起重機(jī)械檢驗(yàn)員取證培訓(xùn)-宋世軍-專業(yè)基礎(chǔ)知識-1-2014-1

1、起重機(jī)械檢驗(yàn)員取證培訓(xùn)起重機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)起重機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)山東建筑大學(xué) 宋世軍2014-10-23 8:30am-12:00am6h目錄 力學(xué)知識 金屬材料和熱處理知識 液壓與氣壓傳動 焊接 無損檢測-1h 機(jī)械零件與傳動-1h 防爆基礎(chǔ)-0.5h無損檢測概述 無損檢測的目的：無損檢測技術(shù)(Non-Destructive Testing technology，簡稱 NDT)，該技術(shù)能在不損壞試件的前提下，對試件不損傷使用性能與形狀的條件下進(jìn)行檢查和測試，為控制產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)制造工藝，保證材料、提高產(chǎn)品的使用可靠性，以及在降低制造成本、提高使用效率等諸多方面提供了有效地手段，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)省材

2、料和能源消耗的目的。 無損檢測的定義：在不損壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材，對試件的內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，狀態(tài)進(jìn)行檢查和測試的方法。 常用的幾種無損檢測方法有：射線檢測(Radiography Testing，簡稱 RT)；超聲波檢測(Ultrasonic Testing，簡稱 UT)；磁粉檢測(Magnetic Testing，簡稱 MT)；滲透檢測(Penetrate Testing，簡稱 PT)等。是應(yīng)用較廣泛的探測缺陷的方法，這四種方法仍是當(dāng)前特種設(shè)備制造質(zhì)量檢驗(yàn)和在用檢驗(yàn)最常用的無損檢測方法：其中 RT 和 UT 主要用于探測內(nèi)部缺陷，MT 和 P

3、T 主要用于探測試件表面缺陷。常用無損檢測技術(shù)無損檢測新技術(shù)簡介常用無損檢測技術(shù) 射線檢測 超聲波檢測 磁粉檢測 滲透檢測射線檢測 射線照相法是指用 X 射線或 Y 射線穿透試件，以膠片作為記錄信息器材的無損的檢測方法，該方法是最基本，應(yīng)用最廣泛的一種射線檢測方法。 射線照相法的原理 射線檢測設(shè)備X 射線檢測機(jī)；高能射線檢測設(shè)備(包括高能直線加速器、電子回旋加速器)； 射線檢測機(jī)三大類。X 射線檢測機(jī)管電壓在 450kV 以下。高能加速器的電壓一般在2MeV24MeV，而 射線檢測機(jī)的射線能量取決于放射性同位素。X 射線檢測機(jī)可分為攜帶式，移動式兩類。移動式 X 射線機(jī)用在透照室內(nèi)的射線檢測，

4、它具有較高的管電壓和管電流。管電壓可達(dá) 450kV，管電流可達(dá) 20mA，最大穿透厚度約 lOO 毫米，它的高壓發(fā)生裝置、冷卻裝置與 X 射線機(jī)頭都分別獨(dú)立安裝，X 射線機(jī)頭通過高壓電纜與高壓發(fā)生裝置連接。機(jī)頭可通過帶有輪子的支架在小范圍內(nèi)移動，也可固定在支架上。攜帶式 X 射線機(jī)主要用于現(xiàn)場射線照相，管電壓一般小于 320kV，最大穿透厚度約 50 毫米。其高壓發(fā)生裝置和射線管在一起組成機(jī)頭，通過低壓電纜與控制箱連接，X 射線機(jī)主要由機(jī)頭、高壓發(fā)生裝置、供電及控制系統(tǒng)、冷卻和防護(hù)設(shè)施四部分組成。高能射線檢測設(shè)備為滿足大厚度工件射線檢測的要求，制造出了直線加速器、電子回旋加速器等各種高能 X

5、射線裝置，使得對鋼件的檢測厚度擴(kuò)大到 500 毫米。其中直線加速器可產(chǎn)生大劑量射線，檢測效率高，透照厚度大，目前應(yīng)用最多。 射線檢測機(jī) 射線檢測機(jī)因射線源體積小，可在狹窄場地、高空、水下工作，并可全景曝光等特點(diǎn)，已成為射線檢測重要組成部分。由射線源、盛裝源容器、操作機(jī)構(gòu)、支撐和移動機(jī)構(gòu)四部分組成。常用 源有鈷60Co、銠192lr、硒75Se 等，源由不銹鋼外殼嚴(yán)密封裝，并與操作機(jī)構(gòu)的導(dǎo)索牢固連接，通過電動或手動機(jī)構(gòu)拖動導(dǎo)索的進(jìn)退，實(shí)現(xiàn)對源由存儲容器到工作位置的傳遞。源的尺寸與源的強(qiáng)度和比活度有關(guān)。射線照相工藝要點(diǎn)1、透照方式：按射線源、工件和膠片之間的相互位置關(guān)系，透照方式分為縱縫透照法、外

6、透法的優(yōu)點(diǎn)是操作比較方便，內(nèi)透法的優(yōu)點(diǎn)是透照厚度差小，而雙壁單影法用于小直徑的容器或大口徑管道焊縫，雙壁雙影法則適用于 89 毫米以下管子的對接環(huán)焊縫射線的安全防護(hù)射線防護(hù)，就是在盡可能的條件下采取各種措施。在保證完成射線檢測任務(wù)的同時，使操作人員接受的劑量當(dāng)量不超過限值,并且應(yīng)盡可能的降低操作人員和其他人員的吸收劑量。常用防護(hù)措施如下：超聲波檢測 超聲波檢測是利用材料自身或缺陷的聲學(xué)特性對超聲波傳播的影響，來檢測材料缺陷或某些物理特性的一種無損檢測方法。 超聲波檢測主要用于探測試件的內(nèi)部缺陷它的應(yīng)用十分廣泛。超聲波是頻率高于 20 千赫的機(jī)械波。在超聲檢測中常用的頻率為 0.520 兆赫，其

7、中用得最多的是 l5 兆赫。 超聲波檢測方法很多，但最常用的是脈沖反射波檢測法。超聲波信號的顯示方式，用得最多而且較為簡潔的是 A 型顯示超聲波檢測 超聲波的發(fā)生及其性質(zhì) 聲速 分貝 界面的反射和透射 小物體上的超聲波反射 超聲波檢測的原理 試塊 超聲波檢測的特點(diǎn)超聲波的發(fā)生和接收超聲波是一種機(jī)械波。機(jī)械波由機(jī)械振動產(chǎn)生，其必要的兩個條件：一是振動源，二是傳播介質(zhì)。通常產(chǎn)生超聲波檢測用的高頻超聲波，采用壓電換能器。壓電晶體材料主要成分為石英、鈦酸鋇等，它們具有壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，可以將電振動轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，也能將機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電振動。能在一定頻率下共振的晶片，晶片在高頻電壓作用下其厚度方向會

8、產(chǎn)生伸縮(振動)，這樣就把電振動轉(zhuǎn)換成了機(jī)械振動。這種機(jī)械振動傳到介質(zhì)中產(chǎn)生超聲波并傳播到被檢物中去。反之，將高頻機(jī)械振動傳到晶片上時，晶片就被振動，在晶片兩電極之間就會產(chǎn)生頻率與超聲波相等、強(qiáng)度與超聲波成正比的高頻電壓。這個高頻電壓經(jīng)放大，這就是超聲波的接收。通常在超聲波檢測中只使用一個晶片，這個晶片既作發(fā)射又作接收，可由超聲波檢測儀器的同步電路來控制它的發(fā)射或接收狀態(tài)。 超聲波的種類聲速聲速是由傳播介質(zhì)的彈性系數(shù)、密度以及聲波的種類決定的，它與頻率和晶片沒有關(guān)系。聲波在介質(zhì)中是以一定的速度傳播的，如空氣中的聲速為 340 米秒，水中的聲速為 1500 米秒鋼中縱波的聲速為 5900 米秒，

