化工机械基础1-3

第三章剪切与扭转7/6/20231螺栓连接铆钉连接销轴连接3.1剪切的概念与实例7/6/20232平键连接7/6/202333.1剪切的概念与实例7/6/20234PP受力特点：变形特点：连接件

作用在连接件两侧面上的分布力的合力大小相等，方向相反，作用线垂直于轴线且相距很近。

作用在连接件两侧面上的分布力的合力推着各自作用的部分沿着两力作用线间某一横截面发生相对错动。PPPQ发生相对错动的截面—剪切面；在剪切面上于截面相切的内力—剪力。3.1.1剪切的受力特点和变形特点7/6/202351.假定剪应力均匀分布；假定挤压应力均匀分布。3.1.3受剪构件的两方面的假定：2.进行实物或模型实验，确定许用应力。3.1.2受剪构件可能的两种破坏形式：1.剪切破坏

沿剪切面发生错动.2.挤压破坏由于挤压力过大使接触处的局部区域发生塑性变形。PP7/6/202363.2剪力与挤压的实用计算3.2.1剪切的实用计算1、内力（剪力）Q图3-1螺栓的剪切实例7/6/202372、名义剪应力：受力和变形复杂，假定剪应力均匀分布塑性材料：[τ]=（0.6～0.8）[σ]脆性材料：[τ]=（0.8～1.0）[σ]强度校核、截面选择和求许可载荷3、剪切强度条件7/6/20238(1)校核剪切强度:(2)截面设计:(3)确定许可截荷:利用剪切强度条件,可以解决:7/6/20239压力容器制造厂用剪板机冲剪钢板，就是要用足够大的剪力使一定厚度的钢板沿剪切面剪断开，这是与强度问题性质相反的“破坏”问题。

要保证构件被剪断，一定要使剪切面上的平均切应力τ大于材料极限切应力τb，即剪断条件为

7/6/202310剪切和挤压经常伴生出现挤压和压缩的区别:压缩－－均匀变形挤压－－局部变形1)挤压的概念3.2.2挤压的实用计算挤压：连接和被连接件接触面相互压紧的现象称“挤压”。

7/6/2023112)挤压应力的计算因此，要保证构件安全、可靠地工作，除了计算剪切强度外，还要校核挤压强度。

由挤压所引起的应力称为挤压应力，以σbs表示,如果挤压应力过大，就会使相互接触部分产生塑性变形。7/6/202312式中Pbs一挤压面上的挤压力；

Sbs一挤压计算面积。近似地认为挤压应力也是均匀分布在挤压面上，所以挤压应力可按下式计算：7/6/202313有效挤压面：挤压面面积在垂直于总挤压力作用线平面上的投影。

①当接触面为平面时，则此平面面积即为挤压面积。②对于圆柱面，取挤压面的正投影面作为挤压面的计算面积。7/6/202314挤压强度条件为：

式中[σbs]为材料许用挤压应力，其值由试验确定。对于塑性较好的低碳钢材料,一般可取：

[σbs]=(1.7-2.0)[σ]3)挤压强度条件7/6/202315[例3-1]

试求图示连接螺栓所需的直径大小。已知P=180kN，t=20mm。螺栓材料的剪切许用应力[τ]=80MPa，挤压许用应力[σbs]=200MPa。图3-4联接螺栓解：螺栓具有两个剪切面，即m-m,n-n截面，各剪切面上的剪力为Q=P/2，故切应力根据剪切强度条件式(3-2)有：

即7/6/202316

即综合考虑螺栓的剪切强度和挤压强度，按螺纹直径规格取螺栓直径为d=48mm。如果两侧板厚度由原来的t/2变为t/3，中间板厚度不变，试思考螺栓直径d=48mm是否仍满足强度要求。7/6/202317例3-2平键联接，d=70mm，键的尺寸为：校核键的强度

7/6/2023187/6/2023193.3剪切变形和剪切虎克定律3.3.1剪切变形、剪应变γ为剪应变或角应变，弧度由剪应力τ决定7/6/2023203.3.2剪切虎克定律剪切弹性模量G，MPa7/6/2023213.3.3剪应力互等定理

