安全生产技术-(第1章).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2011,年全国注册安全工程师,资格考试辅导讲座,安全生产技术,上海应用技术学院,张兴容,18917351872,12/10/2025,1,考试目的,:,考查专业技术人员运用安全技术和标准,辨识、分析和评价作业场所存在的危险有害因素,采取相应防范技术措施,消除和降低事故风险的能力。,12/10/2025,2,第一章,机械安全技术,12/10/2025,3,基本要求：,运用机械安全相关技术和标准,辨识和分析作业场所存在的机械安全隐患,解决转动、传动和加工等机械安全技术问题；运用安全人机工程学理论和知识,解决人机结合的安全技术问题。,12/10/2025,4,第一节 机械行业安全概要,本节主要内容为,3,种类型、,4,项技术要求、,2,大对策、,5,个要求。,12/10/2025,5,一、机械产品主要类别,机械行业的主要产品种类（,12,类,）：,12/10/2025,6,二、机械设备的危险部位及防护对策,(,一,),机械设备的,危险部位,：,机械设备可造成碰撞、夹击、剪刀、卷入等多种伤害。旋转、直线运动等。,12/10/2025,7,(,二,),机械传动机构防护对策（,P3,）,安全技术措施分类：,直接类,安全技术措施：,设计机器时，消除机器本身的不安全因素；,间接类,安全技术措施：,安装各种安全有效的防护装置，克服使用过程中产生不安全因素；,指导性,安全措施：,安装、使用、维修的安全规定，保证安全作业。,12/10/2025,8,1,齿轮啮合传动的防护,齿轮传动机构必须装置全封闭型的,防护装置。,2,皮带传动机械的防护,(P3),皮带传动机构的,危险部分,：,皮带传动装置的,防护要求,：,12/10/2025,9,3,联轴器等的防护,一切突出于轴面而不平滑的物件,(,键、固定螺钉等,),均增加了轴的危险性。联轴器上突出的螺钉、销、键等均可能给人们带来伤害,。,对联轴器的安全要求,(,P4),12/10/2025,10,三、机械伤害类型及预防对策,(,一,),机械伤害类型,(P4),一类是机械危害，包括,夹挤、碾压、剪切,等，另一类,是非机械伤害,，包括,电气危害、噪声危害、温度危害,等。,机械装置在任何状态下都可能发生危险：,（,1,）正常工作状态。锋利刀具的运转，机械运转的噪声、振动等。,（,2,）非正常工作状态。故障意外，包括故障状态和检修保养状态。如电气开关故障，会产生机械不能停机的危险。,（,3,）非工作状态。机械停止运转处于静止状态时，如由于环境照度不够而导致人员发生碰撞事故等。,机械伤害的主要危险和危害（,p45,）,12/10/2025,11,(,二,),机械伤害预防对策,1,实现机械本质安全,(p 5),2,保护操作者和有关人员安全,(p5),12/10/2025,12,(,三,),通用机械安全设施的技术要求,(P5-6),1,安全设施设计要素,2,机械安全防护装置的,一般,要求,3,对机械设备安全防护罩的技术要求,4,对机械设备安全防护网的技术要求,12/10/2025,13,四、,机械安全设计与机器安全装置,（一）本质安全,本质安全是通过机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除机械危险的一种机械安全方法。,1.,采用本质安全技术,本质安全技术是指利用该技术进行机械预定功能的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可以在预定条件下执行机械的预定功能时满足机械自身的安全要求。,2.,限制机械应力,3.,材料和物质的安全性,应避免采用有毒的材料和物质，应能避免机械本身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和爆炸危险。,12/10/2025,14,4.,履行安全人机工程学,原则,5.,设计控制系统的安全,原则,6.,防止气动和液压系统的危险：,安全阀,7.,预防电气危害：,低电压,12/10/2025,15,（二）失效安全,设计者应该保证当机器发生故障时不出危险。,（三）定位安全,把机器的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全。,（四）机器布置,车间合理的机器安全布局可以使事故明显减少。,12/10/2025,16,（五）机器安全装置,1.,固定安全装置,防止接触机器危险部件的固定的安全装置。,2.,连锁安全装置,只有当安全装置关合时，机器才能运转；而只有当机器的危险部件停止运动时，安全装置才能开启。,3.,控制安全装置,要求机器能迅速地停止运动，只有当控制装置完全闭合时，机器才能开动。,12/10/2025,17,4.,自动安全装置,自动安全装置的机制是把暴露在危险中的人体从危险区域中移开。它仅能使用在有足够的时间来完成这样的动作，仅限于在低速运动的机器上采用。