JBT 51099-2000 工程农机产品可靠性考核评定指标 体系及故障分类通则

T60JB/T51099－2000工程农机产品可靠性考核评定指标体系及故障分类通则（内部使用）2000-08-31发布2000-12-01实施国家机械工业局发布前言本标准是对JB/T51099—94《工程农机产品可靠性考核评定指标体系及故障分类通则》的修订。修订时对原标准作了编辑性修改，主要技术内容没有变化。本标准自实施之日起代替JB/T51099—94。本标准由全国拖拉机标准化技术委员会提出并归口。本标准负责起草单位：洛阳拖拉机研究所。本标准主要起草人：顾履平。JB/T51099－200011范围本标准规定了工程农机产品（包括整机、零部件）可靠性考核评定指标体系，故障定义、分类及其判断规则。本标准适用于对工程农机产品用户使用调查和室内外可靠性试验结果的分析与评价。指导制定工程农机产品可靠性评定方法。2故障定义凡整机或零部件不能完成其规定功能或其性能指标恶化至范围以外的一切现象，均称作故障（失效）。2.1本质故障在规定的使用条件下，由于产品本身固有的缺陷引起的故障，称为本质故障。例如零件的过度变形、断裂、早期磨损和疲劳、非正常腐蚀和老化、紧固件松动或失效、性能下降超限及“三漏”等。2.2从属故障由本质故障导致产生的派生故障，称为从属故障。例如发动机由于连杆螺栓断裂导致连杆轴瓦、活塞和缸体等一系列零件损坏时，则连杆螺栓断裂为本质故障；由此引起的其它零件损坏均为从属故障。2.3误用故障由于用户违章操作和使用引起的故障，称为误用故障。例如用户未按说明书规定要求加油或加水，而导致发动机过热、抱缸；用户擅自改变零部件结构或调整状态，超载使用致使零部件损坏等。3故障分类3.1产品按故障模式分类主要有：a）产品性能降低；b）零件过度变形、断裂、早期磨损和疲劳等引起功能失效；c）水、油、气渗漏或通道堵塞；d）紧固件松动或调整状态改变；e）零件松动、脱落、老化、腐蚀和材料变质等。3.2产品按故障后果的危害程度分类：分为致命故障，严重故障，一般故障和轻度故障四类。其代号、国家机械工业局2000-08-31批准中华人民共和国机械行业标准工程农机产品可靠性考核评定指标体系及故障分类通则（内部使用）JB/T51099－2000代替JB/T51099—942000-12-01实施JB/T51099－20002定义和故障举例见表1。表1故障危害度分类表类别名称代号故障定义故障举例Ⅰ致命故障ZM危及或导致人身伤亡引起主要总成报废或造成重大经济损失的故障连杆或曲轴断裂、飞轮碎裂、车架或机体断裂、车轮脱落等Ⅱ严重故障YZ严重影响产品功能或规定的重要性能指标恶化至规定范围以外，必须停机修理、修理费用较高，在较短有效时间内无法排除的故障。即需要更换产品外部重要零部件或拆开机体更换内部零部件的故障发动机烧瓦、凸轮严重磨损、齿轮或轴承损坏、严重“三漏”、缸套内表面拉伤需镗缸、高压油泵调节杆卡死、功率下降超过5%、油耗上升超过10%等Ⅲ一般故障YB明显影响产品功能，修理费用中等。在较短的有效时间内可以排除的故障，即需要更换或修理外部零部件的故障油箱开裂、油水渗漏、零件开焊或开裂、油箱盖丢失、电器开关损坏、油漆大块剥落等Ⅳ轻度故障QD轻度影响产品功能，暂时不会导致工作中断，修理费用低廉的故障，或在日常保养中能用随机工具轻易排除的故障轻微渗漏、螺栓松动、外部调整改变、更换次要的外部紧固件、电线脱焊等注1有效时间是指产品发生故障后停机到排除故障，恢复正常为止，包括故障诊断、检查、修理、调试和必要的管理时间，但不包括停机期间，由于人为或自然因素耽误的时间。2故障举例着重对于一般情况下的整机产品而言。3轻微渗漏是指经紧固后可排除的渗漏。4故障判断规则4.1可靠性考核应统计产品发生的本质故障。从属故障和误用故障不计入故障次数，但应如实记入故障登记表中。4.2对于批量生产产品的可靠性考核，重点是考核产品在工厂规定的保修期内的故障状况，用户按制造厂提供的使用说明书进行使用和保养的情况下，在工厂规定的保修期内，发生零部件损坏或不能正常使用，均属考核范围内的故障或失效。