概念基本概念 九、设备的有效度九、设备的有效度 1 1、定义、定义 可修复的系统、设备、零部件等在某特定时间内具有可修复的系统、设备、零部件等在某特定时间内具有或者维持其规定功能的概率。用来评价设备在某个特定或者维持其规定功能的概率。用来评价设备在某个特定时间内可以有效工作的程度。时间内可以有效工作的程度。有效度也是时间的函数，它是可靠度和维修度的综合有效度也是时间的函数，它是可靠度和维修度的综合表征，记为表征，记为A(t)A(t)。注意：注意：可维修设备，当发生故障时，只要能在允许的可维修设备，当发生故障时，只要能在允许的时间内修复后又能正常工作，则其有效度与单一可靠度时间内修复后
32、又能正常工作，则其有效度与单一可靠度相比，增加了正常工作的概率；不可修复设备，有效度相比，增加了正常工作的概率；不可修复设备，有效度仅决定于且等于可靠度。仅决定于且等于可靠度。2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2、两种形式、两种形式 1 1）瞬时有效度）瞬时有效度 在某一特定瞬时，可维修设备保持正常工作使用状态在某一特定瞬时，可维修设备保持正常工作使用状态和功能的概率，又称瞬时利用率，反映了和功能的概率，又称瞬时利用率，反映了t t时刻设备的有时刻设备的有效度，而与效度，而与t t时刻之前设备是否失效无关。时刻之前设备是否失效无关。tetA)()(2.1 2.1 基本概念基本概念 2 2）
33、稳态有效度）稳态有效度A A（）MUTMUT设备平均能正常工作时间（使用时间平均值）设备平均能正常工作时间（使用时间平均值）MDTMDT设备平均不能正常工作时间（停歇时间平均值设备平均不能正常工作时间（停歇时间平均值）若故障密度与维修密度函数均为指数分布，则若故障密度与维修密度函数均为指数分布，则AMDTMUTMUTAMTTRMTBFMTBFA2.1 2.1 基本概念基本概念 设备的可靠性是建立在该设备各个零部件之间的作用设备的可靠性是建立在该设备各个零部件之间的作用关系和这些零部件所具有的可靠性基础之上的。所以设关系和这些零部件所具有的可靠性基础之上的。所以设备的可靠度备的可靠度R Rs s
34、取决于两个方面：取决于两个方面：1 1）设备零部件之间的结构组成形式（串联、并联和）设备零部件之间的结构组成形式（串联、并联和串并联）串并联）2 2）设备各零部件的固有可靠度）设备各零部件的固有可靠度R Rj j 2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 一、零部件串联组合设备的可靠度一、零部件串联组合设备的可靠度 在构成设备的若干个零部件中，只要有一个零部件发在构成设备的若干个零部件中，只要有一个零部件发生故障，整台设备就发生故障。生故障，整台设备就发生故障。假设假设设备中各个零部件的可靠性相互独立，即其中一设备中各个零部件的可靠性相互独立，即其中一个零部件发生故障，不致影响其他零部
35、件是否发生故障个零部件发生故障，不致影响其他零部件是否发生故障 该设备的可靠度为该设备的可靠度为 例例2-42-4 某设备由四个零部件串联而成，可靠度分别为某设备由四个零部件串联而成，可靠度分别为0.80.8、0.70.7、0.90.9、0.70.7，求整个设备的可靠度。，求整个设备的可靠度。(0.3528)(0.3528)jnjnSRRRRRR1321 2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 结论：结论：串联组合设备的可靠度总是串联组合设备的可靠度总是 设备中任何一个零设备中任何一个零部件的可靠度。部件的可靠度。为提高整台设备的可靠度，对串联组合的设备，应尽为提高整台设备的可靠度，
36、对串联组合的设备，应尽量采用数目较少的零部件构成，并尽量做到各零部件等量采用数目较少的零部件构成，并尽量做到各零部件等可靠度，避免出现特别薄弱的环节。可靠度，避免出现特别薄弱的环节。)1(njRRjS2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 二、零部件并联组合设备的可靠度二、零部件并联组合设备的可靠度 在构成设备的若干个零部件中，只要其中还有一个在在构成设备的若干个零部件中，只要其中还有一个在起作用，就能维持整台设备继续正常工作。起作用，就能维持整台设备继续正常工作。假设设备中各个零部件的可靠性相互独立，即其中一假设设备中各个零部件的可靠性相互独立，即其中一个零部件发生故障，不致影响其