剪应力互等定理：在相互垂直的两个平面上，剪应力必然成对存在，且数值相等；两者都垂直于两个平面的交线，方向则共同指向或背离这一交线。7/6/2023223.4（圆轴）扭转的概念与实例7/6/202323扭转变形的概念构件特征：轴为圆截面直杆。受力特征：在垂直于轴线的两个平面内，受一对大小相等、方向相反的力偶作用。变形特征：轴的各截面都绕其轴线发生相对转动的变形，这种变形称为扭转变形。7/6/202324直接计算:1)外力偶矩3.5圆轴扭转时的应力及强度条件3.5.1外力偶矩的计算和横截面上的内力7/6/202325按输入功率和转速计算7/6/202326T=Tn扭矩：扭转时的内力方法：截面法(截、取、代、平)扭矩的正负号规定为：按右手螺旋法则矢量离开截面为正，指向截面为负。扭矩图：以X为横坐标，扭矩Tn为纵坐标→X-Tn图。TT2、扭转时横截面上的内力（扭矩和扭矩图）7/6/202327[例3-3]

图(a)所示传动轴转速n=300r/min，A为主动轮，B、C、D为从动轮，且三个从动轮的输出功率分别为PB=10kW，PC=15kW，PD=25kW。若不计轴承摩擦，试画出该轴的扭矩图。解：由于轴等速转动，且不计轴承摩擦，故主动轮输入的功率等于三个从动轮输出的功率之和。即:PA=10+15+25=50kW。(1)画出传动轴的受力图。

(2)计算传动轴上各轮的外力偶矩：

kN·m7/6/202328

kN·mkN·mkN·m(3)求出各段的扭矩BC段：Tn1-TB=0，Tn1=TB=0.318kN·m；CA段：Tn2-TB-TC=0，Tn2=TB+TC=0.796kN·m；AD段：Tn3+TD=0，Tn3=-TD=-0.796kN·m。7/6/202329(4)画出扭矩图7/6/2023303.5.2扭转时横截面上的应力1、应力分布规律无正应力有剪应力，与半径垂直7/6/202331(1)变形几何关系点击图标播放7/6/202332由图示的几何关系可以看出:

(2)物性关系切应力在横截面上的分布7/6/202333(3)静力学关系令

则

式中R为横截面外边缘圆的半径。令

抗扭截面模量7/6/202334极惯性矩和抗扭截面模量1)对于外直径为D的实心圆截面D7/6/202335Dd2)对于外径为D、内径为d的空心圆截面7/6/202336轴表面的剪应力圆轴上最大转矩截面(1)圆轴扭转时的强度条件τmax≤[τ]塑性材料：[τ]=(0.5～0.6)[σ]脆性材料：[τ]=(0.8～1.0)[σ]3.5.3圆轴扭转时的强度条件和刚度条件7/6/202337

利用其强度条件,可以解决:2)设计截面3)计算许可载荷1)强度校核7/6/202338[例3-4]

某搅拌轴有上下两层桨叶。已知带动搅拌轴的电动机功率Pm=17kW，机械传动效率η=90%，搅拌轴转速n=60r/min，上下两层桨叶因所受阻力不同，分别消耗搅拌轴功率的35%和65%。此轴用φ117×6不锈钢管制成，其扭转许用切应力[τ]=30MPa，试校核此轴的强度。如将此轴改为实心轴，材料相同，试确定其直径，并比较这两种圆轴的用钢量。

解:(1)空心轴的强度校核作用于搅拌轴上的实际功率P=Pmη=17×0.9=15.3kW故作用于搅拌轴上的主动扭矩为:7/6/202339上、下两层桨叶分别消耗的功率为:PB=0.35P=0.35×15.3=5.355kWPC=0.65P=0.65×15.3=9.945kW形成的阻力偶矩分别为：

用截面法，可求得AB段和BC段截面上的扭矩分别为：Tn1=TA=2.435kN·mTn2=TC=1.583kN·m7/6/202340轴内径d=117-2×6=105mm，抗扭截面模量为：最大切应力取D1=74mm。＜[τ]=30MPa