,5.,隔离安全装置,是一种阻止身体的任何部分靠近危险区域的设施，例如固定的栅栏等。,6.,可调安全装置,12/10/2025,18,7.,自动调节安全装置,由于工件的运动而自动开启，当操作完毕后又回到关闭的状态。,8.,跳闸安全装置,在操作到危险点之前，自动使机器停止或反向运动。,9.,双手控制安全装置,这种装置迫使操纵者要用两只手来操纵控制器。,12/10/2025,19,五、机械制造场所,安全技术,(P9-11),(,一,),采光,(,二,),通道,-,厂区主干道和车间安全通道,(,三,),设备布局,(,四,),物料堆放,(,五,),地面状态,12/10/2025,20,第二节、金属切削机床及砂轮机安全技术,主要内容：从第二节到第六节介绍,5,因素、,5,技术,一、金属切削机床的,危险因素,1,机床的危险因素,(p11),2,机床常见事故,(p11),12/10/2025,21,二、金属切削机床的安全技术措施,1.,机床运转常见的异常现象,(6,点,P11-12),温升异常、转速异常、振动和噪声过大、输入输出参数异常。出现撞击声、机床内部缺陷种种现象，都是事故的前兆和隐患。,2.,运动机械,中,易损件,的故障检测,(p12),3.,金属切削机床常见危险因素的,控制措施,(8,点，,p12),三、砂轮机的安全技术要求（,P13-14,）,使用砂轮机的安全要求,1.,禁止侧面磨削。,2.,不准正面操作。,3.,不准共同操作，,2,人共用,1,台砂轮机严格禁止。,12/10/2025,22,第三节 冲压（剪）机械安全技术,(P14-16),一、冲压作业的危险因素（,4,点,P14,）,二、冲压作业安全技术（,3,点,P14-15,）,三、冲压作业的机械化和自动化（,P15-16,）,12/10/2025,23,四、剪板机安全技术措施,类型：,平剪,滚剪,震动剪,机械传动：剪切厚度,小于,10mm,的剪板机,液压传动：,大于,10mm,的,剪板机,操作剪板机时应注意,:,(5,点,P16),12/10/2025,24,第四节、木工机械安全技术,一、,木工机械危险有害因素（,5,点，,P16-17,）,二、木工机械安全技术措施,1.,按照有轮必有罩、有轴必有套和锯片有罩、锯条有套，对各种木工机械配置相应的安全防护装置。,2.,应配置与其机械运转相连接的消声、吸尘或通风装置，以消除或减轻职业危害。,3.,木工机械的刀轴与电器应有安全联控装置。,4.,采用安全送料装置或设置分离刀，防反弹安全屏护装置,5.,专门设置遇事故需紧急停机的安全控制装置,12/10/2025,25,第五节 铸造安全技术,铸造作为一种金属热加工工艺,将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中,待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法。铸造作业一般按造型方法来分类,习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。,12/10/2025,26,一、铸造作业危险有害因素,1.,火灾及爆炸,红热的铸件、飞溅铁水等一旦遇到易燃易爆物品,极易引发火灾和爆炸事故。,2.,灼烫,浇注时稍有不慎,就可能被熔融金属烫伤；经过熔炼炉时,可能被飞溅的铁水烫伤；经过高温铸件时,也可能被烫伤。,3.,机械伤害,铸造作业过程中,机械设备、工具或工件的非正常选择和使用,人的违章操作等,都可导致机械伤害。如造型机压伤,设备修理时误启动导致砸伤、碰伤。,4.,高处坠落,由于工作环境恶劣、照明不良,加上车间设备立体交叉,维护、检修和使用时,易从高处坠落。,5.,尘毒危害,在型砂、芯砂运输、加工过程中,打箱、落砂及铸件清理中,都会使作业地区产生大量的粉尘,因接触粉尘、有害物质等因素易引起职业病。,6.,噪声振动,在铸造车间使用的震实造型机、铸件打箱时使用的震动器,以及在铸件清理工序中，利用风动工具清铲毛刺,利用滚筒清理铸件等都会产生大量噪声和强烈的振动。,7.,高温和热辐射,铸造生产在熔化、浇铸、落砂工序中都会散发出大量的热量,在夏季车间温度会达到,40,或更高,铸件和熔炼炉对工作人员健康或工作极为不利。,12/10/2025,27,二、铸造作业安全技术措施,由于铸造车间的工伤事故远较其他车间为多,因此,需从多方面采取安全技术措施。,(,一,),工艺要求,1.,工艺布置,应根据生产工艺水平、设备特点、厂区场地和厂房条件等,结合防尘防毒技术综合考虑工艺设备和生产流程的布局。,12/10/2025,28,2.,工艺设备,凡产生粉尘污染的定型铸造设备,(,如混砂机、筛砂机、带式运输机等,),制造厂应配置密闭罩,非标准设备在设计时应附有防尘设施。型砂准备及砂的处理应密闭化、机械化。输送散料状干物料的带式运输机应设封闭罩。混砂不宜采用扬尘大的爬式翻斗加料机和外置式定量器,宜采用带称量装置的密闭混砂机。炉料准备的称量、送料及加料应采用机械化装置。