9、橫波的聲速為 3230 米秒，表面波的聲速為 3007 米秒。分貝界面的反射和透射當(dāng)超聲波傳到缺陷或者被檢物底面等兩種不同聲阻抗的物質(zhì)組成的界面時，會發(fā)生反射垂直入射時的反射和透射當(dāng)超聲波垂直傳入到界面上時，一部分超聲波被反射，而剩余的部分就穿透過去，兩者的比率取決于兩種介質(zhì)的聲阻抗。例如當(dāng)鋼中的超聲波傳到底面遇到空氣界面時，由于空氣與鋼的聲速和密度相差很大，超聲波在界面上近 100地被反射，幾乎完全不會傳到空氣中，但鋼同水接觸時，則有 88的聲能被反射，而近 12的聲能穿透進(jìn)入水中。因此在檢測時必須在探頭與工件之間施加機(jī)油、水等耦合劑。斜射時的反射和折射當(dāng)超聲波斜射到界面上時，在界面上會產(chǎn)生

10、反射和折射。如果介質(zhì)為液體、氣體時，反射波和折射波都是縱波。若在彈性介質(zhì)中傳播的超聲波遇到異質(zhì)界面時會發(fā)生反射與折射，并有波型轉(zhuǎn)換發(fā)生。在超聲波檢測中利用超聲波在界面上的折射特性主要用于達(dá)到波型轉(zhuǎn)換的目的，例如把一般壓電晶體產(chǎn)生的縱波轉(zhuǎn)換成橫波、瑞利波、蘭姆波等，以適應(yīng)不同工件及不同情況下的檢測，其轉(zhuǎn)換條件與界面兩側(cè)介質(zhì)的聲速比(折射率)和入射、折射角度(正弦函數(shù))相關(guān)。小物體上的超聲波反射當(dāng)超聲波碰到缺陷時，會反射和散射?？墒牵绻毕莸某叽缧∮诓ㄩL的一半時，由于衍射，波就會繞過缺陷傳播，這樣波的傳播就與缺陷的存在與否沒有關(guān)系了。因此在超聲波檢測中缺陷尺寸的檢出極限約為超聲波波長的一半。超聲

11、波檢測的原理在超聲檢測中有根據(jù)缺陷的回波和底面的回波進(jìn)行判斷的脈沖反射法，有根據(jù)缺陷的陰影來判斷缺陷情況的穿透法，還有由被檢物產(chǎn)生駐波來判斷缺陷情況或者判斷板厚的共振法。目前用得最多的方法是脈沖反射法。脈沖反射法在垂直檢測時用縱波，在斜入射檢測時用橫波。把超聲波射入被檢物的一面，然后在同一面接收從缺陷處反射回來的回波，根據(jù)回波情況來判斷缺陷的情況。垂直檢測法垂直檢測法的原理如圖 4.10 所示.當(dāng)把脈沖振蕩器發(fā)生的電壓加到晶片上時。晶片振動產(chǎn)生超聲波脈沖如果被檢物是鋼工件的話，超聲波以 5900 米形的固定速度在鋼工件內(nèi)傳播，超聲碰到缺陷時，一部分從缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超聲

12、波繼續(xù)前進(jìn)，一直到被檢物底面才反射回來。因此，缺陷處反射的超聲波先回到晶片，底面反射后回到晶片?；氐骄系某暡ū晦D(zhuǎn)換成高頻電通過接收、放大進(jìn)入示波器，示波器將缺陷回波和底面回波顯示在熒光屏。斜射檢測法在斜射法檢測中，由于超聲渡在被檢物中是斜向傳播的，超聲波是斜向射到底面，所以不會有底面回波。因此，不能再以底面回波來對缺陷進(jìn)行定位。而要知道缺陷位置，需要用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)試塊來把示波管橫坐標(biāo)調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)。通常采用 CSKIA 和橫孔試塊來進(jìn)行調(diào)整。橫波檢測中的位置不僅決定于聲程 w，還取決于折射角度 ，所以橫渡檢測中掃描線的調(diào)節(jié)比縱波要復(fù)雜，這是橫波檢測中一個重要的不可缺少的步驟。試塊 試塊的種

13、類磁粉檢測描述磁場的幾個物理量磁場強(qiáng)度 H磁感應(yīng)強(qiáng)度 B磁導(dǎo)率 鐵磁材料的磁化曲線磁粉檢測原理試件中缺陷造成的不連續(xù)性使磁力線畸變，由于缺陷中空氣介質(zhì)的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試件的磁導(dǎo)率，使磁力線受阻，一部分磁力線擠到缺陷的底部，一部分逸出工件的表面后再進(jìn)入工件，形成了一個磁場，稱漏磁場。此時在工件上撒上磁粉，漏磁場就會吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積，稱其為磁痕，從而使缺陷顯現(xiàn)、放大。但當(dāng)缺陷方向平行于磁力線的傳播方向時，磁力線的傳播不會受到影響這時缺陷也不可能檢出。影響漏磁場的幾個因素1. 外加磁場強(qiáng)度越大，形成的漏磁場強(qiáng)度也越大；2. 在一定外加磁場強(qiáng)度下，材料的磁導(dǎo)率越高，工件越易被磁化

14、，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，漏磁場強(qiáng)度也越大；3. 當(dāng)缺陷的延伸方向與磁力線的方向成 90度 時由于缺陷阻擋磁力線穿過的面積最大，形成的漏磁場強(qiáng)度也最大。隨著缺陷的方向與磁力線的方向從 90度逐漸減小(或增大)漏磁場強(qiáng)度明顯下降；因此，在磁粉檢測時，通常需要在兩個（兩次磁力線的方向互相垂直)或多個方向上進(jìn)行磁化；4. 隨著缺陷的埋藏深度增加溢出工件表面的磁力線迅速減少。缺陷的埋藏深度越大，漏磁場就越小。因此，磁粉檢測只能檢測出鐵磁材料制成的工件表面或近表面的裂紋及其它缺陷。磁粉檢測設(shè)備器材磁粉檢測機(jī)可分為固定式、移動式、攜帶式三類。最常見的固定式檢測設(shè)備是臥式檢測機(jī)，設(shè)有放置工件的床身，可進(jìn)行包括

15、通電法，中心導(dǎo)體法，線圈法等多種磁化方法，配置了退磁裝置和磁懸液攪拌噴灑裝置，紫外線燈，最大磁化電流可達(dá)數(shù)十千安培，主要用于中小型工件檢測。大量在現(xiàn)場使用的是便攜式檢測儀，它體積小、重量輕，適合用于大型工件局部和焊縫的檢測，最常使用的是電磁軛檢測儀。電磁軛檢測儀是一個繞有線圈的 U 型鐵芯，當(dāng)線圈中通過電流，鐵芯中產(chǎn)生大量磁力線，磁軛放在工件上，兩極之間的工件局部被磁化，軛鐵兩極可做成活動式的，極間距和角度可調(diào)。靈敏度試片靈敏度試片用于檢查磁粉檢測設(shè)備、磁粉、磁懸液的綜合性能。靈敏度試片通常是由一側(cè)刻有一定深度的直線和圓形人工槽的薄鐵片制成，A 型試片由 100 微米厚的軟磁材料制成，見圖 4