4.3在工厂规定的保修期内或规定的可靠性考核截尾时间内相对规定的出厂指标下限值，允许产品重要性能指标恶化比例的故障判定标准，由该产品标准归口的标委会负责制定。4.4一次本质故障应判定为一个故障次数，且只能归属于四类故障中的一类，本质故障产生从属故障时，应按产品的昀严重的后果来判定其故障类别。4.5按出厂说明书规定，按期更换随机备件，不应计本质故障，但应做出记录，并在试验报告中加以说明。4.6各类产品可制定相应的产品故障实例统计分类表，供可靠性考核人员参考。但由于产品整机、部件或零件的结构、复杂程度、零件数目等不同，即使名称类同的故障，由于故障性质、故障查明和排除JB/T51099－20003的难易程度、故障的危害程度等不尽相同，应对具体故障进行具体分析，以求正确地判定故障的类别。4.7故障判定时，应详细了解产品发生故障的使用条件，包括负荷状态、累积工作时间、故障模式、故障造成的后果等故障信息，在相应的统计表中做详细记录，必要时应保留现场（包括损坏件）或拍照片，以便可靠性试验人员和设计制造人员进行分析。5可靠性考核评定指标体系5.1考核指标和计算方法可靠性考核指标应能定量地衡量规定条件下使用的产品的可靠性。对工程农机整机产品，推荐采用MTTFF，MTBF和Q值作为必须考核的可靠性指标；对于零部件产品，推荐采用LR、F（t），λt或MTBF（MTTFF）作为其必须考核的可靠性指标。也可根据产品的特点，增加若干项其他可靠性考核指标。常用的可靠性指标有：5.1.1首次故障前平均工作时间MTTFF是指产品发生首次致命故障、严重故障或一般故障时的平均工作时间，其点估计值为：MTTFF=+∑∑−==rnjjriittr111……………………………………（1）式中：n——被调查或被试验样品中，统计首次故障的有效个数；r——被调查或被试验样品中，发生首次故障（轻度故障除外）的产品个数；ti——第i个样品发生首次故障时的累积工作时间，h；tj——用户调查时或可靠性试验结束时未发生首次故障的第j个样品的累积工作时间，h。对于MTTFF，其置信度为（1–α）的首次故障前平均工作时间的单侧置信区间的下限估计值为：（MTTFF）L，1–α=()21122,2++∑∑−==rxttrnjjriiα………………………………（2）式中：α——风险系数（或称显著水平）；()222,+rxα——自由度为（2r+2），在单侧置信区间时，即为置信度1–α的x2分布的分位数。5.1.2平均故障间隔时间MTBF是指可修复产品相邻两次故障之间的平均工作时间。MTBF=a1crtnii∑=…………………………………………（3）式中：n——调查样品或可靠性考核试验规范规定的考核试验样品的个数；tci——第i个调查样品的累积工作时间，对考核试验，则为规定的定时截尾试验时间，h；ra——被调查或被考核试验样品在使用或试验时间内出现的故障（轻度故障外）次数的总和。对于MTBF，其置信度为（1–α）的平均故障间隔时间的单侧置信区间的下限估计为：（MTBF）L，1–α=()222,1ca2+=∑rniixtα……………………………………（4）式中：()222,a+rxα——自由度为（2ra+2），在单侧置信区间时，即为置信度1–α的x2分布的分位数。JB/T51099－200045.1.3无故障性综合评分值Q若整机或部件可靠性考核试验期间，有一个样品发生致命故障，则该产品的无故障性综合评分值为不合格，不再计算其Q值。对未发生致命故障的可靠性考核试验，按式（5）计算其无故障性综合评分值Q：Q=100–()∑=c1cgriiiEKnTT………………………………………（5）式中：Tg——国外或国内同类先进工程农机产品的MTBF指标值；n——可靠性考核试验规范规定的样品个数；Tc——可靠性考核试验规范规定的定时截尾试验时间，h；rc——在规定的定时截尾试验时间内，被考核样品出现的各类故障的总数；Ki——第i个故障的故障危害度数，由所属故障类别确定；Ei——第i个故障的故障发生时间系数，根据故障发生时的样品累积工作时间来确定。