,3.,工艺方法,在采用新工艺、新材料时,应防止产生新污染。冲天炉熔炼不宜加萤石。应改进各种加热炉窑的结构、燃料和燃烧方法,以减少烟尘污染。回用热砂应进行降温去灰处理。,4.,工艺操作（,P20-21,）,在工艺可能的条件下,宜采用湿法作业。落砂、打磨、切割等操作条件较差的场合，宜采用机械手遥控隔离作业。,12/10/2025,29,(,二,),建筑要求,铸造车间应安排在高温车间、动力车间的建筑群内,建在厂区其他不释放有害物质的生产建筑的下风侧。,厂房主要朝向宜南北向。厂房平面布置应在满足产量和工艺流程的前提下同建筑、结构和防尘等要求综合考虑。铸造车间四周应有一定的绿化带。,铸造车间除设计有局部通风装置外,还应利用天窗排风或设置屋顶通风器。熔化、浇注区和落砂、清理区应设避风天窗。有桥式起重设备的边跨,宜在适当高度位置设置能启 阔的窗扇。,(,三,),除尘,12/10/2025,30,第六节 锻造安全技术,一、锻造的特点,（,7,点，,P22-23,）,二、锻造的危险有害因素,（,2,点，,P23,）,三、锻造的安全技术措施,（,12,点，,P23-24,）,12/10/2025,31,第七节,安全人机工程基本知识,主要内容：安全人机工程的定义，研究内容，人机系统的类型，机械设计本质安全。,一、定义与研究内容,(,一,),安全人机工程的定义,安全人机工程是运用人机工程学的理论和方法研究“人,-,机,-,环境”系统，并使三者在安全的基础上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门综合性的科学。,12/10/2025,32,(,二,),安全人机工程的主要研究内容,安全人机工程在所研究的诸多因素中，主要是研究人与机器的关系，主要内容包括如下,4,个方面：,分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等,研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以构成不同类型的最佳人机系统。,研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。,12/10/2025,33,分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。,在人机系统中人始终起着核心和主导作用，机器起着安全可靠的保证作用。解决安全问题的根本是实现生产过程的机械化和自动化，让工业机器人代替人的部分危险操作，从根本上将人从危险作业环境中彻底解脱出来，实现安全生产。,12/10/2025,34,（三）人机系统的类型,人机系统主要有两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统；一类为全自动化控制的人机系统。,机械化、半机械化控制的人机系统，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，即控制器主要由人来操作。在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告。,在全自动化控制的人机系统中，以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。,12/10/2025,35,二、机械设计本质安全（,P25-26,）,（一）机械设计本质安全的定义,机械设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除安全隐患的一种机械安全方法。包括在设计中排除危险部件，减少或避免在危险区处理工作需求，提供自动反馈设备并使运动的部件处于密封状态之中等。,12/10/2025,36,（二）机械失效安全,机械设计者应该在设计中考虑到当发生故障时不出危险。,这一类装置包括操作限制开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置，设置把手和预防下落的装置，失效安全的限电开关等。,12/10/2025,37,（三）机械部件的定位安全,把机械的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全的目的。设计者必须考虑到人在正常情况下不会触及到部件，而在某些情况下可能会接触到，例如登着梯子对机械进行维修等情况。,12/10/2025,38,（四）机器的安全布置,在车间内对机器进行合理的安全布局，可以使事故明显减少，布局时要考虑如下因素：,空间：便于操作、管理、维护、调试和清洁。,照明：包括工作场所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止眩目）和为操作机器而需的照明。,管、线布置：不要妨碍在机器附近的安全出入、避免磕绊，有足够的上部空间。保证维修时人员的出入安全。,12/10/2025,39,第八节 人的特性,主要内容：人体的静态与动态测量，测量数据的运用准则。