16、.20。型號有 l5/100、25/100、30/100 三種。數(shù)字含義為：分子分別表示槽深 15 微米、分母表示片厚 100 微米。磁粉和磁懸液磁粉檢測工藝要點(diǎn)磁化方法磁粉檢測方法分類磁粉檢測方法有多種分類方式，先磁化，后施加磁粉和檢驗(yàn)的方法稱為剩磁法。后者只適用于剩磁很大的硬磁材料。按使用的電流種類可分為交流法、直流法兩大類。交流電因有集膚效應(yīng)，對表面缺陷檢測靈敏度較高。按施加磁粉的方法分類可分為濕法和干法其中濕法采用磁懸液，干法則直接噴灑干粉。前者適宜檢測表面光滑的工件上的細(xì)小缺陷，后者多用于粗糙表面。磁粉檢測的一般程序檢測操作包括以下幾個步驟：預(yù)處理、磁化和施加磁粉、觀察、記錄以及后處

17、理(包括退磁)等。滲透檢測 滲透檢測的基本原理 滲透檢測的分類 滲透檢測工藝要點(diǎn)受檢部件表面被涂施含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過一定時間，滲透液可以滲進(jìn)表面開口的缺陷中，經(jīng)去除零件表面多余的滲透液后，再在部件表面施涂顯象劑，同樣，在毛細(xì)管作用下，顯象劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯象劑中；在一定的光源下(紫外線光或白光)，缺陷處的滲透液痕跡被顯示，(黃綠色熒光或鮮艷紅色)，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)。滲透檢測的基本原理滲透檢測的分類根據(jù)滲透液所含染料成份，可分為熒光法、著色法兩大類。根據(jù)滲透液去除方法，可分為水洗型、后乳化型和溶劑去除型三大類。顯象法的種類

18、在滲透檢測中，顯象的方法有濕式顯象、快干式顯象、于式顯象和無顯象劑式顯象四種。滲透檢測工藝要點(diǎn)滲透檢測的特點(diǎn)無損檢測新技術(shù)簡介 TOFD 檢測技術(shù) 數(shù)字化 X 射線檢測技術(shù)TOFD 檢測方法的基本原理TOFD 是“Time of flight diffraction”的縮寫，中文含義是“衍射時間差”，現(xiàn)在把這種檢測方法基本上統(tǒng)一稱為“衍射時差法超聲波檢測”，以方便與傳統(tǒng)的“脈沖反射法超聲波檢測”相對應(yīng)。根據(jù)惠更斯原理，超聲波在傳聲介質(zhì)中投射到一個異質(zhì)界面，例如裂紋上時，由于超聲波振動作用在裂紋尖端上，將使裂紋尖端成為新的子波源而產(chǎn)生衍射波，這種衍射波是球面波，向四周傳播，用適當(dāng)?shù)姆绞浇邮盏皆撗?/p>

19、射波時，就可按照超聲波的傳播時間與幾何聲學(xué)的原理計(jì)算得到該裂紋尖端的埋藏深度。所以，TOFD是一種依靠從被檢試件內(nèi)部缺陷的“端角”和“端點(diǎn)”處得到的衍射信號來檢測缺陷的方法。圖 4.23 所示為基于惠更斯原理的缺陷端（角）點(diǎn)衍射現(xiàn)象的示意圖，故又稱為端點(diǎn)衍射波法。TOFD 檢測方法的應(yīng)用在焊縫檢測上，TOFD 對于焊縫中部缺陷檢出率很高，容易檢出方向性不好的缺陷，可以識別判斷缺陷是否向表面延伸，采用 TOFD 和脈沖回波相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)100%焊縫覆蓋，沿焊縫作一維掃查，具有較高的檢測速度，缺陷定量、定位精度高。TOFD 系統(tǒng)組成TOFD 檢測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)型數(shù)字式超聲波波檢測儀、發(fā)射探頭、接收

20、探頭、光學(xué)或磁性編碼器以及連接電纜組成。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) A 顯示（特別是采用射頻顯示波形，有利于觀察缺陷波和側(cè)向波的相位）、D 顯示（探頭沿焊縫或缺陷延伸長度方向作垂直于聲束方向移動，由采集數(shù)據(jù)在屏幕上顯示焊縫或缺陷縱斷面圖形）、B 顯示（探頭沿聲束平行方向作橫切焊縫或缺陷橫斷面移動，由采集數(shù)據(jù)在屏幕上顯示焊縫或缺陷橫斷面圖形）三種顯示方式當(dāng)前，TOFD 法在歐洲、美國和日本已廣泛應(yīng)用于承壓設(shè)備焊縫的檢測，在最新歐洲標(biāo)準(zhǔn)NEN1882:2005、美國 ASME2235:2001 和日本 NDIS2423:2001 等中都已經(jīng)對 TOFD 檢測方法有了相關(guān)的規(guī)定，包括要求檢測焊縫的人員在應(yīng)用 TO

21、FD 法時，除需有 NDT II 級以上資格證書外，還需通過根據(jù)被檢產(chǎn)品等級和實(shí)施細(xì)則進(jìn)行 TOFD 法檢測的附加培訓(xùn)和考試，對于從事焊縫超聲波無損檢測的機(jī)構(gòu)也要求具備 TOFD 法檢測的資質(zhì)。國內(nèi) TOFD 檢測標(biāo)準(zhǔn) JB4730.10 也已經(jīng)編制完畢待批實(shí)施。數(shù)字化 X 射線檢測技術(shù) X 射線圖像數(shù)字化之后，由于可以使用計(jì)算機(jī)對圖像降噪，縮放，改善圖像細(xì)節(jié)，對比度調(diào)整，數(shù)字減影等處理，再加上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等技術(shù)對圖像進(jìn)行提取分析。與傳統(tǒng)膠片技術(shù)相比在成本降低、效率提高及信息化處理等方面具有無可比擬的優(yōu)勢，是未來射線檢測技術(shù)的發(fā)展方向。 數(shù)字化 X 射線照相檢測技術(shù)分類 計(jì)算機(jī)射線照相檢

22、測（Computed Radiography，簡稱 CR） 數(shù)字化 X 射線照相檢測（Digital Radiography，簡稱 DR） DR 和 CR 的比較與分析 數(shù)字化射線檢測技術(shù)的其他方法數(shù)字化 X 射線照相檢測技術(shù)分類計(jì)算機(jī)射線照相檢測（Computed Radiography，簡稱 CR）數(shù)字化 X 射線照相檢測（Digital Radiography，簡稱 DR）根據(jù) X 射線能量的轉(zhuǎn)換方式不同，DR 探測器分為間接轉(zhuǎn)換方式和直接轉(zhuǎn)換方式兩種。其中，間接轉(zhuǎn)換方式是器件首先把 X 射線產(chǎn)生的光子轉(zhuǎn)化為可見光，接著再把可見光轉(zhuǎn)化為電信號，器件在經(jīng)過X 射線曝光后，X 射線光子直接轉(zhuǎn)

23、換為電信號稱為直接轉(zhuǎn)換方式。線陣探測器是典型的間接轉(zhuǎn)換型探測器，它由能將 X 射線產(chǎn)生的光子成正比的轉(zhuǎn)換為可見光的 X 線轉(zhuǎn)換層，具有光電二極管作用的低噪聲非晶硅層，再加大量微小的薄膜晶體管陣列，大規(guī)模集成電路等組成多層結(jié)構(gòu)，達(dá)到同步完成射線接受，光電轉(zhuǎn)換和數(shù)字化的全過程，讀出電路把每一像素的數(shù)字化信號傳送到圖像處理系統(tǒng)集成為 X 射線圖像，最后可得到數(shù)字圖像。線陣探測器目前已經(jīng)可以達(dá)到每個像素的幾何尺寸僅有幾十微米，具有極高的空間分辨率和很寬的動態(tài)范圍，可用于普通 X 射線數(shù)字照相。線陣成像器可承受 20kv-450kv能量的 X 射線直接照射，具有在強(qiáng)磁場中穩(wěn)定工作的能力，無老化現(xiàn)象，動態(tài)

