壽命試驗(MTBF)詳情

2022-06-27   ?   Orange

什么是MTBF?

MTBF,即平均故障間隔時間,英文全稱為meantimebetwenfailure。它是衡量產(chǎn)品(尤其是電氣產(chǎn)品)可靠性的指標。單位是小時。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量,是反映產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的能力。具體來說,是指相鄰兩個故障之間的平均工作時間,也稱為平均故障間隔。產(chǎn)品故障較少的是可靠性高,產(chǎn)品故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比稱為故障率(failurerate)。它只適用于可維護產(chǎn)品。同時,還規(guī)定產(chǎn)品在總使用階段累計工作時間與故障次數(shù)之比為MTBF。

壽命試驗(MTBF)是一種研究產(chǎn)品壽命特征的方法,可以在實驗室中模擬各種使用條件。壽命試驗是可靠性試驗中最重要、最基本的項目之一。它是在特定的試驗條件下檢查其故障(損壞)。MTBF(平均故障間隔)是產(chǎn)品進入維護管理階段后最關(guān)鍵的性能指標之一。


壽命試驗(MTBF)詳情(圖1)

MTBF應(yīng)該如何測試和計算?

1.測試方法:

主要有三種實驗方法:

1)全壽命試驗:

全壽命試驗要求所有樣品在試驗中最終失效,MTBF只能用簡單的算術(shù)平均值計算。

2)序貫截尾試驗:

根據(jù)測試對象的特點,在一批數(shù)量為N的產(chǎn)品中,隨意選擇數(shù)量為n的樣品,觀察r故障發(fā)生時間,計算總測試時間。如果發(fā)生故障,將作出判斷。

3)定數(shù),定時截尾試驗:

定時截尾試驗是指試驗到規(guī)定時間的終止。

定數(shù)截尾試驗是指試驗到規(guī)定的故障數(shù)或故障數(shù)時終止。

2.計算方法:

產(chǎn)品故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比稱為故障率(Failurerate),常用于表示。

當(dāng)產(chǎn)品壽命服從指數(shù)分布時,故障率倒數(shù)稱為平均故障間隔時間,簡稱MTBF。即:MTBF=1/Ω。

標準故障率的曲線可以用眾所周知的浴缸曲線來描述。所有組件和系統(tǒng)的曲線形狀幾乎相同,但時間軸方向的延伸率不同。可分為三個區(qū)域:早期故障期(I)、有效工作期(II)和生命終期(III)。MTF包括區(qū)域I和II,而MTBF只包括區(qū)域(II)。

以序貫截尾試驗方法為例,介紹MTBF的計算方法:

M0=規(guī)定可接受的平均無故障時間;

α=生產(chǎn)者風(fēng)險;

β=用戶風(fēng)險;

DM=平均無故障時間的識別比;

當(dāng)生產(chǎn)者風(fēng)險α為實際m=m0時,設(shè)備被拒絕的概率;

當(dāng)用戶風(fēng)險β為實際m=m1時,設(shè)備被接受的概率。這里的m1是不可接受的平均無故障時間;

平均無故障時間的識別比定義為:Dm=m0/m1;

假設(shè)β=α, d、 m0 、m1、r 相同,為方便比較,設(shè)置MTBF(m1)=2000h;

β=α=10%,Dm=m0/m1=3,r=5。

當(dāng)故障數(shù)r為1和5時,接收時間為:

TA≥t(標準化判決時間)XMTBF(▽1)=514x2000=10800h;

TA≥t(標準化判決時間)XMTBF(▽1)=10135x2000=20700h;

如表所示,r=5時,TA=20700h;r=1時,TA=10800h;

壽命試驗(MTBF)詳情(圖2)

壽命試驗(MTBF)詳情(圖3)

壽命試驗(MTBF)詳情(圖4)

MTBF測試的目的:

1.高頻故障零件的關(guān)鍵對策和延長零件壽命的技術(shù)改進依據(jù);

2.零件壽命周期的推定研究最合適的**方案;

3.相關(guān)點檢對象。項目的先定和點檢基準的設(shè)置;

4.設(shè)置備品、備件基準、機電部件的常備項目和基本庫存數(shù)量由MTBF記錄分析判斷,使庫存達到最經(jīng)濟狀態(tài)。

根據(jù)MTBF的定義,規(guī)定產(chǎn)品在總使用階段的累計工作時間與故障次數(shù)之比為MTBF,指數(shù)分布是可靠性統(tǒng)計分析中最常用的概率分布。指數(shù)分布的MTBF值是失效率的倒數(shù),因此一旦知道了它,可靠性函數(shù)就估計了產(chǎn)品的可靠性。

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