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1、33机械安全全的定义义及特性性【大纲考考试内容容要求】：1、了解解机械安安全的特特性；2、掌握握人机系系统常见见的事故故及其原原因；3、熟悉悉机械设设备故障障诊断技技术。【教材内内容】：第三节机机械的安安全特性性及故障障诊断技技术一、机械械安全的的定义及及特性(一)机机械安全全定义机械安全全是指机机器在按按使用说说明书规规定的预预定使用用条件下下，执行行其功能能和在对对其进行行运输、安安装、调调试、运运行、维维修、拆拆卸和处处理时对对操作者者不发生生损伤或或危害其其健康的的能力。它它包括两两个方面面的内容容：（1)在在机械产产品预定定使用期期间执行行预定功功能和在在可预见见的误用用时，不不会给
2、人人身带来来伤害；(2)机机械产品品在整个个寿命周周期内，发发生可预预见的非非正常情情况下任任何风险险事故时时机器是是安全的的。(二)机机械安全全的特性性现代机械械安全应应具有以以下几方方面的特特性：1.系统统性现代机械械的安全全应建立立在心理理、信息息、控制制、可靠靠性、失失效分析析、环境境学、劳劳动卫生生、计算算机等科科学技术术基础上上，并综综合与系系统地运运用这些些科学技技术。2防护护性通过对机机械危险险的智能能化设计计，应使使机器在在整个寿寿命周期期内发挥挥预定功功能，包包括误操操作时，其其机器和和人身均均是安全全的，使使人对劳劳动环境境、劳动动内容和和主动地地位的提提高得到到不断改改
3、善。3友善善性机械安全全设计涉涉及到人人和人所所控制的的机器，它它在人与与机器之之间建立立起一套套满足人人的生理理特性、心心理特性性，充分分发挥人人的功能能的、提提高人机机系统效效率的安安全系统统，在设设计中通通过减少少操作者者的紧张张和体力力来提高高安全性性，并以以此改善善机器的的操作性性能和提提高其可可靠性。4整体体性现代机械械的安全全设计必必须全面面、系统统地对导导致危险险的因素素进行定定性、定定量分析析和评价价，整体体寻求降降低风险险的最优优设计方方案。人机系统统常见的的事故及及其原因因二、人机机系统常常见的事事故及其其原因(一)常常见的事事故1卷入入和挤压压这种伤害害主要来来自旋转转
4、机械的的旋转零零部件，即即两旋转转件之间间或旋转转件与固固定件之之间的运运动将人人体某一一部分卷卷入或挤挤压。这这是造成成机械事事故的主主要原因因，其发发生的频频率最高高，约占占机械伤伤害事故故的4777。2碰撞撞和撞击击这种伤害害主要来来自直线线运动的的零部件件和飞来来物或坠坠落物。例例如，做做往复直直线运动动的工作作台或滑滑枕等执执行件撞撞击人体体；高速速旋转的的工具、工工件及碎碎片等击击中人体体；起重重作业中中起吊物物的坠落落伤人或或人从高高层建筑筑上坠落落伤亡等等。3接触触伤害接触伤害害主要是是指人体体某一部部分接触触到运动动或静止止机械的的尖角、棱棱角、锐锐边、粗粗糙表面面等发生生的
5、划伤伤或割伤伤的机械械伤害和和接触到到过冷过过热及绝绝缘不良良的导电电体而发发生冻伤伤、烫伤伤及触电电等伤害害事故。(二)事事故原因因1机械械设备存存在先天天性潜在在缺陷属于这一一类的潜潜在安全全隐患涉涉及面很很广，从从设计到到制造诸诸如零件件材料缺缺陷及材材料选择择不当、基基础设计计不当、强强度计算算不准、结结构设计计不当、操操纵控制制机构设设计不当当、显示示装置设设置不当当、无安安全防护护装置以以及制造造中的加加工装配配不当等等等。2设备备磨损或或恶化使用过程程中由于于磨损、老老化降低低了设备备的可靠靠性而产产生新的的潜在危危险因素素，如裂裂纹、腐腐蚀等缺缺陷，但但由于未未被发现现而“带病
