機械安全技術(shù)機器及機械安全概述

機械安全技術(shù)機器及機械安全概述第1頁/共61頁機器概述機械設(shè)備是現(xiàn)代生產(chǎn)中各行各業(yè)不可缺少的設(shè)備，不僅工業(yè)生產(chǎn)要用到各種機械，其它行業(yè)也不同程度上用到各種機械，它是各行各業(yè)解放勞動力、提高生產(chǎn)率的有力工具，也是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)的人機環(huán)境系統(tǒng)中，機械與人相比，具有人所不可替代的優(yōu)點。

第2頁/共61頁機器的優(yōu)點（1）輸出功率大，可長期穩(wěn)定操作，不易疲勞，生產(chǎn)率高。（2）自動化程度高。（3）準確性和速度比人好。（4）靈敏度和反應(yīng)能力高。（5）耐用性強，可在人不適宜的環(huán)境下操作。（6）可靠性高，不會受外界因素的影響。（7）運轉(zhuǎn)速度快，可連續(xù)運行。（8）能同時完成多種作業(yè)，適應(yīng)性強。第3頁/共61頁第一節(jié)機器的組成機器：由若干相互聯(lián)系的零部件按一定規(guī)律裝配而成，能夠完成一定功能的整體，稱為機器。機器是由各種金屬和非金屬部件組裝成的裝置，消耗能源，可以運轉(zhuǎn)、做功。它是用來代替人的勞動、進行能量變換、以及產(chǎn)生有用功。機器貫穿在人類歷史的全過程中。但是近代真正意義上的“機器”，卻是在西方工業(yè)革命后才逐步被發(fā)明出來。第4頁/共61頁根據(jù)用途的不同，機器可分為動力機器加工機器運輸機器信息機器機械的分類第5頁/共61頁動力機器其用途是轉(zhuǎn)換機械能。其他形式的能量機械能原動機如蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機換能機機械能其他形式的能量如空氣壓縮機機械的分類第6頁/共61頁加工機器尺寸形狀性質(zhì)狀態(tài)用來改變被加工對象的如:加工機床軋鋼機紡織機包裝機等。第7頁/共61頁運輸機器用來搬運物品和人。如汽車、飛機、起重機、運輸機。第8頁/共61頁信息機器其功能是處理信息。例如復(fù)印機、打印機、繪圖機等。信息機器雖然也作機械運動，但其目的是處理信息，而不是完成有用的機械功，因而其所需的功率甚小。第9頁/共61頁動力機器加工機器運輸機器信息機器轉(zhuǎn)換機械能完成機械功作功很小第10頁/共61頁第一節(jié)機器的組成傳統(tǒng)機器都包含如下三個部分：原動部分傳動部分執(zhí)行部分常稱為原動機，是機器的動力來源。常用：電動機、內(nèi)燃機、液壓缸和氣動缸，以各種電動機的應(yīng)用最為普遍。第11頁/共61頁第一節(jié)機器的組成傳統(tǒng)機器都包含如下三個部分：處于整個傳動路線的終端，按照工藝要求完成確定的運動，是直接完成機器功能的部分。執(zhí)行裝置隨機器的用途不同而不同，它屬于各種專業(yè)機械課程研究的內(nèi)容。原動部分傳動部分執(zhí)行部分第12頁/共61頁第一節(jié)機器的組成傳統(tǒng)機器都包含如下三個部分：將原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行裝置，并實現(xiàn)運動速度和運動形式的轉(zhuǎn)換。運動速度的轉(zhuǎn)換運動形式的轉(zhuǎn)換原動部分傳動部分執(zhí)行部分第13頁/共61頁運動速度的轉(zhuǎn)換傳動裝置解決原動機速度和執(zhí)行裝置速度不匹配的問題。有的機器的普通交流電動機速度是固定的。有的機器執(zhí)行部分速度低于原動機的轉(zhuǎn)速,需要減速。（也有相反的情況，需要增速）。許多機器還需要執(zhí)行裝置有多種不同的速度。帶、鏈傳動各種齒輪傳動減速器例如自行車鏈傳動例如汽車、機床的變速器第14頁/共61頁運動形式的轉(zhuǎn)換機器執(zhí)行部分可能有各種運動形式：一般的原動機作回轉(zhuǎn)運動變速回轉(zhuǎn)往復(fù)擺動往復(fù)移動間歇運動特定軌跡轉(zhuǎn)換運動形式的各種機構(gòu)

