高可靠性設(shè)計以 “減少故障概率” 為核心,通過冗余設(shè)計、環(huán)境適應(yīng)設(shè)計、強度裕量設(shè)計,確保精密儀器(如醫(yī)療設(shè)備、航空儀表)在復(fù)雜工況下長期穩(wěn)定運行,故障間隔時間(MTBF)≥10000h。
冗余設(shè)計用于關(guān)鍵部件:如醫(yī)療 CT 機的電機驅(qū)動系統(tǒng),采用 “雙電機冗余”,主電機故障時,備用電機 內(nèi)切換接管,避免停機導(dǎo)致的檢查中斷;傳感器冗余(如溫度傳感器雙備份),兩個傳感器數(shù)據(jù)偏差≤℃時取平均值,偏差超限時報警,確保數(shù)據(jù)準確。
環(huán)境適應(yīng)設(shè)計針對惡劣條件:高溫環(huán)境(如航空發(fā)動機儀表),選用耐高溫材料(如 GH4169 合金),電路采用高溫導(dǎo)線(耐溫 200℃);振動環(huán)境(如車載檢測儀器),零件采用彈性連接(如橡膠減震墊,阻尼系數(shù) ),避免振動導(dǎo)致的零件松動(振動加速度≤50m/s² 時,零件位移≤)。
強度裕量設(shè)計需留足安全系數(shù):精密主軸設(shè)計,安全系數(shù)取 (傳統(tǒng)機械取 ),通過有限元分析驗證,在大載荷下,應(yīng)力≤許用應(yīng)力的 70%(如主軸許用應(yīng)力 300MPa,大工作應(yīng)力≤210MPa),避免疲勞失效。高可靠性設(shè)計可使精密儀器故障報修率降低 60%,用戶滿意度提升至 95% 以上。
高可靠性設(shè)計在精密儀器機械中的應(yīng)用