故此轴强度校核合格。

(2)计算实心轴所需直径设实心轴直径为D1，则7/6/202341(3)两种轴用钢量比较实心圆轴横截面面积钢材用量与横截面面积成正比，采用空心轴可节省钢材的百分数为:采用φ117×6空心圆轴的强度仍有不少裕量，故实际可节省多于51.4%的钢材用量。空心圆轴横截面面积7/6/202342(2)圆轴扭转时的变形及刚度条件

1)圆轴扭转时的变形计算单位长度的相对扭转角

抗扭刚度工程上采用的扭转变形大小7/6/202343

2)圆轴扭转变形的刚度条件式中许用单位扭转角。

单位长度的许用扭转角的值取决于轴的工作条件、工作要求及载荷性质，可从有关手册查取。一般对于精密机械的轴，取

=0.15－0.50°/m；一般传动轴取=0.5－1.0°/m。7/6/202344[例3-5]

试校核例5-4中搅拌轴的刚度，已知G=80000MPa，=0.5°/m。从而有故满足刚度要求。解：对于空心轴，有：°/m＜7/6/202345如采用直径为74mm的实心轴，则说明该实心轴尽管强度合格，但却不能满足变形的刚度要求，还需适当增加直径值。

°/m＞7/6/202346作业P463-1，3-2,3-5,3-8.7/6/202347谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/6Dr.HUBijie672023/7/611/05/0967锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器的地方均配，不需二次分捡。放置的位置醒目且方便使用，治疗车要放在上层的侧面。一次性使用、禁止徒手打开、清空或清洗重复使用。禁止放入其他杂物。到达3/4时及时封闭。在转运过程中确保密闭，避免内容物外漏。

规范使用锐器盒

二、医务人员职业暴露体液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，广州某医院在一次急诊抢救意外伤中,9名医务人员均直接接触了出血较多的重伤员。当时病人血肉模糊，鲜血喷到了当班急诊医生的身上、脸上和眼睛里，另一名医生在为病人清创缝合时被扎破手指，麻醉科医生带着受伤的手指为病人进行麻醉。当时参与抢救的多数医务人员的白大衣、口罩都被病人的鲜血染湿了。3天后这位病人被检测出是艾滋病人，HIV抗体反应强阳性。半年后有2名医务人员血液检出艾滋病毒抗体阳性，造成一起艾滋病职业暴露的悲剧。“艾滋惊魂”事件

锐器伤案例山东某院妇产科主任因全身发黄、乏力等去查体，结果是大三阳且转氨酶高达1300多，诊断暴发性肝炎。事后回忆，发病前曾为一大三阳病人手术时，被针刺伤过，当时未在意，没做任何处理！某院一检验科医生给一丙肝患者进行血气分析，不慎被沾有病人血液的针头刺伤，第三个月出现肝炎症状，感染丙肝病毒。

医务人员职业暴露分类①感染性职业暴露（主要指血源性病原体引起的暴露）②放射性职业暴露③化学性（如消毒剂、某些化学药品）职业暴露④其他职业暴露

中国医务人员特别需要防范的一大类感染性疾病

——血源性感染！医务人员的职业风险感染HIV：全球每年至少

1000名医务人员感染HCV、HBV等：触目惊心血源性传播病原体种类：细菌、病毒、真菌等30多种血源传播最多：HIV、HBV、HCV比人们通常想象的要多的多。医务人员面临传播危险最大的血源性传播疾病1、HBV-感染率为6%～30%2、HCV-感染率为3%，医务人员职业暴露风险为1.8%职业暴露的危险性HIV职业暴露感染的危险性发生HIV锐器伤后，感染HIV的平均危险为0.3%黏膜暴露后感染HIV的平均危险为0.09%血液或体液溅到完整皮肤上基本没有危险惧怕常见职业暴露的方式针刺58.4%皮损22.7%黏膜污染11.2%割伤7.7%注：锐器伤是发生职业暴露最主要的途径。职业暴露的人群NaSH2008年监测数据职业暴露常见人群护理人员：在给感染者或病人抽血、注射时，被针头刺伤；或其伤口接触到感染者或病人的血液、含血体液等。职业暴