24、范圍可達(dá)到 12Bit，可以一次性實(shí)現(xiàn)透照厚度變化大的工件和成像檢測。直接轉(zhuǎn)換型探測器主要為平板式結(jié)構(gòu)，沒有熒光轉(zhuǎn)換層，主要是由非晶硒層加薄膜半導(dǎo)體陣列構(gòu)成多層平板狀結(jié)構(gòu)。DR 和 CR 的比較與分析CR（Computed Radiography）技術(shù)是基于某些熒光發(fā)射物質(zhì)具有保留潛在圖像信息的能力，通過一個可以反復(fù)讀取的成像板來替代膠片和增感屏。曝光后，成像板上生成潛影，將成像板放入 CR 掃描儀，用激光束對成像板進(jìn)行掃描，讀取信息，最后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后生成數(shù)字圖像。機(jī)械零件與傳動 機(jī)械零件 機(jī)械零件總論 機(jī)械零件的強(qiáng)度 摩擦、磨損及潤滑 螺紋聯(lián)接 軸、聯(lián)軸器、離合器 軸轂聯(lián)接 軸承 彈

25、簧、減速器 機(jī)械傳動 帶傳動 鏈傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 機(jī)械安全 概述 實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全的途徑 機(jī)械安全的風(fēng)險評價機(jī)械零件總論 機(jī)械零件的基本要求 強(qiáng)度、剛度及壽命要求 結(jié)構(gòu)工藝性要求 可靠性要求 經(jīng)濟(jì)性要求 質(zhì)量小的要求 機(jī)械零件的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零件的主要失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 主要失效形式 整體斷裂 過大的彈性變形或塑性變形 零件的表面破壞 破壞正常工作條件引起的失效 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 為了避免機(jī)械零件的失效，設(shè)計(jì)機(jī)械零件時就應(yīng)使其具有足夠的工作能力。針對各種不同的零件失效形式，已分別提出了相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。其中常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、壽命準(zhǔn)則、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則。

26、機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化 對于機(jī)械零件，標(biāo)準(zhǔn)化的作用是很重要的。所謂零件的標(biāo)準(zhǔn)化，就是通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、檢驗(yàn)方法等，制定出各式各樣的大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。 有利于設(shè)計(jì)人員將主要精力用于關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)； 有利于合理使用原材料、節(jié)約能源、降低成本、提高質(zhì)量和可靠性、提高勞動生產(chǎn)率； 增大互換性，便于維修； 便于產(chǎn)品改進(jìn)，增加產(chǎn)品品種； 采用與國際標(biāo)準(zhǔn)一致的國家標(biāo)準(zhǔn)，有利于產(chǎn)品走向國際市場。機(jī)械零件的強(qiáng)度 載荷與應(yīng)力的分類 載荷的分類 應(yīng)力的分類 機(jī)械零件的整體強(qiáng)度 靜應(yīng)力下的強(qiáng)度 許用安全系數(shù)的選擇 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度 應(yīng)力集中 幾何尺寸 表面狀態(tài)：當(dāng)其他條件相同時，零件表面越粗糙，其疲勞強(qiáng)度

27、越低。作用在機(jī)械零件上的載荷，按其大小和方向是否隨時間變化而分為靜載荷和變載荷。不隨時間變化或變化緩慢的載荷稱為靜載荷，如物體的重力；隨時間作周期性或非周期性變化的載荷稱為變載荷。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算中，又將載荷分為名義載荷和計(jì)算載荷。名義載荷是根據(jù)原動機(jī)或負(fù)載的額定功率，用力學(xué)公式計(jì)算所得作用在零件上的載荷，它沒有反映載荷隨時間而變化的特征、載荷在零件上作用的不均勻性及其他影響零件載荷的因素等。嚴(yán)格地說，它不能作為零件設(shè)計(jì)計(jì)算時的真實(shí)載荷。計(jì)算載荷則是綜合考慮了各種實(shí)際影響因素之后用于零件設(shè)計(jì)計(jì)算的載荷。載荷的分類應(yīng)力的分類按應(yīng)力的大小和方向是否隨時間而變化，將應(yīng)力分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力。不隨時

28、間變化或變化緩慢的應(yīng)力稱為靜應(yīng)力，靜應(yīng)力只能在靜載荷作用下產(chǎn)生，零件的失效形式主要是斷裂破壞或塑性變形；隨時間變化的應(yīng)力稱為變應(yīng)力，變應(yīng)力可由變載荷產(chǎn)生，也可由靜載荷產(chǎn)生（圖 5.1），零件的失效形式主要是疲勞失效。變應(yīng)力可歸納為非對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力和對稱循環(huán)變應(yīng)力三種基本形式。靜應(yīng)力下的強(qiáng)度許用安全系數(shù)的選擇合理選擇許用安全系數(shù)的原則是：在保證安全可靠的前提下，盡可能選用較小的許用安全系數(shù)。在變應(yīng)力條件下，零件的損壞形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂具有以下特征 1)疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低；2)不管是脆性材料或塑性材料，其疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂

29、，3)疲勞斷裂是損傷的積累，它的初期現(xiàn)象是在零件表面或表層形成微裂紋，這種微裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，直至余下的未裂開的截面積不足以承受外載荷時，零件就突然斷裂。機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度零件受載時，其剖面幾何形狀突然變化處（如圓角、孔、槽、螺紋等處）的局部應(yīng)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其名義應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。其他條件相同時，尺寸越大的零件疲勞強(qiáng)度越低。這是由于尺寸越大，材料晶粒越粗，出現(xiàn)缺陷的概率就越大，以及機(jī)加工后表面冷作硬化層相對減薄等原因引起的。摩擦引起發(fā)熱、溫度升高及能量損耗，同時導(dǎo)致接觸表面物質(zhì)的損失和轉(zhuǎn)移，即造成接觸表面的磨損。磨損將使零件的表面形狀和尺寸遭到緩慢而連續(xù)的破壞，使機(jī)械

30、的效率及可靠性逐漸降低，直至喪失原有的工作性能，甚至導(dǎo)致零件突然破壞，故摩擦導(dǎo)致的磨損是機(jī)械設(shè)備失效的主要原因。為了控制摩擦、減少磨損、減少能量損失、提高機(jī)械效率、降低材料消耗、保證機(jī)器工作的可靠性，最有效的手段是將潤滑劑施加于作相對運(yùn)動的接觸表面之間，這就是潤滑摩擦、磨損及潤滑摩擦摩擦分內(nèi)摩擦和外摩擦兩大類。發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部阻礙分子間相對運(yùn)動的摩擦稱為內(nèi)摩擦；相互接觸的兩個物體作相對運(yùn)動或有相對運(yùn)動趨勢時，在接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動的摩擦稱為外摩擦。僅有相對運(yùn)動趨勢時的摩擦稱為靜摩擦；相對運(yùn)動時的摩擦稱為動摩擦。按摩擦性質(zhì)的不同，動摩擦又分滑動摩擦和滾動摩擦，兩者的機(jī)理與規(guī)律完全不同。根據(jù)