,人的生理因素包括：感觉器官（视觉、听觉）、机能特性（反应时间）、形态特性（人体特征参数）、生理节奏、疲劳等；,人的心理因素包括：心理过程（认识与情感意志）、个性心理（能力、性格、气质与需要、动机）,12/10/2025,40,一、人体测量,为了使各种与人有关的机械、设备、产品等能够在安全的前提下高效工作,就须实现 人,机的最优结合,并使人在使用时处于安全、舒适的状态和无害、宜人的环境之中；现代设计就必须充分考虑人体的各种人机学参数。,(,一,),人体尺寸测量基础（,P26-28,）,12/10/2025,41,(,二,),静态测量,1.,静态测量方法,人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法,用途很广。静态人体测量可采取不同的姿 势,主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。制作衣服时人体尺寸的测量是常见的人体静态测量的方法,这种测量是在被测量者静态地站着或坐着的姿势下进行的。静态测量数据 是动态测量的基础,是设计人机系统不可缺少的参数。,2.,影响人体测量数据的因素（,P30-31,）,12/10/2025,42,(,三,),动态测量,1.,活动空间,要完成一项非常简单的任务,人体也需要某些部位运动,这就要求有足够的空间,即活动空间。人在劳动或运动时,人体空间位置与尺寸时刻在变化,这种变化是动态变化。动态测量就是测定人体动态变化时的数值。静态测量的数据,虽可解决许多产品设计问 题,但人在劳动时,姿势和体位会频繁变化,就需用动态数据进行衡量。,活动空间的分配依赖于许多因素：使用的人群,任务,衣物,设备及作业性质等。所以一般没有固定的规则或模式。例如,一名消防队员在特定宽度的通道攀梯时,就要考虑 他的衣服的不同、携带设备的不同,以及通道内是否还有另外的物体,如灯、其他仪器。在不同的情境要求下,需要不同尺寸的活动空间。,12/10/2025,43,2.,伸展域（,P31-32,）,人在各种状况下工作时都需要有足够的活动空间。在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势；立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸,而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。人在站立并保持脚的站立面不变时,手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。,12/10/2025,44,(,四,),人体测量数据的运用准则,在运用人体测量数据进行设计时,应遵循以下几个准则,:,1.,最大最小准则。该准则要求根据具体设计目的选用最小或最大人体参数。如人体身高常用于通道和门的最小高度设计,为尽可能使所有人,(99%,以上,),通过时不致发生撞头事件,通道和门的最小高度设计应使用高百分位身高数据；而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。,2.,可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应遵循可调性准则,在使用对象群体的,5%-95%,可调。如汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等尺度方向上可调。,12/10/2025,45,3.,平均准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理,但诸如门拉手高、锤子和刀的手柄等,常用平均值进行设计更合理。同理,对于肘部平放高度设计数而言,由于主要是能使手臂得到舒适的休息,故选用第,50,百分位数据较合理,对 于中国人而言,这个高度在,1427.9cm,之间。,4.,使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此,应使用最新的人体数据进行设计。,5.,地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关,设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。,12/10/2025,46,6.,功能修正与最小心理空间相结合准则。国家标准公布的有关人体数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的,测量时不穿鞋。而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此,考虑有关人体尺寸时,必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量,也就是应在人体尺寸上增加适当的着装修正量。