棉精梳机可靠性评价文件

棉精梳机可靠性评价文件（试行）二一年三月可靠性文件 前言1前 言为了提高我国棉纺机械产品质量水平和可靠性,增强企业竞争力，中国纺织机械器材工业协会提出了建立纺纱关键设备可靠性评价体系的要求,并组织经纬纺织机械股份有限公司及棉精梳机生产、使用相关单位编写了本文件。本文件经国家纺织机械质量监督检验中心审核后定稿。本文件共有三个部分。第一部分：棉精梳机可靠性试验评定规范。第二部分：棉精梳机可靠性的分配原则和方法。第三部分：棉精梳机的故障模式及判据可靠性文件 第一部分2棉精梳机可靠性试验评定规范1 范围本文件规定了棉精梳机（以下简称精梳机）可靠性测定试验方法及评价指标的计算方法。本文件适用于对批量生产的精梳机进行试验及评定。对精梳机上的专件（罗拉、皮辊、锡林、顶梳等） 、电气装置和主要器材，除在整机上同主机同时进行积累数据外，其专项可靠性试验方法和故障模式另行制订。2 引用文件下列文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本文件，然而，鼓励根据本文件达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。GB/T 3187-1994 可靠性、维修性术语GB/T 5080.1-1986 设备可靠性试验 总要求GB/T 5080.4-1985 设备可靠性试验 可靠性测定试验的点估计和区间估计方法（指数分布）FZ/T 93046 棉精梳机GJB899-90 可靠性鉴定和验收试验棉精梳机的故障模式及判据3 试验的目的3.1 通过可靠性试验，了解精梳机现有的可靠性水平，找出产品薄弱环节，为企业提高产品可靠性提供依据，不断满足用户对设备的可靠性要求。3.2 通过测定精梳机可靠性的指标值，验证产品的可靠性水平，提高生产企业的知名度和影响力。4 测定试验指标及计算方法4.1 早期故障期早期故障期，主要反映产品因环境、设计、工艺、安装、管理等方面缺陷引起的产品初期的各类故障。根据目前行业情况和精梳机的特点，暂时以产品在用户厂安装运转后，统计 1 个自然月的工作日作为早期故障期，并以故障数来进行统计考核。4.2 早期故障期考核要求早期故障数指标：一般按一批次 2 台以上机器、每台实际运转时间不低于 360 小时的当量故障数的平均值统计计算，每台的当量故障数不多于 2 个。注：当量加权系数按棉精梳机的故障模式及判据的规定确定。4.3 偶然故障期的平均无故障工作时间 MTBF4.3.1 点估计MTBF= (1)rntc式中：r 在试验时间内精梳机累计故障次数n 精梳机试验台数可靠性文件 第一部分3 定时截尾时间（单位：小时，以下同）ct注：试验结果中若 r=0 时，在定时截尾试验的情况下，其产品的 MTBF 值可以按 90%置信度的单侧置信下限进行计算。4.3.2 区间估计（定时截尾）4.3.2.1 置信度为（1-）的平均无故障工作时间的单侧置信下限为：MTBF = (2)l )2()12rXTa式中： 风险率 置信下限lT 总试验时间4.3.2.2 双侧置信区间的下限和上限分别为：MTBF = (3)l )2(/2rXTaMTBF = (4)u)(2/1(a式中：u 置信上限注：1）当 r=0 时，可以按 90%置信度的单侧置信下限进行计算：因 =0.1 时MTBF = = =l )2()12rXTa)(9.0X65.42T2） 、 、 是 X 分布的分位数，可查 X()1a/ )(2/1(ra2分布表（见附录 A）4.4 平均修复时间 MTTRMTTR= (5)nimitr1式中： 在试验时间内第 i 台精梳机的故障修复时间mit4.5 固有可用度 A（指可修复产品的功能处于正常状态的概率）A= (6)MTRBF注：在可靠性测定试验中，一般只测定平均无故障工作时间 MTBF 值，对条件具备的企业（企业委托） ，可进行测定早期故障期的平均无故障工作时间 MTBF 值及平均修复时间。5 试验样机的要求可靠性文件 第一部分45.1 对于新产品设计，企业应进行产品的分阶段的可靠性设计和评审。5.2 零部件加工和整机安装，应具备相应的过程控制和工艺流程规范。5.3 正常批量生产出厂的合格品。5.4 由检测中心按纺织行业标准 FZ/T 93046-97 检验合格后，并经调试能正常运转的产品。5.5 对测定早期故障的样机，应在安装完成后，进行 1 个月的早期故障的测定。对测定偶然故障期的平均无故障工作时间的样机，一般是调试使用 1 个月后，已排除早期故障，但使用不超过 2 年的机台。