31、摩擦面間摩擦狀態(tài)的不同，即潤滑油量及油層厚度大小的不同，滑動摩擦又分為干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦一個零件的磨損過程大概分為三個階段，即磨合階段、穩(wěn)定磨損階段及劇烈磨損階段。磨合階段包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個過程。在穩(wěn)定磨損階段內(nèi)，零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損，它標(biāo)志著摩擦條件保持相對恒定。這個階段的長短就代表使用壽命的長短。磨損大體可概括為兩類：一類是根據(jù)磨損結(jié)果對磨損表觀的描述，如點(diǎn)蝕磨損、膠合磨損、擦傷磨損等；另一類是根據(jù)摩擦機(jī)理，分磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。 粘附磨損在切向力的作用下，摩擦副表面的吸附膜和臟污膜遭到破壞，使表面的輪廓峰在

32、相互作用的各點(diǎn)處發(fā)生冷焊，由于相對運(yùn)動，材料便從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，形成粘附磨損。載荷越大，表面溫度越高，粘附的現(xiàn)象也越嚴(yán)重。嚴(yán)重的粘附磨損會造成運(yùn)動副咬死。粘附磨損是金屬摩擦副之間最普遍的一種磨損形式。磨粒磨損從外部進(jìn)入摩擦面間的游離硬質(zhì)顆粒（如塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖，在較軟材料表面犁刨出很多溝紋而引起材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。磨粒磨損與摩擦副材料的硬度和磨粒的硬度有關(guān)。有時選用較便宜的材料，定期更換易磨損的零件，更符合經(jīng)濟(jì)原則。疲勞磨損在變接觸應(yīng)力的作用下，如果該應(yīng)力超過材料相應(yīng)的接觸疲勞極限，就會在摩擦副表面或表面以下一定深度處形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展及相

33、互連接，金屬微粒便會從零件工作表面上脫落，導(dǎo)致表面出現(xiàn)麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象，即形成疲勞磨損或稱疲勞點(diǎn)蝕。腐蝕磨損摩擦過程中，金屬與周圍介質(zhì)（如空氣中的酸、潤滑油等）發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的表面損傷，稱為腐蝕磨損。潤滑劑潤滑劑是改善摩擦狀態(tài)以減小摩擦減輕磨損的介質(zhì)，同時具有防銹蝕功能。液體潤滑劑采用循環(huán)潤滑時，還能起到散熱降溫的作用。此外，潤滑油膜具有緩沖、吸振的能力。潤滑脂還具有密封的功能。潤滑劑可分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑 4 種基本類型。螺紋聯(lián)接 螺紋有內(nèi)螺紋和外螺紋之分，內(nèi)、外螺紋共同組成螺旋副。螺紋連接和螺旋傳動都是利用螺紋副零件進(jìn)行工作的，但兩者的工作性質(zhì)并不

34、相同，技術(shù)要求上也存在差別。起連接作用的螺紋稱為連接螺紋，連接螺紋零件屬于緊固件，要求保證連接強(qiáng)度（有時還要求緊密性）；起傳動作用的螺紋稱為傳動螺紋，傳動螺紋零件是傳動件，要求保證螺旋副的傳動精度、效率和使用壽命。 在通過螺紋軸線的剖面上，螺紋的輪廓形狀稱為螺紋牙型。按螺紋牙型不同，常用的螺紋有三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。 常用的螺紋類型主要有普通螺紋、管螺紋、米制錐螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。前3 種主要用于連接，后 3 種主要用于傳動。按螺紋的旋向不同，順時針旋轉(zhuǎn)時旋入的螺紋稱右旋螺紋；逆時針旋轉(zhuǎn)時旋入的螺紋稱左旋螺紋。螺紋的旋向可以用右手來判定。螺紋聯(lián)接的主要類

35、型及應(yīng)用螺紋連接的主要類型有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接。它們的構(gòu)造、主要尺寸關(guān)系、特點(diǎn)及應(yīng)用見表 5.1。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松螺紋連接的預(yù)緊為了保證連接所需的預(yù)緊力，又不使連接件過載，對重要的螺紋連接，如氣缸蓋、壓力容器蓋、管路凸緣等的連接，裝配時要控制預(yù)緊力。實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)緊力是通過控制預(yù)緊力矩來控制的。而預(yù)緊力矩的大小常用測力矩扳手和定力矩扳手控制。螺紋連接的防松常見防松方法分摩擦防松、機(jī)械防松和永久止動防松 3 種。摩擦防松較為簡單方便，機(jī)械防松可靠性高，重要的連接應(yīng)采用機(jī)械防松。軸、聯(lián)軸器、離合器 軸聯(lián)軸器聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器 3 大類。撓性聯(lián)

36、軸器可分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器、非金屬元件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和組合撓性聯(lián)軸器。安全聯(lián)軸器在所傳遞的轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值時，其中的連接元件便會折斷、分離或打滑，使傳動中斷，從而保護(hù)其他重要零件不致?lián)p壞。安全聯(lián)軸器可分為撓性式安全聯(lián)軸器和剛性式安全聯(lián)軸器兩大類。離合器離合器是在傳遞運(yùn)動和動力過程中通過各種操作方式使連接的兩軸隨時接合或分離的一種常用機(jī)械裝置。分操縱離合器和自控離合器兩大類。自控離合器又分為超越離合器、離心離合器和安全離合器 3 類。對離合器的基本要求是：接合平穩(wěn)，分離徹底，動作準(zhǔn)確可靠；結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，外形尺寸小，從動部分轉(zhuǎn)動慣量?。徊倏v省力、方便，容易調(diào)節(jié)和維護(hù)，散熱

37、性好；接合元件耐磨損，使用壽命長。根據(jù)不同的操縱方法，操縱離合器又分為機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器、氣壓離合器 4 種。根據(jù)組成嵌合副的接合元件的結(jié)構(gòu)形狀，嵌合式離合器可分為牙嵌離合器、齒形離合器、銷式離合器和鍵式離合器等，摩擦式離合器按其結(jié)構(gòu)不同可分為片式離合器、圓錐離合器、摩擦塊式離合器和鼓式離合器等。與嵌合式離合器相比，摩擦式離合器的優(yōu)點(diǎn)是：接合或分離不受主、從動軸轉(zhuǎn)速的限制，接合過程平穩(wěn)，沖擊、振動較小，過載時可發(fā)生打滑以保護(hù)其他重要零件不致?lián)p壞。其缺點(diǎn)是：在接合、分離過程中會發(fā)生滑動摩擦，故發(fā)熱量較大，磨損較大，在接合產(chǎn)生滑動時不能保證被連接兩軸精確同步轉(zhuǎn)動，有時其外形尺寸較大

38、。電磁離合器利用電磁原理實(shí)現(xiàn)接合與分離功能。圖 5.21 所示為干式多片電磁離合器，平時該離合器的內(nèi)、外片相互分離，不傳遞轉(zhuǎn)矩。電流經(jīng)過接線頭進(jìn)入線圈時產(chǎn)生電磁力，吸引銜鐵向右移動將內(nèi)、外片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)。大部分超越離合器只能按某一轉(zhuǎn)向傳遞轉(zhuǎn)矩，反向時即自行分離。圖 5.22 所示內(nèi)星輪滾柱離合器是一種常用的定向超越離合器，主要由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧頂桿等組成。當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩超過某一限定值時，離合器便自動分離，故稱為安全離合器。圖 5.23 所示鋼球安全離合器是一種較常用的安全離合器。軸轂聯(lián)接 軸與軸上零件（如齒輪、帶輪等）的連接稱為軸轂連接，其功能主要是實(shí)現(xiàn)軸上零件的周向固定并傳遞

