機械安全的定義及特性

1、33機械安全的定義及特性 【大綱考試內(nèi)容要求】 ：1、了解機械安全的特性；2、掌握人機系統(tǒng)常見的事故及其原因；3、熟悉機械設(shè)備故障診斷技術(shù)。【教材內(nèi)容】 ： 第三節(jié)機械的安全特性及故障診斷技術(shù)一、機械安全的定義及特性（一）機械安全定義 機械安全是指機器在按使用說明書規(guī)定的預(yù)定使用條件下，執(zhí)行其功能和在對其進行運輸、 安裝、調(diào)試、運行、維修、拆卸和處理時對操作者不發(fā)生損傷或危害其健康的能力。它包括 兩個方面的內(nèi)容：（1）在機械產(chǎn)品預(yù)定使用期間執(zhí)行預(yù)定功能和在可預(yù)見的誤用時，不會給人身帶來傷害；（2）機械產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)， 發(fā)生可預(yù)見的非正常情況下任何風險事故時機器是安全的。（二）機械安全的特

2、性現(xiàn)代機械安全應(yīng)具有以下幾方面的特性：1.系統(tǒng)性 現(xiàn)代機械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學、勞動衛(wèi)生、計算 機等科學技術(shù)基礎(chǔ)上，并綜合與系統(tǒng)地運用這些科學技術(shù)。2防護性 通過對機械危險的智能化設(shè)計，應(yīng)使機器在整個壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時，其機器和人身均是安全的，使人對勞動環(huán)境、勞動內(nèi)容和主動地位的提高得到不斷改善。3 友善性 機械安全設(shè)計涉及到人和人所控制的機器， 它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特 性、心理特性， 充分發(fā)揮人的功能的、提高人機系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng)， 在設(shè)計中通過減少操 作者的緊張和體力來提高安全性，并以此改善機器的操作性能和提高其可靠性

3、。4整體性現(xiàn)代機械的安全設(shè)計必須全面、 系統(tǒng)地對導致危險的因素進行定性、 定量分析和評價， 整體 尋求降低風險的最優(yōu)設(shè)計方案。人機系統(tǒng)常見的事故及其原因二、人機系統(tǒng)常見的事故及其原因（一）常見的事故1卷入和擠壓這種傷害主要來自旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)零部件， 即兩旋轉(zhuǎn)件之間或旋轉(zhuǎn)件與固定件之間的運動將 人體某一部分卷入或擠壓。這是造成機械事故的主要原因，其發(fā)生的頻率最高，約占機械傷 害事故的 477。2碰撞和撞擊這種傷害主要來自直線運動的零部件和飛來物或墜落物。例如， 做往復(fù)直線運動的工作臺或滑枕等執(zhí)行件撞擊人體； 高速旋轉(zhuǎn)的工具、 工件及碎片等擊中人體； 起重作業(yè)中起吊物的墜 落傷人或人從高層建筑上墜

4、落傷亡等。3接觸傷害接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運動或靜止機械的尖角、棱角、銳邊、粗糙表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機械傷害和接觸到過冷過熱及絕緣不良的導電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。(二)事故原因1 機械設(shè)備存在先天性潛在缺陷屬于這一類的潛在安全隱患涉及面很廣，從設(shè)計到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當、基礎(chǔ)設(shè)計不當、強度計算不準、結(jié)構(gòu)設(shè)計不當、操縱控制機構(gòu)設(shè)計不當、 顯示裝置設(shè)置不當、 無安全防護裝置以及制造中的加工裝配不當?shù)鹊取? 設(shè)備磨損或惡化使用過程中由于磨損、老化降低了設(shè)備的可靠性而產(chǎn)生新的潛在危險因素，如裂紋、腐蝕等缺陷，但由于未被發(fā)現(xiàn)而“帶病”運轉(zhuǎn)。3 人的不安全行為有

5、的是由于安全意識差而做的有意的行為或錯誤的行為，有的則是由于人的大腦對信息處理不當而所做的無意行為，如誤操作或誤動作。人的任何一種不安全行為都可能導致事故發(fā)生。 絕大多數(shù)人機事故是可以采取故障診斷等預(yù)先識別技術(shù)加以防范的。機械設(shè)備故障診斷技術(shù)三、機械設(shè)備故障診斷技術(shù)( (一) )機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷模型故障診斷是研究機械設(shè)備運行狀態(tài)變化的信息，進而識別、預(yù)測和監(jiān)視機械運行狀態(tài)的技術(shù)方法。故障診斷的基本模型如圖4 4 5 5 所示。圖中 St(f)St(f)是載荷或應(yīng)力向量，M(f)M(f)是故障機理傳遞函數(shù)，E(f)E(f)是異常模式( (模型) )向量，x(f)x(f)是設(shè)備狀態(tài)向量，