所有这些修正量总计为功能修正量。于是,产品的最小功能尺寸可由下式 确定：,S,min,R,f,式中：,S,min,最小功能尺寸,；,R,第,百分位人体尺寸数据,；,f,功能修正量,。,12/10/2025,47,功能修正量随产品不同而异,通常为正值,但有时也可能为负值。通常用实验方法求 得功能修正量,但也可以通过统计数据获得。,另外,为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受,或者为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求,在产品最小功能尺寸上常附加一项增量,称为心理修正量。考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸,可表示为：,S,opm,R,f,p,式中：,S,opm,最小功能尺寸,；,R,第,百分位人体尺寸数据,；,f,功能修正量,；,p,心理修正量,。,心理修正量可用实验方法司求的,一般是通过被试者主观评价表的评分结果进行统计分 析求得心理修正量。,12/10/2025,48,二、人的生理特性,（一）人的感觉与感觉器官,1,视觉,常见的几种视觉现象,视觉损伤与视觉疲劳,视觉的运动规律,12/10/2025,49,2,听觉,听觉的功能有分辨声音的高低和强弱，还可以判断环境中声源的方向和远近。,听觉特性,听觉的掩蔽,3,人的感觉与反应（,P36,）,人们在操纵机械或观察识别事物时，从开始操纵、观察、识别到采取动作，存在一个感知时间过程，即存在一段反应时间。,12/10/2025,50,反应时间,反应时间是指人从机器或外界获得信息，经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间。反应时间是从包括感觉反应时间（从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时间）到开始动作所用时间（信息加工、决策、发令开始执行所用时间）的总和。,由于人的生理心理因素的限制，人对刺激的反应速度是有限的。一般条件下，反应时问约为,0.1,0.5 s,。,对于复杂的选择性反应时间达,1,3 s,，,要进行复杂判断和认识的反应时间平均达,3,5 s,，,具体的带有判别的反应时间,t,可用下式求得：,12/10/2025,51,t=k log,2,(n+1),式中，,k,为常数；,n,为等概率出现的选择对象数；,(n+1),是考虑判明是否出现刺激。,为了保证安全作业，一方面在机器设计中，应使操纵速度低于人的反应速度。另一方面应设法提高人的反应速度。,12/10/2025,52,减少反应时间的途径,一般来说，机器设备的情况、信息的强弱和信息状况等外界条件是影响反映时间的重要因素；而机器的外观造型和操纵机构是否适宜于人的操作要求，以及操作者的生物力学特性等，则是直接影响动作时间的重要因素。,12/10/2025,53,合理地选择感知类型。比较各类感觉的反应时间，发现听觉和知觉反应时间最短，约,0.1,0.2s,，,其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量选用反应时间短的通道去控制和调节机器。,适应人的生理心理要求，按人机工程学原则设计机器。,操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反应速度。,12/10/2025,54,(,二,),人体的特性参数（,P3640,）,1.,人体特性参数,与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数很多，归纳起来有如下,4,类：,静态参数,静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数，也称人体的基本尺度，如人体高度及各部分长度尺寸。,动态参数,动态参数是指在人体运动状态下，人体的动作范围，主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。如手臂、腿脚活动时测得的参数。,12/10/2025,55,生理学参数,生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化，反映人在活动和工作时负荷大小的参数，包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积等。,生物力学参数,生物力学参数主要指人体各部分（如手掌、前臂、上臂、躯干（包括头、颈）、大腿和小腿、脚等）出力大小的参数，如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。