一种半球轴承动压马达的可靠性验证方法
【专利摘要】本发明公开了一种半球轴承动压马达的可靠性验证方法，该方法通过利用已投入应用的、与半球轴承动压马达属于同类的动压马达的可靠性信息，同时借鉴其可靠性评估的结果，能够充分缩短半球轴承动压马达可靠性验证所需的试验时间。本发明为寿命长又无法进行加速试验的产品提供了一种快速、有效的可靠性验证途径，解决了长寿命产品无法及时投入星上使用的难题。
【专利说明】-种半球轴承动压马达的可靠性验证方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可靠性验证方法，尤其涉及一种基于置信推断的可靠性验证方 法，适用于获得同类产品先验信息条件下的产品的可靠性验证。
【背景技术】
[0002] 以动压气浮轴承代替滚珠轴承的二浮陀螺产品突破了制约液浮陀螺长期可靠运 行的瓶颈，实现了在轨连续运行的长寿命、高可靠应用需求。为了获得二浮陀螺产品的星上 使用，需要对其可靠性进行试验验证。陀螺是复杂的机电系统，由不同部分构成，因此其失 效模式也不唯一。但在诸多的失效模式中，由陀螺马达失效造成的系统失效机会最大，因此 对于陀螺的可靠性分析通常都是针对陀螺马达展开的。传统的验证方法缺乏同类产品的先 验信息的指导，未能将产品的失效模式以及先验信息进行有机的结合，作为试验方案的依 据，从而使得试验数据的可信度有所降低。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种半球轴承动压马达的 可靠性验证方法，实现对半球轴承动压马达的可靠性验证，能够充分缩短半球轴承动压马 达可靠性验证所需的试验时间。
[0004] 本发明的技术解决方案是：一种半球轴承动压马达的可靠性验证方法，包括以下 步骤：
[0005] (1)选取与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达，根据该相同类型的 轴承动压马达的地面寿命试验和在轨运行的数据对该轴承动压马达进行可靠性分析，得出 与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔，该平均无故障 时间间隔即为待测半球轴承动压马达预期的平均无故障时间间隔MTTF ;
[0006] (2)确定待测半球轴承动压马达的样本量n，以及每个样本的试验时间t，使得样 本量η与每个样本的试验时间t的乘积大于等于r，其中r = 0. 212XMTTF ;
[0007] (3)将待测半球轴承动压马达装于洁净的动压马达试验罐中并密封，然后将动压 马达试验罐置于试验箱中加温至50 ± 3°C，设置电源输出电压为32V、启动频率400Hz，启动 3s后电源频率自动切换到800Hz ;
[0008] 如果当η个样本的总试验时间大于r时，η个样本均没有失效，则半球轴承动压马 达的平均无故障时间间隔大于等于预期的平均无故障时间间隔MTTF ;
[0009] 当η个样本的总试验时间不超过2r时，如果有一个子样失效，剔除失效子样并加 入一个新的样本，且加入一个新的样本后η个未失效子样的总试验时间大于r，则半球轴承 动压马达的平均无故障时间间隔大于等于预期的平均无故障时间间隔MTTF ;
[0010] 如果在总试验时间2r内，有2个子样失效，则半球轴承动压马达的平均无故障时 间间隔小于预期的平均无故障时间间隔MTTF ;从而完成半球轴承动压马达的可靠性验证。 [0011] 所述步骤（1)中选取与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达，根据该 相同类型的轴承动压马达的地面寿命试验和在轨运行的数据对该轴承动压马达进行可靠 性分析，得出与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔的 实现方式如下：
[0012] (2. 1)对与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达进行可靠性分析，得 到投入应用的同类轴承动压马达的寿命服从形状参数为1的指数分布或形状参数为1附近 的弱威布尔分布；
[0013] (2.2)将试验时间T划分为m个时间段，
【权利要求】
1. 一种半球轴承动压马达的可靠性验证方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 选取与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达，根据该相同类型的轴承 动压马达的地面寿命试验和在轨运行的数据对该轴承动压马达进行可靠性分析，得出与待 测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔，该平均无故障时间 间隔即为待测半球轴承动压马达预期的平均无故障时间间隔MTTF ; (2) 确定待测半球轴承动压马达的样本量n，以及每个样本的试验时间t，使得样本量η 与每个样本的试验时间t的乘积大于等于r，其中r = 0. 212XMTTF ; (3) 将待测半球轴承动压马达装于洁净的动压马达试验罐中并密封，然后将动压马达 试验罐置于试验箱中加温至50±3°C，设置电源输出电压为32V、启动频率400Hz，启动3s后 电源频率自动切换到800Hz ; 如果当η个样本的总试验时间大于r时，η个样本均没有失效，则半球轴承动压马达的 平均无故障时间间隔大于等于预期的平均无故障时间间隔MTTF ; 当η个样本的总试验时间不超过2r时，如果有一个子样失效，剔除失效子样并加入一 个新的样本，且加入一个新的样本后η个未失效子样的总试验时间大于r，则半球轴承动压 马达的平均无故障时间间隔大于等于预期的平均无故障时间间隔MTTF ; 如果在总试验时间2r内，有2个子样失效，则半球轴承动压马达的平均无故障时间间 隔小于预期的平均无故障时间间隔MTTF ;从而完成半球轴承动压马达的可靠性验证。
2. 根据权利要求1所述的一种半球轴承动压马达的可靠性验证方法，其特征在于：所 述步骤（1)中选取与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达，根据该相同类型的 轴承动压马达的地面寿命试验和在轨运行的数据对该轴承动压马达进行可靠性分析，得出 与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔的实现方式如 下： (2. 1)对与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达进行可靠性分析，得到投 入应用的同类轴承动压马达的寿命服从形状参数为1的指数分布或形状参数为1附近的弱 威布尔分布； (2.2) 将试验时间T划分为m个时间段，
，在、时间段采集已投入应用的同类 轴承动压马达的寿命试验陀螺数据、动压气浮轴承陀螺马达数据、陀螺产品生产交付的数 据和在轨飞行数据； (2.3) 基于步骤（2. 1)的失效模式分析结果和步骤（2.2)收集到的数据，采用在形状 参数已知和零失效条件下、基于置信推断的威布尔寿命数据分析方法对与待测半球轴承动 压马达相同类型的轴承动压马达进行可靠性评估，依据MTTF' = η ·Γ (l+1/β)，得到与待 测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔；其中，公式中Π 为 依据评估数据获得的特征寿命，β为根据失效模式确定的形状参数，Γ为伽马函数，MTTF' 为与待测半球轴承动压马达相同类型的轴承动压马达的平均无故障时间间隔。
【文档编号】G01R31/34GK104062585SQ201410268528
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】孙丽, 武志忠, 胡庆培, 于丹, 冯士伟, 张金保, 陈小娟, 付明睿, 张辰, 忽敏学, 张俊 申请人:北京控制工程研究所