6、”运转。3人的的不安全全行为有的是由由于安全全意识差差而做的的有意的的行为或或错误的的行为，有有的则是是由于人人的大脑脑对信息息处理不不当而所所做的无无意行为为，如误误操作或或误动作作。人的的任何一一种不安安全行为为都可能能导致事事故发生生。绝大多数数人机事事故是可可以采取取故障诊诊断等预预先识别别技术加加以防范范的。机械设备备故障诊诊断技术术三、机械械设备故故障诊断断技术(一)机机械设备备状态监监测及故故障诊断断模型故故障诊断断是研究究机械设设备运行行状态变变化的信信息，进进而识别别、预测测和监视视机械运运行状态态的技术术方法。故障诊断的基本模型如图45所示。图中St(f)是载荷或应力向量，
7、M(f)是故障机理传递函数，E(f)是异常模式(模型)向量，x(f)是设备状态向量，H(f)是E(f)和X(f)之间的传递函数。机器或设备在正常工作时M(f)l其状态向量X(f)是由外因St(f)和内因H(f)共同决定的，当出现异常或故障即M(f)不为1或St(f)超过正常值。前者称为结构异常，后者称为偏离操作规范之后，X(f)除与外因St(f)和内因H(f)有关外，还与载荷超差及故障机理传递函数M(f)有关。 图4-3 故障诊断的基本模型在设备状态监测和故障诊断中，设备的状态向量是设备异常或故障信息的重要载体，是设备故障诊断的客观依据，所以及时而正确地掌握状态向量是进行诊断的先决条件，为此就
8、要用传感器或其他检测手段进行状态信号的监测。(二)故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断的基本工艺流程如图46所示，它包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4个基本步骤：(1)信号检测。按不同诊断目的选择最能表征设备状态的信号，对该类信号进行全面地检测，并将其汇集在一起，形成一个设备工作状态信号子集，该子集称为初始模式向量。(2)特征提取(或称信号处理)。将初始模式向量进行维数变换、形式变换，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待检模式。 图4-4 故障诊断的基本方法(3)状态识别。将待检模式与样板模式(故障档案)对比，进行状态分类。(4)诊断决策。根据判
9、别结果采取相应的对策。对策主要是指对设备及其工作进行必要的预测和干预。(三)故障诊断与状态监测故障诊断与状态监测如图4-7所示，是广义故障诊断中不可分割的两个有机组成部分。严格地讲，状态监测和故障诊断是两个不同的概念。状态监测一般由现场操作人员进行。故障诊断则一般由专门人员进行，他们只是在确定设备已发生异常的基础上对异常设备进行处理，提取故障特征，识别设备状态并提出诊断决策。虽然理论上两者是有根本差异的，但实际中由于两者的密切相关性，往往把状态监测也划归在故障诊断的研究范畴中，统称为设备的故障诊断与监测或简称为故障诊断。由于状态监钡，)是故障诊断的前提，因此有时也把状态监测称为故障诊断实施的第
10、一阶段，而把狭义故障诊断称为故障诊断实施的第二阶段。 图4-5 故障诊断与状态检测(四)振动监测与诊断技术1振动定义物体围绕其平衡位置做往复运动称为振动。按频率范围振动可分为低频振动(f10kHz)。按振动信号的统计特征可分为稳态振动和随机振动。2振动信号的检测与分析振动信号一般用位移、速度或加速度传感器来测量。传感器应尽量安装在诊断对象的振动敏感点或离核心部位最近的关键点。对于低频振动，一般要从3个互相垂直的方向上进行检测。对于高频振动，通常只从一个方向上进行检测。3振动诊断中的故障判别标准机械设备种类繁多，故障类型、失效形式及振动方式各异，因此很难提出统一的故障判别准则及故障模式。为研究设