,12/10/2025,56,2.,人体劳动强度参数,能量代谢率,耗氧量（,单位,L/min,）,心律（,单位,min,-1,）,劳动强度指数,I,12/10/2025,57,(,三,),疲劳,1.,疲劳的定义,疲劳分为肌肉疲劳,(,或称体力疲劳,),和精神疲劳,(,或称脑力疲劳,),两种。肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象,一般只涉及大脑皮层的局部区域。而精神疲劳则与中枢神经活动有关,它是一种弥散的、不愿意再作任何活动和懒惰的感觉,意味着肌体迫切需要休息。,12/10/2025,58,2.,疲劳产生的原因及消除途经,疲劳的原因,超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动、作业环境不良,、,单调乏味的工作,、,不良的精神因素,、,肌体状况不良以及长期劳逸安排不当等人的生理,、,心理因素及管理方面的因素,都是造成疲劳的原因。另外,机器本身在设计制造时,没有按人机工程学理论设计或设计不周,也是人体过早出现疲劳的原因。,12/10/2025,59,消除疲劳的途径,消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面,：,在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素,；,通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业,；,改善工作环境,科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局,，,合理的温湿度,，,充足的光照等,；,避免超负荷的体力或脑力劳动,，,合理安排作息时间,，,注意劳逸结合等。,3.,疲劳的测定,（,P41,）,4.,单调作业与轮班作业（,P41-43,）,12/10/2025,60,三、人的心理特性（,P4345,）,（一）能力,（二）性格,（三）气质,（四）需要与动机,（五）情绪与情感,（六）意志,12/10/2025,61,第九节 机械的特性,主要内容：机械安全的定义及特性，机械设备故障诊断技术,。,机械的可靠性度量指标，可靠性设计，维修设计,一、机械安全的定义及特性（,P45-46,）,（一）机械安全定义,（二）,机械安全的特性,12/10/2025,62,现代机械安全应具有以下几方面的特性,：,1.,系统性,现代机械的安全应建立在心理,、,信息,、,控制,、,可靠性,、,失效分析,、,环境学,、,劳动卫生,、,计算机等科学技术基础上,并综合与系统地运用这些科学技术。,2.,防护性,通过对机械危险的智能化设计,，,应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能,，,包括误操作时,其机器和人身均是安全的,使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的提高得到不断改善。,12/10/2025,63,3.,友善性,机械安全设计涉及到人和人所控制的机器,它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性,充分发挥人的功能的、提高人机系统效率的安全系统,在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性,并以此改善机器的操作性能和提高其可靠性。,4.,整体性,现代机械的安全设计必须全面、系统地对导致危险的因素进行定性、定量分析和评价,整体寻求降低风险的最优设计方案。,12/10/2025,64,二,、机械设备故障诊断技术,（,P4648,）,(,一,),机械设备状态监测及故障诊断模型,故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息,进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。,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,，,为此就要用传感器或其他检测手段进行状态信号的监测。,12/10/2025,65,(,二,),故障诊断的基本流程及实施步骤,故障诊断,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。,(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。,12/10/2025,66,(,三,),故障诊断,技术（,P47-48,）,故障诊断与状态监测的技术包括振动监测与诊断技术等内容。,12/10/2025,67,三、机械的可靠性设计与维修性设计,（一）可靠性定义及其度量指标（,P4849,）,1.,可靠性定义,所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。