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        可靠性大咖設計經驗一覽

        發布日期:2019-01-15

        1、在確定設備整體方案時,除了考慮技術性、經濟性、體積、重量、耗電等外,可靠性是首先要考慮的重要因素。在滿足體積、重量及耗電等于數條件下,必須確立以可靠性、技術先進性及經濟性為準則的新一代整體方案。

        2、在方案論證時,一定要進行可靠性論證。

        3、在確定產品技術指標的同時,應根據需要和實現可能確定可靠性指標與維修性指標。

        4、對己投入使用的相同(或相似)的產品,考察其現場可靠性指標,維修性指標及對這兩種備標的影響因素,以確定提高當前研制產可靠性的有效措施。

        5、應對可靠性指標和維修性指標進行合理分配,明確分系統(或分機)、部件、以至元器件的的可靠性指標。

        6、根據設備的設計文件,建立可靠性框圖和數學模型,進行可靠性預計。隨著研制工作深入地進行,預計于分配應反復進行多次,以保持其有效性。

        7、提出整機的元器件限用要求及選用準則,擬訂元器件優選手冊(或清單)。

        8、在滿足技術性要求的情況下,盡量簡化方案及電路設計和結構設計 ,減少整機元器件數量及機械結構零件。

        9、在確定方案前,應對設備將投入使用的環境進行詳細的現場調查 ,并對其進行分析,確定影響設備可靠性最重要的環境及應力,以作為采取防護設計和環境隔離設計的依據。

        10、盡量實施系列化設計。在原有的成熟產品上逐步擴展,成系列,在一個型號上不能采用過多的新技術。采用新技術要考慮繼承性。

        11、盡量實施統一化設計。凡有可能均應用通用零件,保證全部相同的可移動模塊、組件和零件都能互換。

        12、盡量實施集成化設計。在設計中,盡量采用固體組件,使分立元器件減少到最小程度。其優選序列為:大規模集成電路-中規模集成電路-小規模集成電路-分立元器件
        13 盡量不用不成熟的新技術。如必須使用時應對其可行性及可靠性進行充分論證,并進行各種嚴格試驗。

        14、盡量減少元器件規格品種,增加元器件的復用率,使元器件品種規格與數量比減少到最小程度。

        15、在設備設計上,應盡量采用數字電路取代線性電路,因為數字電路具有標準化程度高、穩定性好、漂移小、通用性強及接口參數易匹配等優點。

        16、根據經濟性及重量、體積、耗電約束要求,確定設備降額程度,使其降額比盡量減小,便不要因選擇過于保守的組件和零件導致體積和重量過于龐大。

        17、在確定方案時,應根據體積、重量、經濟性與可靠性及維修性確定設備的冗余設計,盡量采用功能冗余。

        18、設計設備時,必須符合實際要求,無論在電氣上或是結構上,提出局部過高的性能要求,必將導致可靠性下降。

        19、不要設計比技術規范要求更高的輸出功率或靈敏度的線路,但是也必須在最壞的條件下使用而留有余地。

        20、在設計初始階段就要考慮小型化和超小型化設計,但以不妨礙設備的可靠性與維修性為原則。

        21、對于電氣和結構設計使用公差需考慮設備在壽命期內出現的漸變和磨損,并保證能正常使用。

        22、加大電路使用狀態的公差安全系數,以消除臨界電路。

        23、如果有容易獲得而行之有效的普通工以能夠解決問題,就不必要過于追求新工藝。因為最新的不一定是最好的,并且最新的花樣沒有經過時間的考驗;應以費用、體積、重量、研制進度等方面權衡選用,只有為了滿足特定的要求時才宜采用。

        24、為了盡量降低對電源的要求和內部溫升,應盡量降低電壓和電流。這樣可把功率損降低到最低限度,避免高功耗電路,但不應犧牲穩定性或技術性能。

        25、應對設備電路進行FMEA及FTA分析,尋找薄弱環節,采取有效的糾正措施。

        26、在設備研制的早期階段應進行可靠性研制試驗。在設計定型后大批投產前應進行可靠性增長試驗,以提高設備的固有可靠性和任務可靠性。

        27、對設備和電路應進行潛在通路分析、找出潛在通路、繪圖錯誤及設計問題。避免出現不需要功能和需要受到抑制。

        28、對穩定性要求高的部件、電路,必須通過容差分析進行參數漂移設計,減少電路在元器件允許容差范圍內失效。

        29、正確選擇電路的工作狀態,減少溫度和使用環境變化對電子元器件和機械零件特性值穩定性的影響。

        30、注意分析電路在暫態過程中引起的瞬時過載,加強暫態保護電路設計,防止元器件的瞬時過載造成的失效。

        31、主要的信號線、電纜要選用高可靠連接。必要時對繼電器、開關、接插件等可采用冗余技術,如采取并聯接或將多余接點全部利用等。

        32、在設計時,對關鍵元器件、機械零件已知的缺點應給予補償和采取特殊措施。

        33、分機、電路必須進行電磁兼容性設計,解決設備與外界環境的兼容,減少來自外界的天電干擾或其它電氣設備的干擾解決產品內部各級電路間的兼容??朔O備內部、各分板及各級之間由于器件安裝不合理、連線不正確而產生的輻射干擾和傳導干擾。