39、轉(zhuǎn)矩，有些還能實(shí)現(xiàn)軸向固定或軸向滑移。 鍵聯(lián)接 銷聯(lián)接軸承 滑動軸承 滑動軸承按其所能承受的載荷方向的不同，可分為徑向滑動軸承（承受徑向載荷）、止推滑動軸承（承受軸向載荷）和徑向止推滑動軸承（同時承受徑向載荷和軸向載荷）。 滑動軸承按其滑動表面間摩擦狀態(tài)的不同，可分為干摩擦軸承、不完全油膜軸承（處于邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)）和流體膜軸承（處于流體摩擦狀態(tài)）。根據(jù)流體膜軸承中流體膜形成原理的不同，又可分為流體（液體、氣體）動壓軸承和流體靜壓軸承。 滾動軸承 按照軸承能承受的主載荷方向的不同，滾動軸承可分為向心軸承和推力軸承兩大類。能承受的主載荷為徑向載荷的軸承稱為向心軸承；主載荷為軸向載荷的稱為推

40、力軸承。彈簧、減速器 彈簧 圓柱螺旋彈簧 圓柱扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧 板彈簧 減速器機(jī)械傳動帶傳動根據(jù)工作原理的不同，帶傳動分為摩擦傳動和嚙合傳動兩類。帶傳動的主要類型和特點(diǎn)摩擦式帶傳動嚙合式帶傳動摩擦式帶傳動的帶工作一段時間后，會由于松弛而使初拉力降低，需重新張緊以保證帶傳動的正常工作。鏈傳動鏈傳動的應(yīng)用特點(diǎn)鏈傳動中，鏈條的前進(jìn)速度和上下抖動速度是周期性變化的，鏈輪的節(jié)距越大，齒數(shù)越少，鏈速的變化就越大。當(dāng)主動鏈輪勻速轉(zhuǎn)動時，從動鏈輪的角速度以及鏈傳動的瞬時傳動比都是周期性變化的，因此鏈傳動不宜用于對運(yùn)動精度有較高要求的場合。鏈傳動的不均勻性的特征，是由于圍繞在鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點(diǎn)所造成

41、的，故稱為鏈傳動的多邊形效應(yīng)。鏈輪的轉(zhuǎn)速越高、節(jié)距越大、齒數(shù)越少，則傳動的動載荷就越大。鏈節(jié)和鏈輪嚙合瞬間的相對速度，也將引起沖擊和動載荷。鏈節(jié)距越大，鏈輪的轉(zhuǎn)速越高，則沖擊越強(qiáng)烈。齒輪傳動傳動比齒輪傳動的常用類型1-7條全部理解蝸桿傳動 蝸桿、蝸輪、蝸桿副等有關(guān)術(shù)語的定義 圓柱蝸桿的分類 蝸桿傳動 蝸桿傳動的特點(diǎn)圓柱蝸桿的分類蝸桿傳動通常情況下，蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸桿右旋時用右手，左旋時用左手。半握拳，四指指向蝸桿回轉(zhuǎn)方向，蝸輪的回轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。蝸桿傳動的特點(diǎn)傳動比大蝸桿傳動中，蝸桿的頭數(shù) z114，在蝸輪齒數(shù) z2較少的情況下，單級傳動就能得到很大的傳動比。用于動力傳動

42、的蝸桿副，通常傳動比 i1030；一般傳動時 i860；用于分度機(jī)構(gòu)時可達(dá) i6001000，這樣大的傳動比，如用齒輪傳動則需要采用多級傳動才能獲得。因此，在傳動比較大時，蝸桿傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。傳動平穩(wěn)，噪聲小蝸桿傳動比齒輪傳動平穩(wěn)，沒有沖擊，噪聲小。容易實(shí)現(xiàn)自鎖承載能力大傳動效率低 對制造和安裝誤差很敏感，安裝時對中心距的尺寸精度要求較高。一般蝸桿傳動的效率0.70.8，具有自鎖性的蝸桿傳動，其效率0.5。傳動效率低限制了傳遞功率，一般蝸桿傳動的功率不超過 50kW。為了提高蝸桿傳動的效率，減少傳動中的摩擦，除應(yīng)具有良好的潤滑和冷卻條件外，蝸輪還常采用青銅等減摩材料制造，因而成本較高。

43、機(jī)械安全 概述 安全系統(tǒng)的認(rèn)識方法 機(jī)械的組成規(guī)律與機(jī)械的狀態(tài) 實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全的途徑 機(jī)械設(shè)備的安全衛(wèi)生基本要求 設(shè)計(jì)與制造的本質(zhì)安全措施 履行安全人機(jī)工程學(xué)原則 安全信息的使用 機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械安全的風(fēng)險評價人類對機(jī)械安全的認(rèn)識經(jīng)歷了安全的自發(fā)認(rèn)識階段、安全的局部認(rèn)識階段、系統(tǒng)安全的認(rèn)識階段、安全系統(tǒng)的認(rèn)識階段四個階段安全科學(xué)是有自己獨(dú)特的理論結(jié)構(gòu)體系的獨(dú)立科學(xué)，是從人的安全需要出發(fā)確立的知識體系。安全科學(xué)學(xué)科的發(fā)展主要集中在學(xué)科基本理論、思維邏輯和價值取向等幾個方面。安全系統(tǒng)是由人、物和物人關(guān)系三個基本要素組成的系統(tǒng)集合體。系統(tǒng)中諸要素按內(nèi)在落邏輯規(guī)律，與存在于該系統(tǒng)中的其他要素互相關(guān)聯(lián)，

44、互相制約，互相補(bǔ)充。由于客觀世界的復(fù)雜性，使系統(tǒng)的組成要素的某些性質(zhì)表現(xiàn)出隨機(jī)特性。當(dāng)安全系統(tǒng)某一要素發(fā)生變化時，其他要素也相應(yīng)地改變，要素關(guān)系不斷變化輸出，并反饋回控制過程的各個環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)及時調(diào)整，以適應(yīng)變化的環(huán)境這樣一種動態(tài)過程。安全問題不能用單純的某一個要素去解決，也不能僅僅用雙要素交叉去解決，而必須是三要素的綜合作用才能體現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。這里，人、物是安全系統(tǒng)過程中的直接要素，人離不開物，得益于物，受害于物；物人關(guān)系是安全的第三要素，關(guān)系是安全的本質(zhì)與核心，安全的實(shí)質(zhì)是關(guān)系問題，關(guān)系是社會物質(zhì)活動正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，同時又是實(shí)施安全的手段，因而具有很大的彈性。安全系統(tǒng)的三個要素在表

45、現(xiàn)形式上有不同的特點(diǎn)，獨(dú)立存在、互不可取代、構(gòu)成缺一不可的安全系統(tǒng)整體。安全系統(tǒng)的主要目的就是通過要素之間的相互配合、彌補(bǔ)、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)平衡，使安全整體得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可接受的最高安全水平。安全是系統(tǒng)與過程的統(tǒng)一。安全認(rèn)識就是對安全系統(tǒng)和安全過程的認(rèn)識。機(jī)械在各種狀態(tài)的安全問題正常工作狀態(tài)非正常工作狀態(tài)故障狀態(tài)非工作狀態(tài)檢修保養(yǎng)狀態(tài)由機(jī)械產(chǎn)生的危險由機(jī)械產(chǎn)生的危險主要有機(jī)械危險、電氣危險、溫度危險、噪聲危險、振動危險、輻射危險、材料和物質(zhì)產(chǎn)生的危險、未履行安全人機(jī)學(xué)原則而產(chǎn)生的危險等八種。安全隱患可存在于機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、使用、報廢、拆卸及處理等各個環(huán)節(jié)。機(jī)械設(shè)備的安全衛(wèi)生基