6 试验条件6.1 环境条件：温度 2230，相对湿度 55% 65%。6.2 主要技术参数转速（钳次） 250400r/min输出精梳条线密度 （36）ktex理论产量（10%落棉率） 40kg/h60kg/h6.3 喂入半制品质量：细绒配棉长度差异2，生条短绒含量 16%0.5%，小卷重量不匀率1% 。6.4 要有专人负责记录、维修和故障分析。6.5 试验机台应由操作技能熟练的员工操作。注：在可靠性试验期间，如无法满足上述试验条件要求，经试验组织单位同意，可继续试验，但应对现场试验条件进行详细记录。7 抽样规则按简单随机抽样法，在用户单位从使用现场中随机抽取本质上相同的产品作为样本（样本数 n=210 台） 。8 试验方案8.1 采用现场试验的方法，按用户厂实际生产的情况进行。8.2 假定产品寿命服从指数分布。8.3 精梳机可靠性测定试验采用定时有替换截尾方式8.4 规定置信度为 90%。8.5 整机平均无故障工作时间，MTBF=500 小时。8.6 试验方案：按照 GJB899-90 的方案 13，确定试验时间:T=12.4 MTBF=12.4500=6200 小时,截尾故障数 r=10 次。8.7 试验时间测定精梳机可靠性特征量的试验总时间定为不低于 6200 小时（每台运转时间应不低于 T/n 小时,如 n=4 台时，每台运转时间不低于 1550 小时） 。9 故障模式及判据按棉精梳机故障模式及判据规定。10 数据处理10.1 测定试验时间是指全部受试机台正常运转时间的总和（包括故障修复时间） ，此外任何原因的停机时间都不应计算在内。可靠性文件 第一部分510.2 非故障停机时间，如停电、节假日等人为因素的停机时间和按企业规定的维修如调整、清洗、更换等停机时间，都不计入故障修复时间。10.3 在测定试验期间，试验产品可按说明书规定进行正常维护和保养，但在整个试验期间不得进行大修。10.4 平均无故障工作时间采用点估计和区间估计同时计算的方法。11 试验结果和总结报告11.1 所有现场试验数据，都应如实填写，记录和审核人要签名确认，记录数据不得自行更改。11.2 测定试验结束后，所有现场测试数据和故障分析报告交试验组织单位，由该单位进行汇总、统计、整理。12 可靠性特征量的评定12.1 单台精梳机累计当量故障次数r =nia1式中： 第 i 次故障等级的加权系数in 累计故障次数12.2 累计当量故障总次数r= Ni1r式中： 第 i 台精梳机的累计当量故障次数iN 抽样试验样机总台数12.3 当量平均无故障工作时间当量平均无故障工作时间的点估计值和区间估计值，按公式（1）和（2） 、 （3） 、（4）计算。若累计当量故障次数 r 小于或等于截尾故障数，且不出现致命故障，则认定该批产品达到了本文件规定的可靠性指标要求。可靠性文件 第一部分6附录 A(资料性附录)X2 分布分位数表自由度 v X20.05(v) X20.90(v) X20.95(v)2 0.103 4.605 5.9914 0.711 7.779 9.4886 1.635 10.65 12.598 2.733 13.36 15.5110 3.940 15.98 18.3112 5.226 18.55 21.0314 6.571 21.06 23.6916 7.962 23.54 26.3018 9.390 25.99 28.8720 10.85 28.41 31.4122 12.34 30.81 33.9224 13.85 33.20 36.4226 15.38 35.56 38.8928 16.92 37.92 41.3430 18.49 40.26 43.7732 20.09 42.57 46.1734 21.70 44.80 48.5736 23.30 47.19 50.9638 24.91 49.50 53.3640 26.51 51.81 55.7642 28.16 54.08 58.1150 34.76 63.17 67.5152 36.45 65.42 69.8260 43.19 74.40 79.0862 44.90 76.63 81.3770 51.74 85.53 90.5372 53.47 87.74 92.8080 60.39 96.58 101.8882 62.14 98.78 104.1390 69.13 107.57 113.1592 70.89 109.76 115.39可靠性文件 第一部分7100 77.93 118.5 124.34可靠性文件 第一部分8续上表自由度 v X20.05(v) X20.90(v) X20.95(v)102 79.74 120.65 126.53110 86.96 129.25 135.3112 88.77 131.4 137.5120 96 140 146.27122 97.81 142.15 148.46200 168.28 226.02 233.99注：1、自由度在可靠性试验中，用于表明可靠性试验或测量数据的可靠程度。