机械安全技术1-1机器及机械安全概述

1、机械安全技术,机器概述,机械设备是现代生产中各行各业不可缺少的设备，不仅工业生产要用到各种机械，其它行业也不同程度上用到各种机械，它是各行各业解放劳动力、提高生产率的有力工具，也是现代工业的基础。在生产的人机环境系统中，机械与人相比，具有人所不可替代的优点。,Page2,机器的优点,（1）输出功率大，可长期稳定操作，不易疲劳，生产率高。（2）自动化程度高。（3）准确性和速度比人好。（4）灵敏度和反应能力高。（5）耐用性强，可在人不适宜的环境下操作。（6）可靠性高，不会受外界因素的影响。（7）运转速度快，可连续运行。（8）能同时完成多种作业，适应性强。,Page3,Page4,第一节机器的组成,

2、机器：由若干相互联系的零部件按一定规律装配而成，能够完成一定功能的整体，称为机器。,机器是由各种金属和非金属部件组装成的装置，消耗能源，可以运转、做功。它是用来代替人的劳动、进行能量变换、以及产生有用功。机器贯穿在人类历史的全过程中。但是近代真正意义上的“机器”，却是在西方工业革命后才逐步被发明出来。,根据用途的不同，机器可分为,动力机器加工机器运输机器信息机器,机械的分类,动力机器其用途是转换机械能。,原动机,如蒸汽机、内燃机、电动机,换能机,如空气压缩机,机械的分类,加工机器,尺寸形状性质状态,用来改变被加工对象的,如:加工机床轧钢机纺织机包装机等。,运输机器用来搬运物品和人。如汽车、飞机

3、、起重机、运输机。,信息机器其功能是处理信息。例如复印机、打印机、绘图机等。信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。,动力机器加工机器运输机器信息机器,转换机械能完成机械功作功很小,Page11,第一节机器的组成,传统机器都包含如下三个部分：,Page12,第一节机器的组成,传统机器都包含如下三个部分：,Page13,第一节机器的组成,传统机器都包含如下三个部分：,Page14,运动速度的转换,传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。有的机器的普通交流电动机速度是固定的。有的机器执行部分速度低于原动机的转速,需要减速。（也有相反的情

4、况，需要增速）。许多机器还需要执行装置有多种不同的速度。,带、链传动各种齿轮传动减速器,例如自行车链传动,例如汽车、机床的变速器,Page15,运动形式的转换,机器执行部分可能有各种运动形式：,Page16,第一节机器的组成,现代机器的组成,原动部分,传动部分,执行部分,辅助系统,控制系统,Page17,控制系统,前馈控制,反馈控制,控制装置是控制机器的运动及状态的系统。包括操纵器和显示器。,测量运动构件真实运动情况，并将测量结果随时反馈给控制系统,发出指令调节伺服电机的运动,Page18,第一节机器的组成,机械设计的基本安全要求,通过选用适当的设计结构尽可能避免或减小危险；通过减少对操作者涉

5、入危险区的需要，限制人们面临危险。,Page19,5、机械设计的基本安全要求,以操作人员的操作位置所在平面为基准，凡高度在2米之内的所有传动带、转轴、传动轴、联轴节、带轮、齿轮、飞轮、链轮、电锯等危险零部件及危险部位，都必须设置防护装置。机器设备的设计，必须考虑检查和维修的方便性必要时，应随设备供应专用检查，维修工具或装置。为防止运行中的机器设备或零部件超过极限位置，应配置可靠的限位装置。4机器设备应设置可靠的制动装置，以保证接近危险时能有效地制动。,Page20,5、机械设计的基本安全要求,机器设备的气、液传动机械，应设有控制超压、防止泄漏等装置。机器设备在高速运转中易于甩出的部件，应设计防