5.1.4平均停机故障间隔时间DTMTBF是指可修复产品相邻两次停机故障（包括严重和致命故障）之间的平均工作时间：DTMTBF=d1crtnii∑=………………………………………（6）式中：rd——被调查或被考核试验样品在使用或试验时间内出现的停机故障次数的总和。对于DTMTBF，其置信度为（1–α）的平均停机故障间隔时间的单侧置信区间的下限估计值为：（DTMTBF）L，1–α=()222,1cd2+=∑rniixtα……………………………………（7）式中：()222,d+rxα——自由度为（2rd+2），在单侧置信区间时，即为置信度1–α的x2分布的分位数。5.1.5故障（失效）率λt产品在规定的作用条件下，使用到t时刻，在t时刻后，在尚未发生故障产品中，单位时间内发生故障的概率，称为故障率或失效率λt。故障率的观测值常用平均故障率λm来计算，即被调查或试验样品中，产品发生故障的总次数ra与总累积工作时间之比：λm=∑=niitr1ca…………………………………………（8）故障率常用的单位有1/h，1/10次，%/kh和10–5/h等。5.1.6平均修复时间MTTR是指可修复产品使用到某一时刻时相应其平均故障间隔时间MTBF，所需的平均故障修复时间，即所需故障（轻度故障除外）排除的平均有效时间。MTTR=a1artrii∑=……………………………………………（9）式中：ti——被调查或被试验样品中，第i个故障（轻度故障除外）所需的修复时间，h。JB/T51099－200055.1.7有效度At在规定的使用条件下，在某个观察时期内，产品能保持其规定功能的时间比例，称为有效度At。有效度的观测值按式（10）计算：At=MTTRMTBFMTBF+……………………………………（10）5.1.8可靠寿命LR（或B10、B50大修寿命）产品在规定使用条件下，可靠度R达到某一要求值时的工作时间，称可靠寿命LR。例如：特征寿命：B63.2可靠度R=36.8%的可靠寿命L0.368；额定寿命（规定）：B10可靠度R=90%的可靠寿命L0.9；中位寿命：B50可靠度R=50%的可靠寿命L0.5。平均寿命：在规定的使用条件下，产品具有可接受故障率的使用时间的平均值。可修复产品在规定的使用条件下，其中10%和50%的产品达到需要大修时的使用时间（即90%和50%产品达到或超过需要大修时的使用时间）分别称为B10和B50大修寿命。5.1.9累积故障概率F（t）或可靠度R（t）产品在规定的使用条件下使用到某一时刻时，产品发生故障的累积概率，称为累积故障概率F（t），亦称不可靠度。累积故障概率F（t）的观测值为：F（t）=1–R（t）=ntr)(a……………………………………（11）式中：ra（t）——被调查或被考核试验样品在使用或试验时间t内出现的故障（轻度故障除外）次数的总和。R（t）——产品使用到时间t时的可靠度。5.1.10工厂年平均保修费用率PWCPWC=TSWCC×100%……………………………………（12）式中：CTS——产品的出厂销售价，元；CW——产品在第一年保修期内，每台产品工厂支付的平均保修费用，元。5.2可靠性数据来源5.2.1现场可靠性试验一般可结合产品实际使用，在专人监督下进行现场可靠性考核试验或定点跟踪现场可靠性试验。5.2.2试验室或试验场可靠性试验由可靠性试验人员负责，按可靠性试验规范，在可控条件的试验室内或在规定条件的试验场进行可靠性试验。当采用快速模拟试验时，要确定模拟试验与用户实际使用之间的当量关系。5.2.3用户调查在产品的用户中进行调查来获得产品实际使用的可靠性数据。JB/T51099－2000中华人民共和国机械行业标准工程农机产品可靠性考核评定指标体系及故障分类通则（内部使用）JB/T51099－2000*机