6、H(f)H(f)是 E(f)E(f)和 X(f)X(f)之間的傳遞函數(shù)。機器 或設(shè)備在正常工作時M M/(f)= I I其狀態(tài)向量 X(f)X(f)是由外因 St(f)St(f)和內(nèi)因 H H 共同決定的，當岀 現(xiàn)異?；蚬收霞?M(f)M(f)不為 1 1 或 St(f)St(f)超過正常值。前者稱為結(jié)構(gòu)異常，后者稱為偏離操作規(guī)范之后，X(f)X(f)除與外因 St(f)St(f)和內(nèi)因 H(f)H(f)有關(guān)外，還與載荷超差及故障機理傳遞函數(shù)M(f)M(f)有關(guān)。講，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是兩個不同的概念。狀態(tài)監(jiān)測一般由現(xiàn)場操作人員進行故障診斷則一圖 4-34-3 故障診斷的基本模型在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

7、和故障診斷中，設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時而正確地掌握狀態(tài)向量是進行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測手段進行狀態(tài)信號的監(jiān)測。( (二) )故障診斷的基本流程及實施步驟故障診斷的基本工藝流程如圖4 46 6 所示，它包括診斷文檔建立和診斷實施兩大部分。診斷實施過程是故障診斷的中心工作，它可以細分為4 4 個基本步驟：(1)(1) 信號檢測。按不同診斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號，對該類信號進行全面地檢測，并將其匯集在一起，形成一個設(shè)備工作狀態(tài)信號子集，該子集稱為初始模式向量。(2)(2) 特征提取( (或稱信號處理) )。將初始模式

8、向量進行維數(shù)變換、形式變換，去掉冗余信息，提取 故障特征，形成待檢模式。圖 4-44-4 故障診斷的基本方法(3)(3) 狀態(tài)識別。將待檢模式與樣板模式( (故障檔案) )對比，進行狀態(tài)分類。(4)(4) 診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對策。對策主要是指對設(shè)備及其工作進行必要的預(yù)測和 干預(yù)。( (三三) ) 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測如圖4-74-7 所示，是廣義故障診斷中不可分割的兩個有機組成部分。嚴格地般由專門人員進行，他們只是在確定設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上對異常設(shè)備進行處理,征，識別設(shè)備狀態(tài)并提岀診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的，但實際中由于兩者的密切提取故障特相關(guān)性，往

9、往把狀態(tài)監(jiān)測也劃歸在故障診斷的研究范疇中，統(tǒng)稱為設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測或簡稱為故障診斷。由于狀態(tài)監(jiān)鋇，）是故障診斷的前提，因此有時也把狀態(tài)監(jiān)測稱為故障診斷實施的第一階段，而把狹義故障診斷稱為故障診斷實施的第二階段。-Jju-謖咅怡護土圖 4-54-5故障診斷與狀態(tài)檢測（四）振動監(jiān)測與診斷技術(shù)1 1 .振動定義物體圍繞其平衡位置做往復(fù)運動稱為振動。按頻率范圍振動可分為低頻振動（flOkHzflOkHz）。按振動信號的統(tǒng)計特征可分為穩(wěn)態(tài)振動和隨機振動。2 2振動信號的檢測與分析振動信號一般用位移、速度或加速度傳感器來測量。傳感器應(yīng)盡量安裝在診斷對象的振動敏感點或離核心部位最近的關(guān)鍵點。對于低頻振動，

10、一般要從 3 3 個互相垂直的方向上進行檢測。對于高頻振動，通常只從一個方向上進行檢測。3 3.振動診斷中的故障判別標準機械設(shè)備種類繁多，故障類型、失效形式及振動方式各異，因此很難提岀統(tǒng)一的故障判別準則及故障模式。為研究設(shè)備的老化狀態(tài)、危險程度、重要程度等，必須按照設(shè)備各自的情況來確定標 準。（五）其他故障診斷技術(shù)1 1油液分析技術(shù) 油液分析中，目前應(yīng)用較多的有光譜油液分析和鐵譜油液分析兩種。1)1) 光譜分析 光譜油液分析方法是利用原子吸收光譜來分析潤滑油中金屬的成分和含量， 進而判斷零件磨損程 度的方法。 物質(zhì)的原子有其特定的吸收光譜譜線， 利用元素的特征吸收光譜譜線及其強度可以分 析潤滑