,这里所说的规定条件包括所处的环境条件、使用条件、维修条件。,规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，可靠性是时间的函数。,12/10/2025,68,2.,可靠性度量指标,可靠度,可靠度数值应根据具体产品的要求来确定,一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。,12/10/2025,69,故障率,(,或失效率,),故障率是指工作到,t,时刻尚未发生故障的产品,在该时刻后单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数,记为,（,t,），,称为故障率函数。,产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同的,其故障率随时间变化的曲线称为寿命的曲线,也称浴盆曲线,。,12/10/2025,70,平均寿命,(,或平均无故障工作时间,),对非维修产品称平均寿命,其观测值为产品发生失效前的平均工作时间,或所有试验产品都观察到寿命终了时,，,们寿命的算术平均值,对,于维修产品来说,称平均无故障工作时间或平均故障问隔时间,其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时 间与发生故障次数之比。,12/10/2025,71,维修度,维修度是指维修产品发生故障后,在规定条件,(,备件贮备、维修工具、维修方法及维修技术水平等,),和规定时间内能修复的概率,它是维修时间,r,的函数,用,M,（,z,）,表示,称为维修度函数。,有效度,狭义可靠度,R(t),与维修度,M(,),的综合称为有效度,也称广义可靠度。其定义是,对维修产品,在规定的条件下使用,在规定维修条件下修理,在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常状态的概率。,12/10/2025,72,（二）,维修性设计,（,P49-50,）,1.,维修及维修性,所谓维修是指使产品保持在正常使用和运行状态,以及为排除故障或缺陷所采取的一切措施,包括设备运行过程中的维护保养、设备状态监测与故障诊断以及故障检修、调整和最后的验收试验等直至恢复正常运行等一系列工作。简言之,为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施叫做维修。,维修性是指对故障产品修复的难易程度,即在规定条件和规定时间内,完成某种产品维修任务的难易程度。,12/10/2025,73,2.,产品结构的维修性设计,维修性设计是指产品设计时,设计师应从维修的观点出发,保证当产品一旦出故障,能容易地发现故障,易拆、易检修、易安装,即可维修度要高。维修度是产品的固有性质,它属于产品固有可靠性的指标之一。维修度的高低直接影响产品的维修工时、维修费用,影响产品的利用率。,维修性设计中应考虑的主要问题有可达性、零组部件的标准化和互换性等内容。,12/10/2025,74,3.,可靠性设计与维修性设计的关系,可靠性设计和维修性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。前者着重从保证产品的工作性能出发,力求不出故障或少出故障,是解决本质安全问题,在方案设计和结构设 计阶段就设法消除危险与有害因素,；,后者则是从维修的角度考虑,一旦产品发生故障,其本身就能自动及时发现故障,并且显示故障或发出警报信号,并能自动排除故障或中止故,障,。,12/10/2025,75,第十节 人机作业环境,一、光环境（,P50-52,）,二、色彩环境（,P52-53,）,三、微气候环境（,P53-57,）,12/10/2025,76,第十一节 人机系统,主要内容：人机信息及能量交换系统模型、人机系统人机功能分配、人机系统可靠性计算、人机系统可靠性设计基本原则。,12/10/2025,77,一、人机信息及能量交换系统模型,人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中,首先是人的感觉器官,(,眼、耳等,),从显示装置上感受到机器及环境作用 于人的信息,经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策,然后命令运动器官,(,手或脚,),向机器的控制器发出控制信息,即操纵机器相应的执行机构,(,手柄或按钮等,),完成各种相虚的运动机能,(,移动或转动,),且将控制的效果反映在显示器上,构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此,人机系统完成了一次功能循环。,12/10/2025,78,二,、人机功能分配,（,P5860,）,在人机系统中,人与机完成各自的功能,只有二者合理配合,协调一致,才能使人机 系统达到最佳效果。