2、在定时截尾试验中，MTBF 双侧置信区间下限的自由度 v=2r+2，MTBF 双侧置信区间上限的自由度 v=2r；MTBF 单侧置信下限的自由度 v=2r+2。依此，在表中查取相对应的 X2 分布分位数值。可靠性文件 第二部分9棉精梳机可靠性的分配原则和方法1 范围本文件规定了棉精梳机（以下简称精梳机）可靠性的分配原则、方法和各子系统的所属范围。本文适用于评价和计算精梳机使用及试验过程中各子系统的故障率、平均无故障工作时间、故障次数。2 引用文件下列引用文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本文件，然而，鼓励根据本文件达成协议的各方面研究是否使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。GB/T3187-1994 可靠性、维修性术语GB/T5080.41985 设备可靠性试验 可靠性测定试验的点估计和区间估计方法（指数分布）FZ/T 93046 棉精梳机棉精梳机的故障模式及判据3 分配原则3.1 可靠性分配原则是通过对整机的可靠性目标值的分配来进行的。目标值由各精梳机使用和制造企业协商确定。本文件中的可靠性目标值是在原来的基础上与制造企业协商后确定的。3.2 本文件是采用综合评分分配法。该方法是由专家根据各子系统对完成整机功能的各个因素进行评分，得出各子系统的评分系数，从而进行可靠性分配。3.3 子系统由部件、零件、专件、配套件、器材及电控箱等组成，其分配值可在第一次分配得到，亦可通过对子系统的部件进行再分配得到。3.4 由于子系统没有涵盖精梳机所有部件、零件，因此在进行可靠性分配时，仅按目标值的 80来分配，以确保实际测定或试验过程中整机的目标值。3.5 各子系统要给出所属范围，作为进行评分的条件。3.6 假定产品寿命服从指数分布。4 分配程序4.1 确定需要分配的目标值目前，精梳机可靠性能指标是以平均无故障工作时间 MTBF 作为主要考核指标，所以目标值也是指 MTBF 的目标值。综合评分法一般采用对整机故障率目标值 s 进行分配。在假设整机寿命服从指数分布的条件下故障率 s 应为平均无故障工作时间MTBF 的倒数，因此要把 MTBF 的目标值转换成 s，即 s1/MTBF。4.2 评分原则整机按五种因素即复杂程度（e i1） 、技术难度（e i2） 、工作时间（e i3） 、维修性（e i4） 、故障致命度（ ei5）进行评分，评分原则见表 1，表 2，表 3，表 4，表5。可靠性文件 第二部分104.2.1 复杂程度是指与精梳机功能有关子系统的复杂程度，评定时，可按子系统为完成整机功能而设置的零件数量，加工工艺的复杂性及组装的难易程度进行。最简单的评为 1 分，最复杂的评为 10 分。表 1 复杂程度评分准则（e i1）分数 评分准则910 子系统结构很复杂，对整机功能影响大，组成零件较多，加工与装配困难，要仔细反复调整。78 对整机功能影响较大，子系统结构复杂，装配要适当调整，子系统由部分标准零件组成。56 对整机功能影响一般，子系统结构不复杂，装配无困难，组成零件居中。34 对整机的功能影响很小，子系统结构很简单，加工及装配方便，组成零件不多。12 对整机功能无影响，子系统由少量的简单零件组成。4.2.2 技术难度是通过子系统目前技术水平和成熟程度、改进提高的可能性来评定。技术水平低，按目前设计、加工工艺技术进行改进可能性大的评为 1分；技术水平、成熟度较高，改进可能性小的评为 10 分。表 2 技术难度评分准则（e i2）分数 评分准则910 子系统的技术水平和成熟度很高，很难进行改进、提高。78 子系统的技术水平和成熟度一般，改进设计、加工工艺有一定难度，但把握不大。56 子系统的技术水平和成熟度达到一定程度，可以对设计进行改进、提高，加工工艺亦有一定把握。34 子系统的技术水平和成熟度较高，可以改进设计、加工工艺有改进余地。12 子系统的技术水平和成熟度很差，改进设计、易于改进加工工艺均无困难。4.2.3 工作时间是根据子系统在完成整机功能中的工作时间（循环系数或任务时间的百分数）来评定。