        34、采用故障--安全裝置。盡量避免由于部件故障而引起的不安全狀態,或使得一系列其他部件也發生故障甚至引起整個設備發生故障。

        35、在設計時應選用其主要故障模式對電路輸出具有最小影響的部件及元器件。
        36、在設計電路及結構設計時和選用元器件時,應盡量降低環境影響的靈敏性,以保證在最壞環境下的可靠性。

        37、選擇接觸良好的繼電器和開關,要考慮截斷峰值電流,通過最小電流,以及最大可接受的接觸阻抗。

        38、在電路設計中應盡量選用無源器件,將有源器件減少到最小程度。

        39、如果可變電阻器有一端未與線路相接,應將滑臂接上,以防止開路。應確保調至最小電阻時,電阻器和額定功率仍然適用。

        40、使用具有適當額定電流的單個連接插頭,避免將電流分布到較低額定電流的插頭上。

        41、調整電子管燈絲電流以減低初始浪涌,減小故障率。

        42、避免使用電壓調整要求高的電路,在電壓變化范圍較大的情況下仍能穩定工作。

        43、在關鍵性觀察點應配備兩套或更多的并聯照明光源。

        44、采用必要措施避免采取某些故障模式導致設備重復失效。

        45、選擇最簡單、最有效的冷卻方法,以消除全部發熱量的百分之八十。

        46、考慮經濟性、體積及重量等,應最大限度地利用傳導、輻射、對流等基本冷卻方式,避免外加冷卻設施。

        47、冷卻方法優選順序為:自然冷卻→強制風冷→液體冷卻→蒸發冷卻。

        48、采用高效能零件(例如:采用半導體器件而不用電子管)和電路。

        49、盡量保持熱環境近似恒定,以減輕因熱循環與熱沖撞而引起的突然熱應力對設備的影響。

        50、必須假定所設計的設備會靠近比環境溫度更高的其它設備。

        51、在設計的初期階段,應預先研究哪些部件可能產生電磁干擾和易受電磁干擾,以便采取措施,確定要使用哪些抗電磁干擾的方法。

        52、設備內測試電路應作為電磁兼容性設計的一部分來考慮;如果事后才加上去就可能破壞原先的電磁兼容性設計。

        53、在設計上要保證設備同其他設備滿意地共同工作。

        54、盡量壓縮設備工作頻率帶寬,以抑制干擾的輸入。

        55、在設備中,盡量控制脈沖波形前沿上升速度和寬闊,以減少干擾的高頻分量,(在滿足電氣性能的情況下)。

        56、盡量減少電弧放電,為此盡量不用觸點閑合器件。

        57、在設備電路中設置各種濾波器以減少各種干擾。

        58、保險絲和線路等過載保護器件應該使于使用(最好就在前面板上)。除非為了安全上的需要,應不要求使用特殊工具。

        59、如果要求電路在過載時也要工作,在主要的部件上應安裝過載指示器。

        60、在前面板上應安裝指示器,以指示保險絲或線路截斷器已經將某一電路斷開。保險絲板上應標出每一保險絲的額定值,并標出保險絲保護的范圍。

        61、對所使用的每一類型保險絲都要有一個備用件,并保證備用件不少于總數的10%。

        62、選擇線路截斷器,應能人工操縱至斷開或接通位置。

        63、使用自動斷路截斷器,除非使用時要求自動斷路機構應急過載(不斷路)。

        64、必須記住,最有效的電磁干擾控制技術,應在設計部件和系統的最初階段加以采用。

        65、對設備中失效率較高及重要的分機、電路及元器件要采取特別降額措施。

        66、集成電路對結溫和輸出負載進行降額應用。

        67、晶體三極管除結溫外,對其集電極電流及任何電壓予以降額應用。

        68、晶體二極管除結溫外,對其正向電流及峰值反向電壓予以降額應用。

        69、電阻器除外加功率進行降額應用外,在應用中要低于極限電壓及極限應用溫度。

        70、電容器除外加電壓進行降額應用外,在應用中要注意頻率范圍及溫度極限。

        71、線圈、扼流圈除工作電源進行降額應用外,對其電壓也要進行降額。

        72、變壓器除工作電流,電壓進行降額應用外,對其溫升按絕緣等級作出規定。

        73、繼電器的接點電流按接負載地降額應用外,對其溫度按絕緣等級作出規定。

        74、接插件除了電流進行降額應用外,對其電壓也要進行降額,根據觸點間隙大小、直流及交流要求不同而進行適當降額。

        75、對于電纜、導線除了對電流進行降額應用外(銅線每平方毫米截面流過電流不得超過7安培),要注意電纜電壓,對于多芯電纜更要注意其電壓降額。

        76、電子管應對板耗功率和總柵耗功率進行降額應用。

        77、對于開關器件除對開關功率降額外,對接點電流也要進行進行降額應用。

        78、對于電動機應考慮軸承負載降額和繞阻功率降額。

        79、結構件降額一般指增加負載系數和安全余量,但也不能增加過大,否則造成設備體積、重量、經費的增加。

        80、對電子元器件降額系數應隨溫度的增加而進一步降低。