第15頁/共61頁第一節(jié)機器的組成現(xiàn)代機器的組成原動部分傳動部分執(zhí)行部分輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)第16頁/共61頁控制系統(tǒng)原動裝置傳動裝置執(zhí)行裝置控制裝置檢測執(zhí)行裝置的運動輸出由程序給定運動規(guī)律前饋控制反饋控制控制裝置是控制機器的運動及狀態(tài)的系統(tǒng)。包括操縱器和顯示器。測量運動構(gòu)件真實運動情況，并將測量結(jié)果隨時反饋給控制系統(tǒng)發(fā)出指令調(diào)節(jié)伺服電機的運動第17頁/共61頁第一節(jié)機器的組成機械設(shè)計的基本安全要求

——通過選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計結(jié)構(gòu)盡可能避免或減小危險；——通過減少對操作者涉入危險區(qū)的需要，限制人們面臨危險。第18頁/共61頁5、機械設(shè)計的基本安全要求以操作人員的操作位置所在平面為基準，凡高度在2米之內(nèi)的所有傳動帶、轉(zhuǎn)軸、傳動軸、聯(lián)軸節(jié)、帶輪、齒輪、飛輪、鏈輪、電鋸等危險零部件及危險部位，都必須設(shè)置防護裝置。機器設(shè)備的設(shè)計，必須考慮檢查和維修的方便性必要時，應(yīng)隨設(shè)備供應(yīng)專用檢查，維修工具或裝置。

為防止運行中的機器設(shè)備或零部件超過極限位置，應(yīng)配置可靠的限位裝置。4機器設(shè)備應(yīng)設(shè)置可靠的制動裝置，以保證接近危險時能有效地制動。

第19頁/共61頁5、機械設(shè)計的基本安全要求機器設(shè)備的氣、液傳動機械，應(yīng)設(shè)有控制超壓、防止泄漏等裝置。

機器設(shè)備在高速運轉(zhuǎn)中易于甩出的部件，應(yīng)設(shè)計防止松脫裝置，配置防護罩或防護網(wǎng)等安全裝置。機器設(shè)備的操作位置高出地面2m以上時，應(yīng)配置操作臺、欄桿、扶手、圍板等。

第20頁/共61頁5、機械設(shè)計的基本安全要求機械設(shè)備的控制裝置應(yīng)裝在使操作者能看到整個設(shè)備的操作位置上，在操縱臺處不能看到所控制設(shè)備的全部時，必須在設(shè)備的適當(dāng)位置裝設(shè)緊急事故開關(guān)。

各類機器設(shè)備都必須在設(shè)計中采取防噪聲措施，使機器噪聲低于國家規(guī)定的噪聲標準。

10凡工藝過程中產(chǎn)生粉塵、有害氣體或有害蒸氣的機器設(shè)備，應(yīng)保證工作場所排放的有害物濃度符合TJ36-70《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》和GBJ4-73《工業(yè)“三廢”排放試行標準》的有關(guān)要求。

第21頁/共61頁5、機械設(shè)計的基本安全要求11設(shè)計機器設(shè)備時，應(yīng)使用安全色。易發(fā)生危險的部位，必須有安全標志。安全色和標志應(yīng)保持顏色鮮明、清晰、持久。12機器設(shè)備中產(chǎn)生高溫、極低溫、強輻射線等部位，應(yīng)有屏護措施。13有電器的機器設(shè)備都應(yīng)有良好的接地（或接零），以防止觸電，同時注意防靜電。

第22頁/共61頁6、機械使用的狀態(tài)正常工作狀態(tài)在機器完好的情況下，機器完成預(yù)定功能的正常運轉(zhuǎn)過程中，存在著各種不可避免的運動要素，有些可能產(chǎn)生危害后果。非正常工作狀態(tài)機械的非正常工作狀態(tài)往往沒有前兆，會直接導(dǎo)致事故危害。故障狀態(tài)有些故障對所涉及的安全功能影響很小。有些故障會導(dǎo)致某種危險狀態(tài)。非工作狀態(tài)非工作狀態(tài)下，機械基本是安全的；但不排除因環(huán)境因素導(dǎo)致的危險事故。檢修保養(yǎng)狀態(tài)檢修保養(yǎng)作業(yè)的特殊性使得容易出現(xiàn)在正常操作下不存在的危險。第23頁/共61頁7、機械的發(fā)展歷程概述

機械的發(fā)展歷程

機械設(shè)計及理論的發(fā)展歷程古代近代現(xiàn)代第24頁/共61頁簡單機械：杠桿、車輪、滑輪、斜面、螺旋等。公元前3000年，在修建金字塔的過程中，就使用了滾木來搬運巨石。阿基米德用螺旋將水提升至高處，那就是今天的螺旋式輸送機的始祖。遠古時代第25頁/共61頁公元一世紀東漢“水排”用水力鼓風(fēng)煉鐵，其中應(yīng)用了齒輪和連桿機構(gòu)古代中國第26頁/共61頁