37、他零部件是否发生故障个零部件发生故障，不致影响其他零部件是否发生故障 该设备的不可靠度为该设备的不可靠度为 可靠度为可靠度为 特例：设备由特例：设备由n n个等可靠度的零部件并联组合而成个等可靠度的零部件并联组合而成jnjnSFFFFFF1321 )1(111jnjSSRFRnSSRFR)1(112.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 例例2-52-5 某设备由四个零部件并联而成，可靠度分别为某设备由四个零部件并联而成，可靠度分别为0.80.8、0.70.7、0.90.9、0.70.7，求整个设备的可靠度。，求整个设备的可靠度。(0.9982)(0.9982)结论：结论：并联组合设备
38、的可靠度总是并联组合设备的可靠度总是 设备中任何一个零设备中任何一个零部件的可靠度。部件的可靠度。并联的零部件越多，整台设备的可靠度就越大。并联的零部件越多，整台设备的可靠度就越大。)1(njRRjS2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 三、零部件串、并联组合设备的可靠度三、零部件串、并联组合设备的可靠度 在设备中，构成设备的零部件既有串联组合，又有并在设备中，构成设备的零部件既有串联组合，又有并联组合。联组合。对于这样的设备，应该把比较复杂的串、并联系统化对于这样的设备，应该把比较复杂的串、并联系统化成等效的串联或并联系统，再进行计算。成等效的串联或并联系统，再进行计算。例例2-
39、62-6 为提高设备可靠度，将为提高设备可靠度，将B B和和C C两个零件并联，再两个零件并联，再与零件与零件A A串联，若串联，若R RA A=0.9=0.9、R RB B=0.8=0.8、R RC C=0.8=0.8，试计算设备，试计算设备的可靠度。（的可靠度。（0.8640.864）2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析A AB BC C 思考题思考题3 3：求图示系统的可靠度。已知求图示系统的可靠度。已知R R1 1=0.9=0.9、R R2 2=0.8=0.8、R R3 3=0.9=0.9、R R4 4=0.9=0.9、R R5 5=0.8=0.8、R R6 6=0.9=0
40、.9、R R7 7=0.7=0.7。2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4R R5 5R R6 6R R7 7 四、有储备系统的设备可靠度四、有储备系统的设备可靠度 为了提高设备的可靠性，保证其完成规定的功能，对为了提高设备的可靠性，保证其完成规定的功能，对于设备中的关键零部件，往往采取于设备中的关键零部件，往往采取两种以上两种以上的组合形式的组合形式，这样即使其中之一发生了故障，也有另外未发生故障，这样即使其中之一发生了故障，也有另外未发生故障的零部件来顶替，以维持设备的功能，采取这种组合形的零部件来顶替，以维持设备的功能，采取这种组
41、合形式的设备称为有储备系统的设备。式的设备称为有储备系统的设备。1 1、工作储备系统、工作储备系统 将两个以上的零部件并联起来且同时工作的系统将两个以上的零部件并联起来且同时工作的系统。只要不是所有的零部件都发生故障，设备就不会发生。只要不是所有的零部件都发生故障，设备就不会发生故障。故障。2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 最简单的结构就是采用最简单的结构就是采用n n个等可靠度的零部件并联组个等可靠度的零部件并联组合而成，若系统中一个零部件发生故障，可以通过其余合而成，若系统中一个零部件发生故障，可以通过其余并联的零部件，使系统保持正常工作，故其可靠度为并联的零部件，使系统保
42、持正常工作，故其可靠度为 上式可以按二项式展开，上式可以按二项式展开，例如：例如：n n2 2，R RS S2R2RR R2 2；n n3 3，R RS S3R3R3R3R2 2R R3 3nSSRFR)1(112.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析jnjjnjSRCR11)1(2 2、表决储备系统、表决储备系统 又称又称“n n中取中取k k储备系统储备系统”，就是在，就是在n n个同时工作的个同时工作的相相同同的零部件组成的设备中，只要有的零部件组成的设备中，只要有k k个以上的零部件不发个以上的零部件不发生故障，设备就不会发生故障。其可靠度的计算公式为生故障，设备就不会发生故障