6、止松脱装置，配置防护罩或防护网等安全装置。机器设备的操作位置高出地面2m以上时，应配置操作台、栏杆、扶手、围板等。,Page21,5、机械设计的基本安全要求,机械设备的控制装置应装在使操作者能看到整个设备的操作位置上，在操纵台处不能看到所控制设备的全部时，必须在设备的适当位置装设紧急事故开关。各类机器设备都必须在设计中采取防噪声措施，使机器噪声低于国家规定的噪声标准。10凡工艺过程中产生粉尘、有害气体或有害蒸气的机器设备，应保证工作场所排放的有害物浓度符合TJ36-70工业企业设计卫生标准和GBJ4-73工业“三废”排放试行标准的有关要求。,Page22,5、机械设计的基本安全要求,11设计机

7、器设备时，应使用安全色。易发生危险的部位，必须有安全标志。安全色和标志应保持颜色鲜明、清晰、持久。12机器设备中产生高温、极低温、强辐射线等部位，应有屏护措施。13有电器的机器设备都应有良好的接地（或接零），以防止触电，同时注意防静电。,6、机械使用的状态,正常工作状态在机器完好的情况下，机器完成预定功能的正常运转过程中，存在着各种不可避免的运动要素，有些可能产生危害后果。非正常工作状态机械的非正常工作状态往往没有前兆，会直接导致事故危害。故障状态有些故障对所涉及的安全功能影响很小。有些故障会导致某种危险状态。非工作状态非工作状态下，机械基本是安全的；但不排除因环境因素导致的危险事故。检修保养

8、状态检修保养作业的特殊性使得容易出现在正常操作下不存在的危险。,7、机械的发展历程概述,古代近代现代,简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。公元前3000年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。,公元一世纪东汉“水排”用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构,晋代“连磨”用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。,中世纪欧洲用脚踏板驱动的加工木棒的车床,中世纪欧洲利用曲轴的研磨机,动力的变革材料的变革加工手段的变革生产模式的变革机构与传动的变革机械理论和设计方法的建立,1765年，瓦特（Watt）发明了蒸汽机。揭开了第一

9、次工业革命的序幕。蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。,古代机械的动力：人力、畜力和水力。动力制约了机械的发展。首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。,蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里采用集中驱动的方式。,蒸汽机时代的纺织工厂,19世纪，第二次工业革命电动机和内燃机发明,与此同时，戴姆勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。,1886年，本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。,莱特兄弟,1903,19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。,18世纪末，现代车床的雏形在英国问世;19世纪中叶

10、,通用机床的各种类型已大体齐备；19世纪末，自动机床、大型机床出现。,社会需求日益增长。20世纪初叶，机械制造进入了大批量生产模式的时代。标志：美国福特汽车的生产,进行大批量生产的要求。,提高生产率的需要。基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。,提高产品质量的需要。基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。,近代机械的发展趋向,要求不断完善已有的机构，并发明出新的机构,例如：18世纪，欧拉（Euler）首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，从而使高速、大功率的机械传动成为可能。,20世纪各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，精密的滚

11、动螺旋传动，机构的创新一直到今天也没有停止。,机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。,计算机的发明科学技术发展史上划时代的大事。,现代机器的出现计算机使机械设计方法面目一新,随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表走上了历史舞台。工业机器人特种机器人,工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。,清洗飞机的机器人,第一汽车制造厂的汽车装配生产线,几种工业机器人,特种机器人：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。,水下扫雷机器人,爬壁机器人

12、,几种特种机器人,军用昆虫机器人,爬缆索机器人,数控车床,数控加工中心,计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。,现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，从这个意义上讲，正如有的学者所说：,“今后的机器都将是机器人”。,20世纪最后30年，计算机应用的普及极大地推动了机械分析与设计方法的革新。计算机计算代替了手工计算法和图解方法。计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅速发展。计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的前所未有的强大手段。整个机械设计的理论和方法焕然一新。现代意义上的机械设计已经根本离不开计