11、备的老化状态、危险程度、重要程度等，必须按照设备各自的情况来确定标准。(五)其他故障诊断技术1油液分析技术油液分析中，目前应用较多的有光谱油液分析和铁谱油液分析两种。1)光谱分析光谱油液分析方法是利用原子吸收光谱来分析润滑油中金属的成分和含量，进而判断零件磨损程度的方法。物质的原子有其特定的吸收光谱谱线，利用元素的特征吸收光谱谱线及其强度可以分析润滑油中特定金属元素的含量。2)铁谱分析铁谱分析是通过检查润滑油或液压系统的油液中所含磁性金属磨屑的成分、形态、大小及浓度来判断和预测机器系统中零件的磨损情况。2温度检测及红外线监测技术1)温度检测温度是工业生产中很普遍、很重要的热工参数之一。一方面许
12、多生产过程中在工艺上要求对温度进行监测和控制，另一方面，机电设备运行是否正常往往在温度上会有所反映，根据温度变化特征可以了解设备的运行状态。因此，生产中经常会遇到温度测量的问题。2)红外线监测物体表面发射的红外线与其温度有关。红外线测温的原理是利用红外线探测器将红外线辐射产生的热效应和光电效应转换成人们能识别的信号。常用的探测器有热电探测器、热敏探测器和光子探测器等，相关的仪器有红外测温仪、红外成像仪和红外摄影机等。3超声探伤技术超声波是比声波振动频率更高的波，检测中常用的是15MHz的超声波。与声波相比，超声波具有方向性好、波长短、在高密度固体中损失小及在不同密度介质的界面上反射大等特点。因
13、此，利用超声波可以对所有固体材料进行探伤和检测。它常用来检查内部结构的裂纹、搭接、夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹、腐蚀坑以及加工不适当的塑料压层等。还可以检查管道中流体的流量、流速以及泄露等。4表面缺陷探伤技术1)磁粉探伤磁粉探伤的原理是利用铁磁性试件的导磁性实现的。铁磁性物质的导磁性要比空气的导磁性强得多，因此表面缺陷处磁阻大，易产生漏磁场，吸引磁粉，形成磁粉堆积。通过观察磁粉聚集情况就可以确定被探测工件的表面缺陷或近表面缺陷。2)渗透探伤渗透探伤的依据是物理化学中的液体对固体的润湿能力和毛细现象(渗透和上升)。首先将被探伤工件的表面涂上具有高度渗透能力的渗透液，渗透液由于润湿作用及毛细现
14、象而进人工件的表面缺陷中，然后将工件表面多余的渗透液清洗干净，再涂一层亲和力强的显像剂，将渗入裂纹中的渗透液吸出来，在显像剂上便显现出缺陷的形状和位置的鲜明图案。3)涡流探伤当通电线圈接近被测表面时，导电的试件表面层将产生涡电流(简称涡流)，涡流又会产生交变磁场，该交变磁场又会在激励线圈中感应出电流。由于涡流与表面状态有关，感应电流的大小、方向及相位等就会反映出表面缺陷的信息。涡流探伤就是利用这种信息来检测表面缺陷的。一、单选选题: 1、 （）是是造成机机械事故故的主要要原因，其其发生的的频率最最高，约约占机械械伤害事事故的44777。A. 卷卷入和挤挤压B. 碰撞C. 撞击D. 接接触伤害害 AA BB CC DD 你的的答案： 标标准答案案：a 本题题分数： 155.000 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -2、 油油液分析析可以用用于机器器故障诊诊断，目目前应用用较多的的有光谱谱油液分分析和（）两两种。A. 磁磁谱油液液分析B. 铁铁谱油液液分析C. 铜铜谱油液液分析D. 金金谱油液液分析 AA BB CC DD 你的的答案： 标标准答案案：b 本题题分数： 155.000 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -
