人機系統(tǒng)常見的事故及其原因

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、熟悉機械設備故障診斷技術。 【教材內(nèi)容】 ： 第三節(jié)機械的安全特性及故障診斷技術 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)品預定使用期間執(zhí)行預定功能和在可預見的誤用時，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)生可預見的非正常情況下任何風險事故時機器是安全的。

2、 （二）機械安全的特性 現(xiàn)代機械安全應具有以下幾方面的特性： 1. 系統(tǒng)性 現(xiàn)代機械的安全應建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學、勞動衛(wèi)生、計算 機等科學技術基礎上，并綜合與系統(tǒng)地運用這些科學技術。 2防護性 通過對機械危險的智能化設計，應使機器在整個壽命周期內(nèi)發(fā)揮預定功能，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

3、機器的操作性能和提高其可靠性。 4整體性 現(xiàn)代機械的安全設計必須全面、 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機械的旋轉零部件， 即兩旋轉件之間或旋轉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 47 7。 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， 做往復直線運動的工作臺或 滑枕等執(zhí)行件撞擊人體； 高速旋轉的工具、 工件及碎片等擊

4、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，從設計到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當、 基礎設計不當、強度計算不準、結構設計不當、操縱控制機構設計不當、 顯示裝置設置不當、 無安全防護裝置以及制造中的加工裝配不當?shù)鹊取?2. 設備磨損或惡化 如裂紋、腐蝕等 使用過程中由于磨損、老化降低了設備的可靠

5、性而產(chǎn)生新的潛在危險因素， 缺陷，但由于未被發(fā)現(xiàn)而“帶病”運轉。 3. 人的不安全行為 有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先識別技術加以防范的。 機械設備故障診斷技術 三、機械設備故障診斷技術 (一)機械設備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷模型 故障診斷是研究機械設備運行狀態(tài)變化的信息, 進而識別、預測和監(jiān)視機械運行狀態(tài)的技術方法。 故障診斷的基本模型如圖4 5所示。圖中St(f)是載荷或應力向量，M(f)是故障機理傳遞函數(shù), H(f)是E

6、(f)和X(f)之間的傳遞函數(shù)。機器 E(f)是異常模式(模型)向量，x(f)是設備狀態(tài)向量, 或設備在正常工作時M/(f) = I其狀態(tài)向量X(f)是由外因St(f)和內(nèi)因H(f)共同決定的，當岀 現(xiàn)異?；蚬收霞碝(f)不為1或St(f)超過正常值。前者稱為結構異常，后者稱為偏離操作規(guī)范 M(f)有關。 之后，X(f)除與外因St(f)和內(nèi)因H(f)有關外，還與載荷超差及故障機理傳遞函數(shù) 而成故轉的昨評價憒* j 5 , (/ J 狀朋向A A (/) 的檢斥評橋授忒 狀的檢ffi 1 1 鋅曲和ai的WEfl*部位度；町*命圧欄； 廉性優(yōu)務*壞的iHfb出定和改稈的方祛 圖4-3故障診斷的

7、基本模型 是設備故障 在設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，設備的狀態(tài)向量是設備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體, 為此就要用傳感器或 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, 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46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個基本步驟: （1）信號檢測。按不同診斷目的選擇最能表征設備狀態(tài)的信號，對該類信號進行全面地檢測，并 將其匯集在一起，形成一個設備工作狀態(tài)信號子集，該子集稱為初始模式向量。 （2）特征提?。ɑ蚍Q信號處理）。將初始模式向

8、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。 *11 故I ttis 乂、 iiS fwr蠟模式）（特檢1式） 狀麝模式J ttWi 圖4-4故障診斷的基本方法 （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）診斷決策。根據(jù)判別結果采取相應的對策。對策主要是指對設備及其工作進行必要的預測和 干預。 （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4-7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 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 般由專門人員進行，他們只是在確定設備已發(fā)生異常

9、的基礎上對異常設備進行處理, 提取故障特 征，識別設備狀態(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 相關性，往往把狀態(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。 故障診斷 燉伸常設餐進廿井tt和 萍業(yè)人員進行*j 牡用曲爭門人甜進打、 淺，曲護士 圖4-5故障診斷與狀態(tài)檢測 （四）振動監(jiān)測與診斷技術 1 .振動定義 物體圍繞其平衡位置做往復運動稱為振動。 按頻率范圍振動可分為低頻振動（flOkHz）。

10、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鍵點。 對于低頻振動，一般要 從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振動診斷中的故障判別標準 機械設備種類繁多，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。為研究設備的老化狀態(tài)、危險程度、重要程度等，必須按照設備各自的情況來確定標 準。 （五）其他故障診斷技術 1油液分析技術 油液分析中，目前應用較多的有光譜油液分析和鐵譜油液分析兩種。 1)

11、光譜分析 進而判斷零件磨損程 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， 度的方法。 物質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 析潤滑油中特定金屬元素的含量。 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 判斷和預測機器系統(tǒng)中零件的磨損情況。 2溫度檢測及紅外線監(jiān)測技術 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

12、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) 紅外線監(jiān)測 物體表面發(fā)射的紅外線與其溫度有關。 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 的熱效應和光電效應轉換成人們能識別的信號。 常用的探測器有熱電探測器、 熱敏探測器和光子 探測器等，相關的儀器有紅外測溫儀、紅外成像儀和紅外攝影機等。 3超聲探傷技術 超聲波是比聲波振動頻率更高的波， 檢測中常用的是 15MHz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)部結構的裂紋、 搭接、夾雜物、 還

13、可以檢查管道中流體的流 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?量、流速以及泄露等。 4表面缺陷探傷技術 1） 磁粉探傷 磁粉探傷的原理是利用鐵磁性試件的導磁性實現(xiàn)的。 鐵磁性物質的導磁性要比空氣的導磁性強得 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 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） 滲透探傷 （ 滲透和上升 ） 。首先將被探傷

14、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） 渦流探傷 當通電線圈接近被測表面時， 導電的試件表面層將產(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出電流。由于渦流與表面狀態(tài)有關，感應電流的大小、 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。 1、 A. B. C. D. 、單選題 : （）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 卷入和擠壓 碰撞 撞擊 接觸傷害 477。 你的答案： 本題分數(shù)： 解 析： 標準答案： a

15、 15.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 0 分 2、油液分析可以用于機器故障診斷，目前應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： 本題分數(shù)： 解 析： 標準答案： b 15.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 二、多選題 : 現(xiàn)代機械安全應具有的特性是： A. 系統(tǒng)性 B. 友善性 C. 本安性 D. 防護性 E. 整體性 3、 ）。 4、 你的答案： 本題分數(shù)： 解 析： 標準答案： a, b, d, e 30.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 .00 分 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 ）。 你的答案： 本題分數(shù)： 解 析： 標準答案： a, b, c, d, e 30.00 分，你答題的情況為 錯誤 所