13、算机了。,8、机械安全概述,人类对机械安全的认识阶段1安全的自发认识阶段2安全的局部认识阶段3系统安全的认识阶段4安全系统的认识阶段,1安全的自发认识阶段在自然经济（农业经济）时期，人类的生产活动主要是劳动个体使用手用工具的初级劳动，人们在考虑提高生产力的同时，无形中解决了安全问题。在这个阶段，人类不是专门解决工具的安全问题，而是由于生产技术需要，不自觉地附带解决了安全问题，因而有很大的盲目性。,2安全的局部认识阶段工业革命以后，特别是动力（例如蒸汽机）的发明和广泛使用，大量的机器代替手用工具。但劳动者在使用机器过程中受到的危害大大增加，为了生产不得不考虑安全问题。这时主要针对某种机器设备的局

14、部、个别安全问题，采取专门技术方法去解决。例如，给锅炉装设安全阀，为机器加一个行程限位开关等，从而形成局部解决安全问题的局部专门技术。,3系统安全的认识阶段进入工业化时代，特别是经过第二次世界大战，以制造业为主的工业化时代的到来，使生产技术向复杂化、规模化和高速化方向发展，分工的专业化形成了分属不同部门的生产方式和相对稳定的生产结构系统，对安全问题的局部认识已经很难适应要求，需要从机械整体系统的各个方面去考虑安全问题，形成了在某一生产领域应用的、从属于生产系统并为其服务的系统安全。例如，化工机械安全、建筑机械安全等，其特点是以解决机械事故为目的的安全技术。,4安全系统的认识阶段随着知识经济和信

15、息时代的到来，计算机的应用使生产力进一步解放，市场经济的高度发展，出现了在安全问题上纵横交错的复杂局面。机械已经融入人们生产、生活的各个角落，需要解决的安全问题不仅仅限于一台机械设备或一个生产领域，而要在更大范围、更高层次上，在宏观和微观的结合上全面进行安全工程设计，提出安全要求，进行安全决策。这就要求安全工程技术人员不能就事论事，而是要从更高的认识角度，用安全系统的观念和知识结构武装头脑，去解决机械系统的安全问题。也就是说，解决问题的对象还是机械，这里强调的是解决问题的人的认识角度和思维方法的转变。,9、安全系统理论简介,1系统安全的认识方法2安全系统的认识方法,1系统安全的认识方法系统安全

16、的认识是根据经济生产部门的专业分工，把安全问题分门别类地按物质生产的不同应用领域和生产的不同手段，分成为不同的系统安全，缺乏一个独立的、整体的安全理论把它们有机地结合起来，仅仅局限于附着在某种生产专业技术理论的应用层次上。其根本缺陷是没有从思维方式和认识的源头上解决对安全的认识。,2安全系统的认识方法安全系统是由人、物和物人关系三个基本要素组成的系统集合体。系统中诸要素按内在落逻辑规律，与存在于该系统中的其他要素互相关联，互相制约，互相补充。由于客观世界的复杂性，使系统的组成要素的某些性质表现出随机特性。当安全系统某一要素发生变化时，其他要素也相应地改变，要素关系不断变化输出，并反馈回控制过程

17、的各个环节，使系统及时调整，以适应变化的环境这样一种动态过程。,安全是系统与过程的统一。安全认识就是对安全系统和安全过程的认识。安全系统的结构涉及到系统的内部层次，表现为人、物和物人关系三个基本要素及其相互联系和相互作用；安全系统的功能涉及到该系统与其他事物关系的外部层次，即安全问题与其他事物之间的相互联系和作用。从过程上讲，表现为对生产系统的危险因素识别，安全风险评价与预测，提出安全要求及对策建议直至实现安全效果的全过程。这个过程的特征是过程的执行者不是安全工程专业技术人员本人，而是包括生产系统各个环节的全体成员。,用安全系统的认识方法解决机械安全问题,机械安全是指从人的安全需要出发，在使用机械的全过程的各种状态下，达到使人的身心免受外界因素危害的存在状态和保障条件。机械的安全性是指机器在按预定使用条件下，执行其预定功能，或在运输、安装、调整、维修、拆卸以及报废处理