11、油中特定金屬元素的含量。2)2) 鐵譜分析鐵譜分析是通過檢查潤滑油或液壓系統(tǒng)的油液中所含磁性金屬磨屑的成分、形態(tài)、 大小及濃度來判斷和預(yù)測機器系統(tǒng)中零件的磨損情況。2 2溫度檢測及紅外線監(jiān)測技術(shù)1)1) 溫度檢測溫度是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、 很重要的熱工參數(shù)之一。 一方面許多生產(chǎn)過程中在工藝上要求對溫度 進行監(jiān)測和控制， 另一方面， 機電設(shè)備運行是否正常往往在溫度上會有所反映， 根據(jù)溫度變化特 征可以了解設(shè)備的運行狀態(tài)。因此，生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到溫度測量的問題。2)2) 紅外線監(jiān)測物體表面發(fā)射的紅外線與其溫度有關(guān)。 紅外線測溫的原理是利用紅外線探測器將紅外線輻射產(chǎn)生 的熱效應(yīng)和光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成人們能識別

12、的信號。 常用的探測器有熱電探測器、 熱敏探測器和光子 探測器等，相關(guān)的儀器有紅外測溫儀、紅外成像儀和紅外攝影機等。3 3超聲探傷技術(shù)超聲波是比聲波振動頻率更高的波，檢測中常用的是 1 15MHz5MHz 的超聲波。與聲波相比，超聲波具有方向性好、波長短、在高密度固體中損失小及在不同密度介質(zhì)的界面上反射大等特點。因此， 利用超聲波可以對所有固體材料進行探傷和檢測。 它常用來檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裂紋、 搭接、夾雜物、 焊接不良的焊縫、 鍛造裂紋、 腐蝕坑以及加工不適當?shù)乃芰蠅簩拥取?還可以檢查管道中流體的流 量、流速以及泄露等。4 4表面缺陷探傷技術(shù) 1 1） 磁粉探傷磁粉探傷的原理是利用鐵磁性試件的

13、導磁性實現(xiàn)的。 鐵磁性物質(zhì)的導磁性要比空氣的導磁性強得 多，因此表面缺陷處磁阻大，易產(chǎn)生漏磁場，吸引磁粉，形成磁粉堆積。通過觀察磁粉聚集情況 就可以確定被探測工件的表面缺陷或近表面缺陷。2 2） 滲透探傷滲透探傷的依據(jù)是物理化學中的液體對固體的潤濕能力和毛細現(xiàn)象 （ 滲透和上升 ） 。首先將被探傷 工件的表面涂上具有高度滲透能力的滲透液， 滲透液由于潤濕作用及毛細現(xiàn)象而進人工件的表面 缺陷中， 然后將工件表面多余的滲透液清洗干凈， 再涂一層親和力強的顯像劑， 將滲入裂紋中的 滲透液吸出來，在顯像劑上便顯現(xiàn)出缺陷的形狀和位置的鮮明圖案。3 3） 渦流探傷當通電線圈接近被測表面時， 導電的試件表面

14、層將產(chǎn)生渦電流 （簡稱渦流 ） ，渦流又會產(chǎn)生交變磁 場，該交變磁場又會在激勵線圈中感應(yīng)出電流。由于渦流與表面狀態(tài)有關(guān)，感應(yīng)電流的大小、 方 向及相位等就會反映出表面缺陷的信息。渦流探傷就是利用這種信息來檢測表面缺陷的。一、單選題 :1、 （）是造成機械事故的主要原因，其發(fā)生的頻率最高，約占機械傷害事故的47 7。A.卷入和擠壓B.碰撞C.撞擊D.接觸傷害A B C D你的答案： 標準答案： a本題分數(shù)： 15.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 0 分解 析：2、 油液分析可以用于機器故障診斷，目前應(yīng)用較多的有光譜油液分析和（）兩種。A.磁譜油液分析B.鐵譜油液分析C. 銅譜油液分析D. 金譜油液分析你的答案： 標準答案： b本題分數(shù)： 15.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 解 析：二、多選題 :3、 現(xiàn)代機械安全應(yīng)具有的特性是： （）。A.系統(tǒng)性B.友善性C. 本安性D. 防護性E.整體性A B C D E你的答案： 標準答案： a, b, d, e本題分數(shù)： 30.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 解 析：4、 人機系統(tǒng)常見的事故有： （）。A.碰撞B.擠壓C. 撞擊D. 接觸傷害E.卷入A B C D E你的答案： 標準答案： a, b, c, d, e本題分數(shù)： 30.00 分，你答題的情況