46、本要求機(jī)械安全基本要求（1）足夠的抗破壞能力、良好的可靠性和對環(huán)境的適應(yīng)性（2）不得產(chǎn)生超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有害物質(zhì)（3）可靠有效的安全防護(hù)（4）履行安全人機(jī)學(xué)的要求（5）維修的安全性實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全的措施機(jī)械設(shè)備安全應(yīng)考慮其“壽命”的各階段，包括設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)整、使用（設(shè)定、示教、編程或過程轉(zhuǎn)換、運(yùn)轉(zhuǎn)、清理）、查找故障和維修、拆卸及處理；還應(yīng)考慮機(jī)器的各種狀態(tài)，包括正常作業(yè)狀態(tài)、非正常狀態(tài)和其他一切可能的狀態(tài)。決定機(jī)械產(chǎn)品安全性的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)（機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝設(shè)計(jì)）階段采用安全措施，還要通過使用階段采用安全措施來最大限度地減小風(fēng)險。（1）由設(shè)計(jì)者采取的安全措施 主要包括：本質(zhì)安全技術(shù)、安全防

47、護(hù)、使用信息、附加預(yù)防措施。（2）由用戶采取的安全措施 主要包括：個人勞動防護(hù)用品、作業(yè)場地與工作環(huán)境的安全性、安全管理措施。通過選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)盡可能避免或減少危險 （1）采用本質(zhì)安全技術(shù)（2）限制機(jī)械應(yīng)力（3）材料和物質(zhì)的安全性（4）履行安全人機(jī)工程學(xué)原則（5）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的安全原則（6）防止氣動和液壓系統(tǒng)的危險（7）預(yù)防電的危險減少或限制操作者涉入危險區(qū)的需要（1）設(shè)備的可靠性（2）采用機(jī)械化和自動化技術(shù)（3）調(diào)整、維修的安全設(shè)計(jì)與制造的本質(zhì)安全措施安全防護(hù)常常采用防護(hù)裝置、安全裝置及其他安全措施。（1）防護(hù)裝置。這是通過設(shè)置物體障礙方式將人與危險隔離的專門用于安全防護(hù)的裝置。（2）安

48、全裝置。這是用于消除或減小機(jī)械傷害風(fēng)險的單一裝置或與防護(hù)裝置聯(lián)用的保護(hù)裝置。履行安全人機(jī)工程學(xué)原則據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)中有 58一 70的事故是與忽視人的因素有關(guān)。安全信息的使用 機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)全國機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會初步制定出我國機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)體系表，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的劃分方法，分為 A，B，C 三類。A 類為機(jī)械安全基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。B 類為安全通用標(biāo)準(zhǔn)，其中 B1 類為通用安全指標(biāo)和有關(guān)安全原則類標(biāo)準(zhǔn)；B2 類為有關(guān)通用安全防護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)。C 類為各專業(yè)機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械安全的風(fēng)險評價我國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 5083-1999生產(chǎn)設(shè)備安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)總則中規(guī)定，當(dāng)安全技術(shù)措施與經(jīng)濟(jì)效益發(fā)生矛盾時，“應(yīng)優(yōu)先考慮

49、安全衛(wèi)生技術(shù)上的要求”。新設(shè)計(jì)的以及準(zhǔn)備再次投產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備，必須進(jìn)行安全評價（即風(fēng)險評價），確認(rèn)潛在的或已發(fā)現(xiàn)的危險性，以便采取有效的安全措施。機(jī)械安全 設(shè)計(jì)通則 風(fēng)險評估與風(fēng)險減小-國家標(biāo)準(zhǔn)-GB/T15706-2012國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)ISO 14121-1:2007 機(jī)械安全-風(fēng)險評估第一部:原則,最新標(biāo)準(zhǔn) EN ISO 12100:2010 機(jī)械安全-設(shè)計(jì)通則-風(fēng)險評估和降低風(fēng)險,正式發(fā)布于2011年4月8日。GB/T 16856.2-2008 機(jī)械安全 風(fēng)險評價 第2部分:實(shí)施指南和方法舉例 標(biāo)準(zhǔn)類別:國家標(biāo)準(zhǔn)防爆基礎(chǔ)知識爆炸知識簡介 爆炸的機(jī)理和條件 爆炸的基本概念 防爆的基

50、本概念爆炸性危險區(qū)域的劃分 爆炸性危險區(qū)域劃分需考慮的因素 爆炸性危險區(qū)域劃分原則爆炸性物質(zhì)的分類、分級和分組 爆炸性氣體的分類、分級和分組 爆炸性粉塵的分類、分級和分組防爆電氣設(shè)備的分類 防爆電氣設(shè)備適用的環(huán)境溫度 防爆電氣設(shè)備最高表面溫度的限制 防爆電氣設(shè)備選型原則介紹 防爆標(biāo)志 防爆電氣設(shè)備外殼打開時間 防爆原理的介紹 與防爆有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)規(guī)范介紹爆炸知識簡介 按照爆炸前后物質(zhì)是否發(fā)生變化，爆炸通常分為“物理性爆炸和化學(xué)性爆炸”兩種。物理性爆炸如鍋爐的爆炸；化學(xué)性爆炸如化學(xué)物質(zhì)分解爆炸和可燃性氣體、蒸氣及粉塵與空氣形成爆炸性混合物的爆炸。在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中遇到的爆炸大多數(shù)屬于化

51、學(xué)性爆炸。 按照爆炸性物質(zhì)來分類有：凝聚相爆炸(如炸藥、雷管、煙火藥等爆炸)、混合相爆炸(如空氣中的煤粉、面粉、鋁粉、亞麻粉塵等爆炸)和氣相爆炸(如氫氣、乙炔氣、汽油氣、各種易揮發(fā)溶劑揮發(fā)后生成可爆炸的氣體爆炸)三種。爆炸的機(jī)理和條件 爆炸性氣體環(huán)境爆炸機(jī)理和條件爆炸性氣體環(huán)境的爆炸從機(jī)理上講分為兩類，一是爆燃，即爆炸性混合氣體的火焰波以低于聲速傳播的燃燒過程。二是爆轟，即：爆炸性混合氣體的火焰波以高于聲速傳播的燃燒過程。一般認(rèn)為，爆炸性氣體環(huán)境的爆炸絕大多數(shù)為爆燃，發(fā)生爆轟的可能性極小。爆炸性粉塵環(huán)境爆炸機(jī)理和條件爆炸性粉塵環(huán)境爆炸的機(jī)理是：懸浮于空氣里的可燃性粉塵達(dá)到燃燒爆炸的粉塵濃度范圍

52、時，在遇到有足夠的熱量和溫度的點(diǎn)火源后，隨即氧化燃燒釋放出大量的熱量，此熱量又以熱傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來的粉塵并引起周圍壓力的突增和無法控制的膨脹效應(yīng)產(chǎn)生第一次爆炸。如果此時空間密閉的話，第一次爆炸的沖擊波又將沉積粉塵再次揚(yáng)起，形成粉塵云，粉塵云受熱汽化后又會使燃燒以一定的速度和壓力循環(huán)地傳播下去，隨著每個循環(huán)的逐次進(jìn)行，其反應(yīng)速度也逐漸加快并劇烈地燃燒，最后形成二次爆炸和連續(xù)爆炸。爆炸的基本概念爆炸極限科學(xué)家以 H2和空氣的混合物為實(shí)驗(yàn)對象，在一個容量為 8L 的青銅球中，通過對不同濃度的 H2和空氣混合物的爆炸試驗(yàn)，得出了 H2在不同濃度時通過 25mm 長的火焰通