为此,需要深入了解和研究人机各自的特征,进行比较,扬长避短,充分发挥各自的特长。,(,一,),人在人机系统中的主要功能,人在人机系统中主要有,3,种功能,:,12/10/2025,79,(1),传感功能。通过人体感觉器官的看、听、摸等感知外界环境的剌激信息,如物体,、,事件、机器、显示器、环境或工作过程等,将这些刺激信息作为输入传递给人的中枢神经。,(2),信息处理功能。大脑对感知的信息进行检索、加工、判断、评价,然后做出决策。,(3),操纵功能。将信息处理的结果作为指令,指挥人的行动,即人对外界的刺激作出反应,如操纵控制器、使用工具、处理材料等,最后达到人的预期目的,如机器被开动运转、零件被加工成形、机器的故障已被排除、缺陷零件已被修复或者更换等。,12/10/2025,80,(,二,),人机特性的比较,人体本身就是一部复杂的、特殊的机器。人与机器的特性包括许多内容,但就从人机系统中信息及能量的接受、传递、转换过程来讲,我们可以归纳为以下,4,个方面来比较,即信息感受、信息处理和决策、操作反应、工作能力等,。,人优于机器的能力主要有：信号检测、图像识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性等；机械优于人的能力主要有反应、操作速度快，精确性高，输出功率大，耐久力强，重复性好，短期记忆，能同时完成多种操作、演绎推理以及能在恶劣环境下工作等。,12/10/2025,81,（三）人机功能分配原则,人机功能合理分配的原则：笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件差的工作适合机器来做。,研究、决策、指令和程序的编排、检查、维修、故障处理及应付不测等工作，适合于人来承担。,12/10/2025,82,三、人机系统可靠性计算,（,P6063,）,（一）系统中人的可靠性计算,式中：,a,1,输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；,a,2,判断可靠度，考虑进行判断时失误；,a,3,输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关；,12/10/2025,83,式中,r(t,),连续性操作人的基本可靠度；,t ,连续工作时间；,l,(t,)t,时间内人的差错率。,12/10/2025,84,式中,N,总动作次数；,n,失败动作次数；,p,概率符号。,12/10/2025,85,式中,b,1,作业时间系数；,b,2,作业操作频率系数；,b,3,作业危险度系数；,b,4,作业生理和心理条件系数；,b,5,作业环境条件系数；,(1-,r,),作业的基本失效概率或基本不可靠度。,12/10/2025,86,（二）人机系统的可靠性计算,式中,R,S,人机系统可靠度；,R,H,人的操作可靠度；,R,M,机器设备可靠度。,12/10/2025,87,1.,两人监控人机系统的可靠度,(1),异常状况时,，,相当于两人并联,，,可靠度比一人控制的系统增大了,，,这时操作者切断电源的可靠度为,RHb,(,正确操作的概率,),：,12/10/2025,88,R,Hb,=1-,（,1,-R,1,）(1-R,2,),(2),正常状况时,，,相当于两人串联,，,可靠度比一人控制的系统减小了,，,即产生误操作的概率增大了,，,操作者不切断电源的可靠度为,RHc,险,(,不产生误动作的概率,):,R,Hc,=,R,1,R,2,从监视的角度考虑,，,首要问题是避免异常状况时的危险,即保证异常状况时切断电源的可靠度,而提高正常状况下不误操作的可靠度则是次要的,因此这个监控系统是可行的。所以两人监控的人机系统的可靠度,Rsr,为,:,12/10/2025,89,异常情况时,Rs,r,=1,一,(1-,R,1,)(1-R,2,)R,M,正常情况时,Rs,r,=,R,Hc,R,M,=,R,1,R,2,R,M,12/10/2025,90,2.,多人表决的冗余人机系统可靠度,上述两人监控作业是单纯的并联系统,所以正常操作和误操作两种概率都增加了,而由多数人表决的人机系统就可以避免这种情况。若由几个人构成控制系统,当其中,f,个人的控制工作同时失误时,系统才会失败,我们称这样的系统为多数人表决的冗余人机系统。设每个人的可靠度均为,R,则系统全体人员的操作可靠度,RHn,为,:,r-1,RHn,=,C,n,（,1R,）,R,1,i=0,12/10/2025,91,式中,C,n,一,n,个人中有,i,个人同意时事件数,C,n,=n,!/i!(n-I,)!,且规定,C,n,=1。,多数人表决的冗余人机系统可靠度的计算公式为,:,r-1,R,Hn,=,C,n,（,1R,）,R,1,R,M,i=0,12/10/2025,92,3.,控制器监控的冗余人机系统可靠度,设监控器的可靠度为,R,MK,则人机系统的可靠度,R,sk,为,:,R,sk,=,1-(1-,R,MK,R,H,),(1-,R,H,),R,M,4