继电器可靠性设计和控制

继电器可靠性设计和控制

1 继电器可靠性设计和控制总的要求

1.1 继电器可靠性设计的基本含义

继电器可靠性设计和控制是从“系统”的概念出发，在预防为主、系统管理的思想指导下，从继电器的结构设计、工艺设计、原材料选用、控制软件设计等方面，采取各种有效措施，消除或控制继电器在规定的条件下和规定的时间内可能出现的失效模式，在性能、费用、时间等因素综合平衡的基础上，实现继电器既定的可靠性指标。

1.2 可靠性设计和控制的目的与必要性

可靠性设计是在继电器性能设计的同时考虑可靠性指标的设计，它是以消除或控制继电器在使用中的失效为目标，保证继电器在全寿命周期，在规定的使用条件下，在各个环节都能具有良好的使用性能。它的基本要求是，保证继电器在制造、运输、储存过程及使用期间，能完成规定的功能，达到可靠性指标要求。

1.3 可靠性设计和控制的基本条件

1.3.1 质量管理体系

质量管理体系是在质量方面指挥控制组织建立方针和目标并实现这些目标的相互关联或相互作用的一组要素。质量管理体系的建立和运行，以过程控制为基础，以顾客要求为输入，转化为产品输出，通过增值活动和信息交流，不断满足高可靠要求，使顾客满意。质量管理体系由管理活动、资源保障、产品实现、测量分析和改进四大过程构成。GJB9001A-2001《质量管理体系要求》是军用继电器承制单位实施质量管理体系评定制度的基本依据。GB/T19001－2000是通用继电器承制单位实施质量管理体系评定制度的基本依据。

1.3.2 人员素质

可靠性设计是实现将产品可靠性由模糊的定性概念转化为清晰明确的定量指标，并贯穿于产品的整个寿命周期。产品质量形成于过程，过程是将输入转化为输出的一组允许的增值活动。把用户需求转化为产品，要经历设计、采购、加工、装配、检验、试验等一系列工程过程，应建立专职队伍、专业手段和专业方法。设计决定着产品的固有质量和可靠性。设计人员的责任心、技术水平和工作作风对产品的可靠性有着重大影响。

失效分析1.3.3

失效分析是确定失效原因和模式的过程，以防止未来类似失效事件的发生。失效分析要采用各种技术和手段探测继电器失效时的参数，确定失效的位置、程度或根源，提出纠正预防措施。军用继电器失效分析后还要进行“双归零”工作，即技术归零和管理归零。技术归零工作应满足“定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三”五条要求，管理归零工作应满足“过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章”五条要求

1.3.4 信息收集

与产品可靠性有关的理论、工艺技术、标准、考核办法、失效分析技术、失效机理、失效模式以及各种可靠性数据均称可靠性信息。信息要完整、准确，要文字化和集中管理。经过加工的信息，它的作用和价值才能体现出来。

1.3.5 生产、试验设备、仪器仪表的维护

性能先进的生产设备和测量、试验设备是可靠性设计与控制的基础与保障。为了保证生产设备与测量、试验设备的准确性和可靠性，应对这些生产、试验设备、仪器仪表进行控制和维护。