晉代

“連磨”用一頭牛驅(qū)動八臺磨盤，其中應(yīng)用了齒輪系。第27頁/共61頁中世紀歐洲

用腳踏板驅(qū)動的加工木棒的車床第28頁/共61頁中世紀歐洲

利用曲軸的研磨機第29頁/共61頁近代：18世紀中葉－20世紀中葉動力的變革材料的變革加工手段的變革生產(chǎn)模式的變革機構(gòu)與傳動的變革機械理論和設(shè)計方法的建立第30頁/共61頁近代—動力的變革1765年，瓦特（Watt）發(fā)明了蒸汽機。揭開了第一次工業(yè)革命的序幕。蒸汽機給人類帶來了強大的動力，各種由動力驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)機械—紡織機、車床等，如雨后春筍般出現(xiàn)。古代機械的動力：人力、畜力和水力。動力制約了機械的發(fā)展。首先是動力的變革推動了機械的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。第31頁/共61頁蒸汽機無法實現(xiàn)小型化，所以在當(dāng)時的工廠里采用集中驅(qū)動的方式。蒸汽機時代的紡織工廠蒸汽機皮帶天軸皮帶生產(chǎn)機械2皮帶生產(chǎn)機械1皮帶生產(chǎn)機械3……第32頁/共61頁19世紀，第二次工業(yè)革命電動機和內(nèi)燃機發(fā)明為汽車、飛機的出現(xiàn)提供了可能性。電力代替了蒸汽。集中驅(qū)動被拋棄了，每臺機器都安裝了獨立的電動機。第33頁/共61頁

與此同時，戴姆勒也發(fā)明出了他的第一輛四輪汽車。1886年，本茨發(fā)明的汽油發(fā)動機為動力的三輪車被授予專利。第34頁/共61頁萊特兄弟1903第35頁/共61頁19世紀中葉，發(fā)明了煉鋼法，從那時一直到現(xiàn)在，鋼鐵始終是制造機械最主要的材料。18世紀末，現(xiàn)代車床的雛形在英國問世;19世紀中葉,通用機床的各種類型已大體齊備；19世紀末，自動機床、大型機床出現(xiàn)。近代—材料的變革近代—加工手段的變革近代—生產(chǎn)模式的變化社會需求日益增長。20世紀初葉，機械制造進入了大批量生產(chǎn)模式的時代。標志：美國福特汽車的生產(chǎn)第36頁/共61頁進行大批量生產(chǎn)的要求。近代—機構(gòu)與傳動的變革

提高生產(chǎn)率的需要?；趧恿Φ淖兏?，大幅度提高機器的速度成為可能。機器速度的提高是幾百年來未曾停遏的發(fā)展趨勢。高速化自動化精密化提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要?；诩庸に降奶岣?，提高機器的精度成為可能。近代機械的發(fā)展趨向要求不斷完善已有的機構(gòu)，并發(fā)明出新的機構(gòu)第37頁/共61頁例如：18世紀，歐拉（Euler）首次提出采用漸開線作為齒輪的齒廓，從而使高速、大功率的機械傳動成為可能。20世紀各種大傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊的新型傳動，高速的步進機構(gòu)，精密的滾動螺旋傳動，

………

機構(gòu)的創(chuàng)新一直到今天也沒有停止。第38頁/共61頁機器的發(fā)展，呼喚著機械的理論和設(shè)計方法。牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立則為此準備了理論基礎(chǔ)。近代—機械理論和設(shè)計方法的建立第39頁/共61頁現(xiàn)代：20世紀中葉－

計算機的發(fā)明

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科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上劃時代的大事?，F(xiàn)代機器的出現(xiàn)計算機使機械設(shè)計方法面目一新第40頁/共61頁現(xiàn)代：機器人的出現(xiàn)

隨著計算機和伺服電機的出現(xiàn)，機器人作為現(xiàn)代機器的代表走上了歷史舞臺。工業(yè)機器人特種機器人

工業(yè)機器人：在工業(yè)生產(chǎn)中越來越廣泛地應(yīng)用。用于搬運、裝配、焊接、噴漆、鑿巖等工作。第41頁/共61頁清洗飛機的機器人隧道鑿巖的機器人第一汽車制造廠的汽車裝配生產(chǎn)線幾種工業(yè)機器人第42頁/共61頁特種機器人：在潛水、管道修理、外科手術(shù)、生物工程、軍事、星際探索等領(lǐng)域應(yīng)用，承擔(dān)著許多由人的直接操作無法完成的工作。第43頁/共61頁水下掃雷機器人爬壁機器人幾種特種機器人

軍用昆蟲機器人爬纜索機器人第44頁/共61頁數(shù)控車床

數(shù)控加工中心計算機控制系統(tǒng)和伺服電機被引入到傳統(tǒng)機器中來，使其組成、面貌和功能發(fā)生了革命性的變化。第45頁/共61頁現(xiàn)代機器向主動控制、信息化和智能化方向發(fā)展，從這個意義上講，正如有的學(xué)者所說：“今后的機器都將是機器人”。第46頁/共61頁現(xiàn)代：機械理論和設(shè)計方法面目一新