43、。其可靠度的计算公式为 特例：特例：1 1）n n中取中取1 1由由n n个零部件所组成的并联系统个零部件所组成的并联系统 2 2）n n中取中取n n由由n n个零部件所组成的串联系统个零部件所组成的串联系统 3 3）3 3中取中取2 2R RS S3R3R2 22R2R3 32.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析jnjnkjjnSRRCR)1(3 3、非工作储备系统、非工作储备系统 当设备的一个零部件发生故障时，另一个未工作的零当设备的一个零部件发生故障时，另一个未工作的零部件就能够接上来工作。这一转接过程可以是手动，也部件就能够接上来工作。这一转接过程可以是手动，也可以是自动。
44、可以是自动。（可靠度的计算不要求）（可靠度的计算不要求）2.2 2.2 设备的可靠性分析设备的可靠性分析 大多数可修设备在正常使用阶段，其故障密度函数均大多数可修设备在正常使用阶段，其故障密度函数均服从指数分布。服从指数分布。一、串联系统一、串联系统 1 1、系统可靠度、系统可靠度 若各零部件等可靠度，则若各零部件等可靠度，则 2 2、系统平均寿命、系统平均寿命 串联系统的工作寿命总是等于系统中寿命最短的一个串联系统的工作寿命总是等于系统中寿命最短的一个零部件的寿命。零部件的寿命。ttjnjSSnjjeetRtR1)()(1tnSetR)()1(minnjttjS2.3 2.3 设备的可靠度及
45、平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 其平均寿命为其平均寿命为 例例2-72-7 某设备由四大部件组成，其故障的发生遵从指某设备由四大部件组成，其故障的发生遵从指数分布，各部件的平均寿命分别为数分布，各部件的平均寿命分别为400400、8282、238238、375h375h，问整个设备的平均寿命是多少？，问整个设备的平均寿命是多少？njjSSSdttRMTBFt1011)(nMTBFtS12.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 二、并联系统及工作储备系统二、并联系统及工作储备系统 1 1、系统可靠度、系统可靠度 n n2 2，且，且 1 1 2 2 n
46、 n3 3，且，且 1 1 2 2 3 3 2 2、系统平均寿命、系统平均寿命 并联系统的工作寿命总是等于其系统中寿命最长的一并联系统的工作寿命总是等于其系统中寿命最长的一个零部件的寿命，即个零部件的寿命，即 )1(1)(1 1)(11tnjjnjSjetRtRttSeetR22)(tttSeeetR3233)()1(maxnjttjS2.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 其平均寿命为其平均寿命为 n n2 2，且，且 1 1 2 2 n n3 3，且，且 1 1 2 2 3 3 dtedttRMTBFttnjSSj010)1(1)(23 MTBFtS611
47、 MTBFtS2.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 三、表决储备系统三、表决储备系统 1 1、系统可靠度、系统可靠度 因为是因为是n n个相同的零部件中至少要有个相同的零部件中至少要有k k个零部件保持正个零部件保持正常工作，所以其可靠度为常工作，所以其可靠度为 三中取二三中取二 四中取二四中取二nkjjntjtjnSeeCnkR)1()(),(tttSeeeR432386)4,2(ttSeeR3223)3,2(2.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 2 2、系统平均寿命、系统平均寿命 其平均寿命为其平均寿命为 三中取二三中
48、取二 nkjSjnkMTBFt11),(65 MTBFtS2.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算 例例2-82-8 某厂有一套由三台空气压缩机组成某厂有一套由三台空气压缩机组成“空压站空压站”，负责供应全厂的压缩空气。在这三台空压机中至少要，负责供应全厂的压缩空气。在这三台空压机中至少要有两台正常工作，才能保证足够的压力和流量。假设已有两台正常工作，才能保证足够的压力和流量。假设已知这些空压机的故障率为知这些空压机的故障率为0.0001/h0.0001/h，求该空压站工作到，求该空压站工作到500h500h的可靠度及其平均寿命。的可靠度及其平均寿命。四、非工作储备系统（不要求）四、非工作储备系统（不要求）2.4 2.4 设备的有效度分析（自学内容二）设备的有效度分析（自学内容二）2.3 2.3 设备的可靠度及平均寿命的计算设备的可靠度及平均寿命的计算