子系统一直工作的评分为 10 分，工作时间最短的评分为 1 分。表 3 工作时间评分准则（e i3）分数 评分准则910 子系统在完成整机功能中，一直在运转或工作。78 子系统在完成整机功能中，基本上在运转或工作，稍有间歇或停顿。56 子系统在完成整机功能中作间歇运动，有 4050停顿时间。34 子系统在完成整机功能中大部分处于停顿状态。12 子系统在完成整机功能中处于停顿或不工作状态。4.2.4 维修性根据子系统安装位置及使用，维修人员的维修方便程度来评定。可靠性文件 第二部分11利用一般工具，其维修部分在机器外部的评分为 10 分；维修时，需进行复杂解体并有一定难度的评为 1 分。表 4 维修性评分准则（e i4）分数 评分准则910 子系统处于机台外部，用一般通用工具可进行维修排除故障。78 子系统发生故障时，不拆卸其他零部件，用随机专用工具进行维修。56 子系统发生故障时，要拆卸一些零件，用随机专用工具进行维修。34 子系统发生故障后，需要较复杂地解体其他零部件。12 子系统发生故障后，需要很复杂的解体其他零部件。4.2.5 故障致命度通过子系统产生故障后，故障对整机功能的影响程度来评定。子系统发生轻微故障，未造成整机性能显著下降的评为 10 分；故障造成机台严重损坏、经济损失重大的评为 1 分。表 5 故障致命度评分准则（e i5）分数 评分准则910 所发生的为一般轻微故障，不造成子系统或整机功能下降。78 发生的故障对子系统或整机功能有影响，维修费用中等。56 发生的故障对子系统或整机功能有一定影响，停车时间在 4 小时左右，要更换零件，维修费用中等。34 发生的故障超出意料范围，子系统或整机功能下降，维修时间长，费用大。12 发生故障造成子系统或整机功能严重受损，经济损失大甚至危及人员安全。5 精梳机的子系统及所属范围5.1 车头箱及相关件动力输入、齿轮副、连杆、轴承。5.2 牵伸罗拉及相关件牵伸皮辊、牵伸罗拉及罗拉座、皮辊轴承、罗拉轴承。5.3 牵伸传动各罗拉传动带轮及轴承座、轴承、同步带。5.4 分离罗拉及相关件上下分离罗拉及罗拉座、清洁装置、轴承、加压部件。5.5 钳板机构钳板组件、上钳板加压、张力轴、钳板轴、钳板前后摆臂、张力板。5.6 梳理系统锡林、顶梳、毛刷。5.7 传动机构承卷罗拉（喂卷罗拉） 、输出罗拉、锡林轴、压辊、牵伸传动轴、轴承。5.8 圈条机构上下圈条盘、圈条管、上圈条传动带、减速器、联轴器、轴承、输送带。5.9 光电自停及人机界面显示。5.10 电气控制单元（PLC、工控机、单片机） 、电机、变频器、旋转编码器、检测装置、断电保护装置。可靠性文件 第二部分126 精梳机 MTBF 目标值及子系统分配法6.1 目标值：根据精梳机这几年的质量水平，规定其平均无故障工作时间（MTBF）为 500h，以此目标作为分配计算基础。6.2 整机故障率：s 200 次/10 5h （1）501MTBF6.3 截尾故障数：=10 次。6.4 精梳机在置信度为 90时平均无故障工作时间的置信区间6.4.1 单侧置信下限为：= h （2lT)2(21rXa20.96(1)240.53.81）6.4.2 双侧置信区间的下限和上限分别为：= h （3lMTBF)2(2/ra20.56(1)2401.86.3）= h u)(21rXTa20.95()94.71.（4）以上估计值说明 MTBF 真值落在这个区间的概率至少为 90%。6.5 子系统可靠性目标值的分配计算方法6.5.1 子系统故障率： z 0.8 s160 次/h （5）5106.5.2 各子系统目标分配法6.5.2.各子系统目标评分数 ijieWijije（6）式中： 第 i 个子系统第 j 个因素的评分数ije6.5.2.2 整机评分数： niws1式中：n子系统个数6.5.2.3 各子系统故障率：i z ia（7）式中： 第 i 个子系统的评分系： iaisiw/可靠性文件 第二部分136.5.2.4 各子系统平均无故障工作时间： （8）iMTBFi16.5.2.5 各子系统故障次数：（9）620iiRT6.6 精梳机对各子系统可靠性分配计算结果见表 614表 6 精梳机对各子系统可靠性分配评分结果汇总表序号 子系及部件名称复杂程度评分数 ei1技术难度评分数 ei2工作时间评分数ei3维修性评分数 ei4故障致命度评分数ei5子系统评分数 wi子系统评分系数 ai子系统故障率次/10 5(h)子系统目标值MTBFi (h)子系统故障次数Ri1 车头箱及相关件 7 8 9 7 2 7056 0.06559 10.4944 9529 