寿命试验(MTBF)详情

2022-06-27   •   Orange

什么是MTBF?

MTBF,即平均故障间隔时间,英文全称为meantimebetwenfailure。它是衡量产品(尤其是电气产品)可靠性的指标。单位是小时。它反映了产品的时间质量,是反映产品在规定时间内保持功能的能力。具体来说,是指相邻两个故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。产品故障较少的是可靠性高,产品故障总数与寿命单位总数之比称为故障率(failurerate)。它只适用于可维护产品。同时,还规定产品在总使用阶段累计工作时间与故障次数之比为MTBF。

寿命试验(MTBF)是一种研究产品寿命特征的方法,可以在实验室中模拟各种使用条件。寿命试验是可靠性试验中最重要、最基本的项目之一。它是在特定的试验条件下检查其故障(损坏)。MTBF(平均故障间隔)是产品进入维护管理阶段后最关键的性能指标之一。


寿命试验(MTBF)详情(图1)

MTBF应该如何测试和计算?

1.测试方法:

主要有三种实验方法:

1)全寿命试验:

全寿命试验要求所有样品在试验中最终失效,MTBF只能用简单的算术平均值计算。

2)序贯截尾试验:

根据测试对象的特点,在一批数量为N的产品中,随意选择数量为n的样品,观察r故障发生时间,计算总测试时间。如果发生故障,将作出判断。

3)定数,定时截尾试验:

定时截尾试验是指试验到规定时间的终止。

定数截尾试验是指试验到规定的故障数或故障数时终止。

2.计算方法:

产品故障总数与寿命单位总数之比称为故障率(Failurerate),常用于表示。

当产品寿命服从指数分布时,故障率倒数称为平均故障间隔时间,简称MTBF。即:MTBF=1/Ω。

标准故障率的曲线可以用众所周知的浴缸曲线来描述。所有组件和系统的曲线形状几乎相同,但时间轴方向的延伸率不同。可分为三个区域:早期故障期(I)、有效工作期(II)和生命终期(III)。MTF包括区域I和II,而MTBF只包括区域(II)。

以序贯截尾试验方法为例,介绍MTBF的计算方法:

M0=规定可接受的平均无故障时间;

α=生产者风险;

β=用户风险;

DM=平均无故障时间的识别比;

当生产者风险α为实际m=m0时,设备被拒绝的概率;

当用户风险β为实际m=m1时,设备被接受的概率。这里的m1是不可接受的平均无故障时间;

平均无故障时间的识别比定义为:Dm=m0/m1;

假设β=α, d、 m0 、m1、r 相同,为方便比较,设置MTBF(m1)=2000h;

β=α=10%,Dm=m0/m1=3,r=5。

当故障数r为1和5时,接收时间为:

TA≥t(标准化判决时间)XMTBF(▽1)=514x2000=10800h;

TA≥t(标准化判决时间)XMTBF(▽1)=10135x2000=20700h;

如表所示,r=5时,TA=20700h;r=1时,TA=10800h;

寿命试验(MTBF)详情(图2)

寿命试验(MTBF)详情(图3)

寿命试验(MTBF)详情(图4)

MTBF测试的目的:

1.高频故障零件的关键对策和延长零件寿命的技术改进依据;

2.零件寿命周期的推定研究最合适的**方案;

3.相关点检对象。项目的先定和点检基准的设置;

4.设置备品、备件基准、机电部件的常备项目和基本库存数量由MTBF记录分析判断,使库存达到最经济状态。

根据MTBF的定义,规定产品在总使用阶段的累计工作时间与故障次数之比为MTBF,指数分布是可靠性统计分析中最常用的概率分布。指数分布的MTBF值是失效率的倒数,因此一旦知道了它,可靠性函数就估计了产品的可靠性。

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