2 可靠性设计的基本原则的要求

2.1 可靠性设计的基本原则

2.1.1 必须将产品的可靠性设计要求转化为明确的、定量化的可靠性设计指标，并有可靠性评价试验方案。

2.1.2 必须将可靠性设计贯穿于继电器性能设计的每个环节，全面考虑影响产品可靠性的各种因素。

2.1.3 可靠性设计应结合继电器的结构特点和性能要求进行。

2.1.4 可靠性设计应由硬件和软件---即产品结构的可靠性和可靠性工艺、可靠性控制技术、可靠性应用技术等组成。

2.1.5 可靠性设计的实施必须与可靠性管理紧密结合。

2.1.6 可靠性设计应从我国国情出发，尽可能采用当今国内外成熟的新技术、新结构、新工艺、新原理和新材料。

2.1.7 可靠性设计应是产品性能、可靠性、费用、研制周期等方面的最佳设计。

2.2 可靠性设计程序

确定可靠性设计指标2.2.1

2.2.1.1 将用户的可靠性要求，在综合平衡可靠性、性能、费用和研制周期等因素的基础上，转化为明确的、定量化的可靠性设计指标，并在设计任务书中予以明确规定。

2.2.1.2 应对可靠性指标的必要性、可行性、经济性以及先进性进行论证，必要时进行试验验证。

2.2.1.3 应有与可靠性指标相应的可靠性评价试验方案。

2.2.2 制定可靠性设计方案

2.2.2.1 可靠性设计方案应包括:为实现可靠性指标的基础材料选定、工艺、结构等可靠性设计的设计方案。

2.2.2.2 通过对同类产品的可靠性分析和不同设计方案的可靠性预计，对设计方案进行优化。

2.2.2.3 对设计方案的可行性、先进性、经济性，进行可靠性设计评审，必要时进行试验验证。

2.2.3 对经过优化确定的初样可靠性设计方案，其具体的设计细节由标准化、工艺、质量控制等部门进行严格的审查并会签。

2.2.4按GJB546A-96的要求，制订产品的质量保证大纲。

2.2.5 初样制造，并在制造过程中实施质量控制。

2.2.6 对制造出的样品按照可靠性评价试验方案和试验方法进行可靠性评价试验。

2.2.7 初样制造后的可靠性设计评审，并对试验中的失效进行分析。

2.2.8 根据可靠性评价试验、失效分析结果与设计评审意见，进行设计改进，正样制造，并对正样进行可靠性评价试验。

2.2.9 正样制造及可靠性评价试验。

2.2.10 最终可靠性设计评审。

2.2.11 设计定型，产品能否达到预定的可靠性要求是是否定型的重要条件之一。

2.3 继电器可靠性设计指标要求及论证

继电器可靠性设计指标包括以下方面的指标：

环境适应性，如工作温度、耐潮湿、低气压、耐冲击、振动、加速度等。 a b 主要性能参数随时间的变化特性，如触点的接触电阻、绝缘强度随时间的变化，这种变化在寿命周期内应是有限的。

c 产品寿命、失效率包括贮存寿命、使用寿命和现场的工作失效率，贮存时效率等，它是元器件可靠性的主要特征量；对新品来讲，提供失效率是指鉴定失效率。

d 主要失效模式及其分布，是指产品研制及使用中出现的失效模式及其分布。

2.3.1 继电器所能适应的环境应力范围

2.3.1.1 工作温度：继电器应能在规定的极限温度下正常工作，并应能承受温度冲击的作用。一般国军标GJB1042A、GJB65B以及GJB2888等有可靠性指标的继电器总规范规定的温度范围均为-65℃～125℃。

2.3.1.2 振动；继电器应能承受规定的正弦振动作用，在规定的振动频率和振幅、加速度的作用下，闭合触点的断开与断开触点的闭合时间均不应超过规定值的要求，在GJB1042A和GJB65B中均规定闭合触点的断开时间不应超过l0us，

断开触点的闭合时间不应超过1us。 GJB65B还规定继电器应能承受功率谱密度222的随机振动作用。，总均方根值为）239.1m/s／Hz（为40m/s 在GJBl042A、GJB65B中规定了振动的频率范围和加速度值以及试验方法的要求。

2.3.1.3 冲击：继电器应能承受规定的冲击作用，在冲击作用下，闭合触点的断开和断开触点的闭合时间不应超过规定的要求。一般冲击的加速度值为50g，75g 、100g，随着整机产品环境指标的提高，对有些继电器的冲击加速度值以提高到120g或150g。

2.3.1.4 加速度：继电器应能承受规定的恒加速度的作用，在加速度作用下，继电器应能可靠的动作，触点可靠的转换，并要求在X、Y、Z每个方向（共六个方向）均能够可靠工作。

2.3.1.5 其他要求：当规定时，继电器应能在要求的特殊条件下正常工作，如耐辐射、失重、热真空、噪声干扰等。

3 继电器可靠性设计的基本内容

3.1 性能可靠性设计

根据产品合同书、研制任务书或技术协议书所要求的技术性能指标的要求，如环境适应指标包括工作温度范围、振动、冲击、加速度等，电性能指标包括触点额定负载、接触电阻、绝缘强度、线圈功耗、动作释放电压、时间特性等，确定继．电器的类型、结构，然后对继电器接触系统、电磁系统和整体结构进行可靠性设计。

3.1.1 接触系统的可靠性设计

3.1.1.1 接触系统的可靠性设计的要求

接触系统是电磁继电器可靠性的关键结构单元。继电器接触系统设计的任务是在给定的技术条件下，选定适当的触点接触形式、触点和簧片的材料、触点和簧片的几何尺寸以及触点间隙、触点初始压力和终压力、触点跟踪（超行程）等参数，从而满足继电器接触电阻、寿命、介质耐压等方面的可靠性要求，重点保证接触的可靠性。

3.1.1.2 接触系统可靠性设计的内容

3.1.1.2.1 触点和簧片的材料选择要求