20世紀最后30年，計算機應(yīng)用的普及極大地推動了機械分析與設(shè)計方法的革新。計算機計算代替了手工計算法和圖解方法。計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元法、動態(tài)設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法迅速發(fā)展。計算機不僅是大大地提高了計算速度，而且已成為機械分析與設(shè)計的前所未有的強大手段。整個機械設(shè)計的理論和方法煥然一新。

現(xiàn)代意義上的機械設(shè)計已經(jīng)根本離不開計算機了。

第47頁/共61頁8、機械安全概述人類對機械安全的認識階段

1．安全的自發(fā)認識階段

2．安全的局部認識階段

3．系統(tǒng)安全的認識階段

4．安全系統(tǒng)的認識階段第48頁/共61頁1．安全的自發(fā)認識階段

在自然經(jīng)濟（農(nóng)業(yè)經(jīng)濟）時期，人類的生產(chǎn)活動主要是勞動個體使用手用工具的初級勞動，人們在考慮提高生產(chǎn)力的同時，無形中解決了安全問題。在這個階段，人類不是專門解決工具的安全問題，而是由于生產(chǎn)技術(shù)需要，不自覺地附帶解決了安全問題，因而有很大的盲目性。

第49頁/共61頁2．安全的局部認識階段

工業(yè)革命以后，特別是動力（例如蒸汽機）的發(fā)明和廣泛使用，大量的機器代替手用工具。但勞動者在使用機器過程中受到的危害大大增加，為了生產(chǎn)不得不考慮安全問題。這時主要針對某種機器設(shè)備的局部、個別安全問題，采取專門技術(shù)方法去解決。例如，給鍋爐裝設(shè)安全閥，為機器加一個行程限位開關(guān)等，從而形成局部解決安全問題的局部專門技術(shù)。

第50頁/共61頁3．系統(tǒng)安全的認識階段

進入工業(yè)化時代，特別是經(jīng)過第二次世界大戰(zhàn)，以制造業(yè)為主的工業(yè)化時代的到來，使生產(chǎn)技術(shù)向復(fù)雜化、規(guī)?；透咚倩较虬l(fā)展，分工的專業(yè)化形成了分屬不同部門的生產(chǎn)方式和相對穩(wěn)定的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，對安全問題的局部認識已經(jīng)很難適應(yīng)要求，需要從機械整體系統(tǒng)的各個方面去考慮安全問題，形成了在某一生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用的、從屬于生產(chǎn)系統(tǒng)并為其服務(wù)的系統(tǒng)安全。例如，化工機械安全、建筑機械安全等，其特點是以解決機械事故為目的的安全技術(shù)。

第51頁/共61頁4．安全系統(tǒng)的認識階段

隨著知識經(jīng)濟和信息時代的到來，計算機的應(yīng)用使生產(chǎn)力進一步解放，市場經(jīng)濟的高度發(fā)展，出現(xiàn)了在安全問題上縱橫交錯的復(fù)雜局面。機械已經(jīng)融入人們生產(chǎn)、生活的各個角落，需要解決的安全問題不僅僅限于一臺機械設(shè)備或一個生產(chǎn)領(lǐng)域，而要在更大范圍、更高層次上，在宏觀和微觀的結(jié)合上全面進行安全工程設(shè)計，提出安全要求，進行安全決策。這就要求安全工程技術(shù)人員不能就事論事，而是要從更高的認識角度，用安全系統(tǒng)的觀念和知識結(jié)構(gòu)武裝頭腦，去解決機械系統(tǒng)的安全問題。也就是說，解決問題的對象還是機械，這里強調(diào)的是解決問題的人的認識角度和思維方法的轉(zhuǎn)變。第52頁/共61頁9、安全系統(tǒng)理論簡介1．系統(tǒng)安全的認識方法2．安全系統(tǒng)的認識方法

第53頁/共61頁1．系統(tǒng)安全的認識方法

系統(tǒng)安全的認識是根據(jù)經(jīng)濟生產(chǎn)部門的專業(yè)分工，把安全問題分門別類地按物質(zhì)生產(chǎn)的不同應(yīng)用領(lǐng)域和生產(chǎn)的不同手段，分成為不同的系統(tǒng)安全，缺乏一個獨立的、整體的安全理論把它們有機地結(jié)合起來，僅僅局限于附著在某種生產(chǎn)專業(yè)技術(shù)理論的應(yīng)用層次上。其根本缺陷是沒有從思維方式和認識的源頭上解決對安全的認識。第54頁/共61頁2．安全系統(tǒng)的認識方法安全系統(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)，互相制約，互相補充。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。第55頁/共61頁