53、路的試驗(yàn)條件下，不產(chǎn)生傳爆時青銅球體上下兩部分之間允許的最大間隙。該試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果見表 8.1。 防爆的基本概念任何使用于爆炸性環(huán)境中的設(shè)備（無論是機(jī)械的還是電氣的）從理論上講，最好都應(yīng)該使用本質(zhì)安全型的設(shè)備。然而由于爆炸性環(huán)境的多元化和復(fù)雜化，使得在各種爆炸性環(huán)境中都使用本質(zhì)安全型的設(shè)備幾乎成為不可能。防爆型式在爆炸性環(huán)境中使用的防爆型式有很多種。其中，最常用的有隔爆型、本安型、增安型、油浸型、澆封型、無火花型等 6 種型式。爆炸性危險區(qū)域的劃分 爆炸性氣體環(huán)境中的危險區(qū)域可分為 3 個區(qū)，即 0 區(qū)、1 區(qū)和 2 區(qū)。 0 區(qū)是指連續(xù)出現(xiàn)或長期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的場所。 1 區(qū)是指在正

54、常運(yùn)行時，可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的場所。 2 區(qū)是指在正常運(yùn)行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，即使出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且僅是短時間存在的場所。 爆炸性粉塵環(huán)境中的危險區(qū)域也可分為 3 個區(qū)，即 20 區(qū)、21 區(qū)和 22 區(qū)。 20 區(qū)是指在正常運(yùn)行過程中可燃性粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)，其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物和/或可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內(nèi)部。 21 區(qū)是指在正常運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物的場所。 22 區(qū)是指在異常條件下，可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時間存在、或可燃性粉塵偶爾出現(xiàn)堆積或可能存在粉塵并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場所

55、。爆炸性物質(zhì)的分類、分級和分組 根據(jù) GB 500581992 中的規(guī)定，爆炸性物質(zhì)可分為三類： 類為礦井甲烷氣體； 類為爆炸性氣體混合物（含蒸汽、薄霧）； 類為爆炸性粉塵（含纖維、飛絮）爆炸性粉塵的分類、分級和分組防爆電氣設(shè)備的分類 為確保爆炸性環(huán)境中人身和財產(chǎn)的安全，在爆炸性環(huán)境中使用的機(jī)械設(shè)備和/或電氣設(shè)備必須要具有可靠的、能滿足爆炸性環(huán)境要求的防爆性能。這種具有防爆性能的設(shè)備人們通常把它稱之為防爆設(shè)備。防爆電氣設(shè)備適用的環(huán)境溫度焊接知識 常見焊接方法（焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊）； 常用焊接材料； 焊接工藝（接頭型式、焊縫型式、焊接參數(shù)、焊接工藝規(guī)程、焊接工藝評定）； 焊接缺

56、陷（缺欠）； 焊接變形、殘余應(yīng)力， 焊接質(zhì)量要求對起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的要求 1.起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫接頭形式與尺寸應(yīng)符合圖樣及起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫接頭形式與尺寸應(yīng)符合圖樣及GB985-88氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊坡口基氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊坡口基本形式和尺寸、本形式和尺寸、GB986-88埋弧焊坡口的基本形式埋弧焊坡口的基本形式和尺寸和尺寸和和GB1085489鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 2.起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷分級，應(yīng)按國際起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷分級，應(yīng)按國際GB/T1249690鋼融化焊接頭的要求的缺陷分級鋼融化焊接頭的要求的缺陷分級要求執(zhí)行，并附國

57、外焊縫缺陷標(biāo)準(zhǔn)。以參考對照要求執(zhí)行，并附國外焊縫缺陷標(biāo)準(zhǔn)。以參考對照 3.對起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件焊縫的質(zhì)量要求對起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件焊縫的質(zhì)量要求（1）起重機(jī)各種箱形梁、工形梁、）起重機(jī)各種箱形梁、工形梁、T型梁和柱，即主型梁和柱，即主梁、端梁、上橫梁、下橫梁、支腿、拱架、吊鉤梁、梁、端梁、上橫梁、下橫梁、支腿、拱架、吊鉤梁、桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿，帶懸臂可變幅的起重機(jī)臂架梁、桁架結(jié)構(gòu)上下弦桿，帶懸臂可變幅的起重機(jī)臂架梁、拉桿、側(cè)梁和小車架各梁等，其上下蓋板和腹板的拉桿、側(cè)梁和小車架各梁等，其上下蓋板和腹板的對接焊縫。應(yīng)符合焊縫的質(zhì)量要求。另外，卷筒的對接焊縫。應(yīng)符合焊縫的質(zhì)量要求。另外，卷筒的

58、對接焊縫均應(yīng)按上訴的質(zhì)量要求。對接焊縫均應(yīng)按上訴的質(zhì)量要求。（2）對上訴各梁、柱和拉桿等結(jié)構(gòu)的蓋板與腹板的）對上訴各梁、柱和拉桿等結(jié)構(gòu)的蓋板與腹板的翼緣角焊縫、主梁與端梁鏈接角焊縫、四梁結(jié)構(gòu)主翼緣角焊縫、主梁與端梁鏈接角焊縫、四梁結(jié)構(gòu)主梁與端梁鏈接座板的角焊縫門式起重機(jī)拱架下蓋板梁與端梁鏈接座板的角焊縫門式起重機(jī)拱架下蓋板與腹板彎角的角焊縫、主梁與支腿鏈接的座板的角與腹板彎角的角焊縫、主梁與支腿鏈接的座板的角焊縫均應(yīng)符合焊縫質(zhì)量要求。焊縫均應(yīng)符合焊縫質(zhì)量要求。起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)各梁焊接結(jié)構(gòu)的選擇起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)各梁焊接結(jié)構(gòu)的選擇起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)形式，既要保證設(shè)計(jì)接頭強(qiáng)度，且能滿足施工切實(shí)可行，還要考

59、慮成本較低。1.起重機(jī)受力梁的蓋板、腹板對接焊縫，為保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，對接焊縫經(jīng)射線照相達(dá)到GB332387中規(guī)定的II級焊縫，超聲波探傷應(yīng)不低于GB1134589B級檢驗(yàn)I級質(zhì)量要求。采用工藝措施如厚板開坡口，合理的鈍邊和工藝規(guī)范可到達(dá)上訴質(zhì)量要求。2.起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB381183規(guī)定，對起重機(jī)工作級別為規(guī)定，對起重機(jī)工作級別為A6A8的偏軌箱型梁，主腹板與翼緣板的焊縫要焊透制作的偏軌箱型梁，主腹板與翼緣板的焊縫要焊透制作較難些，如采用開單面坡口背面坡清根焊接也可焊透，達(dá)較難些，如采用開單面坡口背面坡清根焊接也可焊透，達(dá)到質(zhì)量要求，但翼緣板易產(chǎn)生角變形。故選用這種質(zhì)量形到質(zhì)量

60、要求，但翼緣板易產(chǎn)生角變形。故選用這種質(zhì)量形式難保證，制造成本高，國外起重機(jī)偏軌箱型梁有的采用式難保證，制造成本高，國外起重機(jī)偏軌箱型梁有的采用“T”型鋼軌箱形主梁的結(jié)構(gòu)形式，型鋼軌箱形主梁的結(jié)構(gòu)形式， 即主腹板與即主腹板與“T”型鋼對接焊，型鋼對接焊， 上蓋板上蓋板 與與“T”型鋼對接焊，型鋼對接焊， 則翼緣板則翼緣板 與主腹板不存在角焊縫，與主腹板不存在角焊縫， 如圖如圖128所示。所示。3.起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)，對梁內(nèi)有橫向筋板和腹板連接處。為減少焊縫“十”字相交應(yīng)力集中，應(yīng)將筋板倒角，考慮腹板與蓋板焊縫的連續(xù)，讓焊嘴能通過倒角施焊，其筋板倒角尺寸如表14和圖129焊接質(zhì)量要求GB50205-2