GB/T 24648.2-2009 工程农机产品可靠性考核 评定指标体系及故障分类通则

　　ICS 65 . 060 . 10 T 60

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 24648 . 2—2009

　　工程农机产品可靠性考核

　　评定指标体系及故障分类通则

　　Reliability assessmentofengineering and agriculturalmachine—

　　Evaluation parametersystem and failureclassification code

　　2009-1 1-15 发布 2010-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 24648 . 2—2009

　　前 言

　　本部分由中国机械工业联合会提出 。

　　本部分由全国拖拉机标准化技术委员会(SAC/TC 140)归 口 。

　　本部分起草单位：国家拖拉机质量监督检验中心 。

　　本部分主要起草人：李勇 、闫小方 、孙盼盼 、徐瑞 。

　　Ⅰ

　　GB/T 24648 . 2—2009

　　工程农机产品可靠性考核

　　评定指标体系及故障分类通则

　　1 范围

　　GB/T 24648 的本部分规定了工程农机产品可靠性考核评定中的术语和定义 、故障分类 、故障判断规则和可靠性考核评定指标体系 。

　　本部分适用于工程农机产品(包括整机 、零部件)用户使用调查和试验室内 、外可靠性试验结果的分析与评价 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本部分 。

　　2 . 1

　　工程农机产品 agriculturaland engineering machinery

　　用于农业工程作业和农业田间作业的机械产品 。

　　例如用于农业田间作业的产品有拖拉机 、收割机等;用于农业工程作业的有农用装载机 、农用挖掘机等 。

　　2 . 2

　　故障 fault

　　产品或其零部件不能完成其规定功能或性能指标恶化至超过规定范围的一切现象 。

　　2 . 3

　　本质故障 inherentweaknessfault

　　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 。

　　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 . 4

　　从属故障 secondary fault

　　由产品的某个零部件的故障直接或间接引起产品其他零部件的故障，或因本质故障导致产生的派生故障 。

　　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;由此引起的其他零件损坏均称为从属故障 。

　　2 . 5

　　误用故障 misuse fault

　　操作者未按使用说明书的规定使用和操作引起的故障 。

　　例如操作者未按说明书规定要求加油或加水，而导致发动机过热 、抱缸;操作者擅 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;

　　1

　　GB/T 24648 . 2—2009

　　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 、分类规则和故障举例见表 1 。

　　表 1 故障危害度分类表

　　类别

　　名称

　　代号

　　分类规则

　　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，应 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 10%、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 ：故障举例着重对于一般情况下的整机产品而言 。

　　注 2：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 。

　　注 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和从属故障 。误用故障不计入故障次数，但应如实记录 。

　　4 . 2 对批量生产的产品可靠性考核，重点是考核产品在规定的 “三包 ”期内的故障状况 。用户在按制造厂提供的使用说明书进行使用和保养的情况下，在规定的 “三包 ”期之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 在规定的 “三包 ”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，允许重要性能指标恶化比例的故障判定依据，见该产品的相关标准规定 。

　　4 . 4 一次故障应判定为一个故障次数，以其最终造成的后果按表 1 的规定来判定其故障类别，且只能判定为四类故障中的一类 。本质故障产生从属故障时，按产品的最严重的后果来判定其故障类别 。

　　4 . 5 按使用说明书规定而需要定期更换的随机备件，不作故障处理，但应记录和说明 。

　　4 . 6 对故障应进行具体分析，以求正确地判定故障的类别 。 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，即使名称相同的故障，其故障性质 、故障查明和排除的难易程度 、故障的危害程度等也不尽相同，可参考各类产品标准中规定的故障实例进行判断 。

　　4 . 7 故障判定时，应详细了解和记录产品发生故障时的使用条件，包括负荷状态 、累积工作时间 、故障

　　2

　　GB/T 24648 . 2—2009

　　模式 、故障造成后果等信息，必要时应保留现场(包括损坏件)或拍摄照片，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衡量规定条件 下 使 用 的 产 品 可 靠 性 。 对 整 机 产 品，推 荐 采 用 MTTFF、 MTBF 和 Q值作为考核的可靠性指标;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 。 常用的可靠性指标见5 . 1 . 1 ~ 5 . 1 . 10 。

　　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，其点估计值见公式(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，单位为小时(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，单 位 为小时(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，见公式(2) 。

　　式中：

　　α— 风险系数(或称显著水平);

　　x2(α,2r+2) — 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，按公式(3)计算 。

　　n

　　……………………………( 3 )

　　式中：

　　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，单 位 为小时(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(轻度故障除外)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值，见公式(4) 。 n

　　……………………………( 4 )

　　式中：

　　x2(α, 2ra+2) — 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 。

　　5 . 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

　　3

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　　不及格，不再计算其 Q值 。

　　对未发生致命故障的可靠性考核试验，按公式(5)计算其无故障性综合评分值 Q。

　　Q ……………………………

　　式中：

　　Tg — 国外或国内同类先进工程农机产品的 MTBF指标值，单位为小时(h) ;

　　To — 可靠性考核试验规范规定的定时截尾试验时间，单位为小时(h) ;

　　rc — 在规定的定时截尾试验时间内，被考核试验样品出现的各类故障的总数;

　　ki— 第 i个故障的故障危害度系数，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，按公式(6)计算 。

　　n

　　……………………………( 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，见公式(7) 。

　　n

　　式中：

　　x2(α, 2rd+2) — 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

　　产品在规定的使用条件下使用到 t时刻，在 t时刻后，在尚未发生故障的产品中，单位时间发生故障的概率，称为故障或失效率 λt。

　　故障率的观测值常用平均故障率 λm 来计算，即被调查或试验的样品中，产品发生故障的总次数 ra与总累积工作时间之比，按公式(8)计算 。

　　……………………………( 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，按公式(9)计算 。

　　ra

　　……………………………( 9 )

　　式中：

　　tri— 被调查或被试验样品中，第 i个故障所需的修复时间，单位为小时(h) 。

　　5 . 1 . 7 有效度 At 和机能率 K

　　在规定的使用条件下，在某个观察期内，产品能保持其规定功能的时间比例，称为有效度 At,有效

　　4

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　　度的观测值按公式(10)计算 。

　　A ……………………………( 10 )

　　某些产品中，也用机能率 K 来确定其能保持其规定功能的时间比例 。机能率按公式(11)计算 。

　　n

　　K

　　式中：

　　tsi— 被调查或被试验样品中，保养所需的时间，单位为小时(h) 。

　　5 . 1 . 8 可靠寿命 LR(或 B10 、B50 大修寿命)

　　产品在规定的使用条件下，可靠度 R达到某一要求值时的工作时间，称为可靠寿命 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 t 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)的观测值见公式(12) 。

　　F = 1 - R

　　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 制造厂年平均保修费用率 PWC

　　制造厂年平均保修费用率 PWC,按公式(13)计算 。

　　……………………………( 13 )

　　式中：

　　CTS — 产品的出厂销售价，单位为元;

　　CW — 产品在第一年保修期内，每台产品制造厂支付的平均保修费用，单位为元 。

　　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 。

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