0.65062 牵伸罗拉及相关件 6 8 10 8 2 7680 0.07139 11.4224 8755 0.70823 牵伸传动 6 7 10 8 4 13440 0.1249 19.984 5004 1.23904 分离罗拉及相关件 4 8 8 7 5 8960 0.08328 13.3248 7505 0.82615 钳板机构 7 8 10 7 2 6720 0.06246 9.9936 10006 0.61926 梳理系统 5 8 10 5 5 14000 0.13013 20.8208 4843 1.28027 传动机构 7 7 9 6 6 11340 0.1054 16.864 5930 1.04558 圈条机构 6 6 9 6 6 13608 0.12648 20.2368 4942 1.25469光电自停及人机界面显示5 7 10 6 7 14700 0.13664 21.8624 4574 1.355510 电气 6 7 10 6 4 10080 0.0935 14.96 6685 0.9274整机评分数 Ws 107584可靠性文件 第三部分15棉精梳机的故障模式及判据1 范围本文件规定了棉精梳机（以下简称精梳机）的故障定义、分类、等级、判据及故障模式。本文件适用于评价和分析精梳机使用及可靠性试验过程中发生的故障。2 引用文件下列文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本文件，然而，鼓励根据本文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。GB/T 3187-1994 可靠性、维修性术语FZ/T 93046 棉精梳机3 故障定义产品不能执行规定功能的状态称为故障。它包括以下几个方面：1）产品在规定条件下，不能完成其规定的功能；2）产品在规定条件下，一个或几个性能指标不能保持在规定的界限之内；3）产品在规定的使用条件下，其零部件、元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态；4）由于操作失误造成机械零部件、元器件的损坏或产品功能故障。4 故障分类根据精梳机的特点，按照故障发生的原因，将故障分为三类：4.1 本质故障在规定使用条件下，由于精梳机整机及零部件、元器件本身固有因素或缺陷而引起的故障，包括性能指标下降超过规定限值。4.2 误用故障不按规定条件使用而引起的故障，如未按使用说明书规定或违反操作规程和使用环境等引起的故障。4.3 从属故障由某一故障引起的派生故障，称从属故障。5 故障等级及加权系数根据精梳机发生故障造成的危害程度、维修的难易程度以及造成的经济损失情况，将精梳机的故障分为五个等级，分别用数字、表示特大故障、严重故障、较大故障、一般故障及轻微故障。5.1 特大故障（级）可靠性文件 第三部分16造成人身伤亡，设备重大损失、或在修复时认定为重大设备事故，修理费用很高，造成重大经济损失的故障。加权系数一般为 20。5.2 严重故障（级）导致主要零部件严重损伤，不能以更换备件等方法在短期内修复，修理费用高或导致精梳条干均匀度变异系数 CV%值超标的故障。加权系数一般为 5。5.3 较大故障（级）导致主要零部件损坏，能以更换备件等方法修复，修理费用较高或导致精梳条质量指标下降的故障。加权系数一般为 2。5.4 一般故障（级）引起子系统性能下降，不导致主要零件损坏，需停机修理，维修较容易，费用中等或导致精梳条指标质量下降的故障。加权系数一般为 1。5.5 轻微故障（级）一般不影响产品质量，不需更换零件，在短时间内（10 分钟内）可排除的故障。加权系数一般为 0.2。6 故障判据6.1 由于精梳机本身机械、电气、控制等因素，而引起的停机判为故障。6.2 由于精梳机机械、电气质量原因引起落棉、精梳条质量下降等超过规定限值，及圈条成形不良等均判为故障。6.3 在精梳机（测定试验）考核中，只计本质故障的次数和等级，由此而引起的从属故障的次数不计，但故障的等级应按本质故障和从属故障综合造成的严重后果来判定。6.4 误用故障以及由此而引起的从属故障不作统计，但应做记录。6.5 试验期间不安排大修计划。6.6 对于在故障模式中未列入的零部件的故障，可参考故障模式中相类似的零部件的故障来判定，也可按照本文件规定的故障等级和故障判据来判定。7 故障模式7.1 定义故障模式即为产品故障的表现形式。一般可通过人的感官或测量仪器、仪表观测到。7.2 精梳机故障模式见表 1。可靠性文件 第三部分17表 1 精梳机