        81、對于電子管燈絲電壓和繼電器的線包電流不能降額,而應保持在額定值左右(100±5%);否則會降低電子管壽命和影響繼電器的可靠吸合。

        82、電阻器降低到10%以下對可靠性提高已經沒有效果。

        83、對電容器降額應注意,對某些電容器降額水平太大,暢引起低電平失效,交流應用要比直流應用降額幅度要大,隨著頻率增加降額幅度要隨之增加。

        84、對于磁控管降額的使用,如果陽極電流不加到規定值,降低燈絲電壓使用,不僅不能提高可靠性,恰恰相反,正是犧牲了可靠性。

        85、為了保證設備的穩定性,電路設計時,要有一定功率裕量,通常應有20-30%的裕量,重要地方可用50-100%的裕量,要求穩定性、可靠性越高的地方,裕量越大。
        86 要仔細設計電路的工作點,避免工作點處于臨界狀態。

        87、在設計電路時,應對那些隨溫度變化其參數也初之變化的元器件進行溫度補償,以使電路穩定。

        88、電子元器件往往隨環境條件變化而變化,了此,應說設備和電路采取環境控制和隔離。

        89、正確選用那些電參數穩定的元器件,避免設備和電路產生飄逸失效。

        90、進行傳動部件強度和剛度裕度設計,要保證在惡劣環境條件下與其他電子部件同時進入“浴盆效應”的磨損期。

        91、對摩擦位置以及機械關節進行密封設計。

        92、選擇耐磨損和抗振疲勞的材料。

        93、采取抗磨損性能的特殊工藝。

        94、電子設備的元器件,機械零件存在著貯存失效,在設計上應有減少這種失效措施,同時采取正確存儲方法。

        95、電路設計應容許電子元器件和機械零件有最大的公差范圍。

        96、電路設計應把需要調整的元器件(如:半可變電容器、電位器、可變電感器及電阻器等)減少到最小程度。

        97、要盡量選用有足夠溫度要求和溫度系數小的電容器。

        98、當電源電壓和負荷在通??赡艹霈F極限變化的情況下,電路仍能正常工作。
        99 用任意選擇的電子元器件電路仍能正常工作。

        100、電路和設備應能在過載、過熱和電壓突變的情況下,仍能安全工作。

        101、設計設備和電路時,應盡量放寬對輸入及輸出信號臨界值的要求。

        102、電路應在半導體器件手冊上規定的β值范圍內正常工作。

        103、努力降低元器件失效影響程度,力求把電路的突然失效降低為性能退化。

        104、使用反饋技術來補償(或抑制)參數變化所帶來的影響,保證電路性能穩定。例如,由阻容網絡和集成電路運算放大器組成的各種反饋放大器,可以有效地抑制在因元器件老化等原因性能產生某些變化的情況下,仍然能符合最低限度的性能要求。

        105、對于重要而又易出故障的分機,電路和易失效的元器件在體積、重量、經費、耗電等方面允許的條件下,經可靠性預計和分配后,采用冗余設計技術。

        106、接插件、開關、繼電器的觸點要增加冗余接點,并聯工作。插頭座、開關、繼電器的多余接點全部利用,多點并接。

        107、每個接線板應有10%的接線柱或接線點作為備用。

        108、當轉換開關的可靠性小于單元可靠度50%時,則應采用工作儲備。

        109、當體積、重量非關重要,而可靠性及耗電至關重要時則應采取非工作貯備,非工作貯備有利于維修。

        110、貯備設計中功能冗余是非??扇〉?,當其中冗余部件失效時并不影響主要功能;而同時工作時,又收到降額設計的效果。

        111、對于易失效的元器件應采取工作儲備(熱儲備)。

        112、如果信息傳遞不允許中斷應采取工作儲備。

        113、如果對設備的體積、重量等有嚴格要求,而提高單元的可靠性又有可能滿足執行任務要求的話就不必采用儲備設計;同時應考慮經濟性。

        114、盡管“并串”比“串并”可靠性高,但考慮便于維修,“串并”也是可取的。

        115、對于設備(或系統)中的可靠性薄弱環節進行儲備設計而采取混合儲備設計措施是很可取的。這是經過可靠性、經濟性及重量和體積的權衡結果。

        116、在冷貯備設計中,應盡量采用自動切換轉置。

        117、運動狀態下的非工作貯備(冷貯備)可以縮短信號中斷時間,在貯備設計中可以根據具體情況加以說明。

        118、保證熱流通道盡可能短,橫截面要盡量大。

        119、在需要傳熱性能高時,可考慮采用熱管。熱管散熱量可比實之銅導體高數百倍。

        120、利用金屬機箱或底盤散熱。

        121、力求使所有的接頭都能傳熱,并且緊密地安裝在一起以保證最大的金屬接觸面。必要時,建議加一層導熱硅膠 以提高產品質量傳熱性能。

        122、將需散熱一瓦以上的器件安裝在金屬底盤上,或安裝傳熱通道通至散熱器。


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