电梯检验员培训之三：电梯检验机械与电气基础3

,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,涉有争议 恕不翻录,*,主讲人,：,许志沛,Email:,西南交通大学 机械工程学院,全国电梯检验员资格培训课程(成都) 机械与电气基础知识(3) (上课时，请将 改至振动或静音！),涉有争议 恕不翻录,1,液压传动,1.5.1,液压传动概述,1.5.2,液压元件,1.5.2.1,液压泵和液压马达,(1p),1.5.2.2 液压缸,(3p),1.5.2.3,方向控制阀,(3p),1.5.2.4 压力控制阀,1.5.2.5 流量控制阀,1.5.2.6 其它特殊用途阀,1.5.2.7 液压辅助元件,1.5.3,液压基本回路,涉有争议 恕不翻录,2,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.2 液压缸,(3-1),液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，,主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。,1,活塞式液压缸,活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。,（,1,）单活塞杆液压缸。,活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图。,(a),无杆腔进油,(b),有杆腔进油,(c),差动连接。,（,2,）双杆活塞液压缸,双活塞杆液压缸的,活塞两端都带有活塞,杆，分为缸体固定和,活塞杆固定两种安装,形式。,涉有争议 恕不翻录,3,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.2 液压缸,(3-2),2,柱塞式液压缸,活塞式液压缸的应用非常广泛，但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高，当行程较长时，加工难度大，使得制造成本增加。,液压电梯所用的液压缸并不要求双向控制，柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。,如图,1.74 ,，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。,柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。,涉有争议 恕不翻录,4,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.2 液压缸,(3-3),2,柱塞式液压缸,活塞式液压缸的应用非常广泛，但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高，当行程较长时，加工难度大，使得制造成本增加。,液压电梯所用的液压缸并不要求双向控制，柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。,如图,1.74 ,，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。,柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。,伸缩式液压缸的特点是：,活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。,（,a,）双作用单杆缸 （,b,）柱塞缸 （,c,）双作用伸缩缸,涉有争议 恕不翻录,5,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.3,方向控制阀,(3-1),液压控制阀（简称液压阀）是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同动作的要求。,液压系统都由一定功能的基本液压回路组成，而液压回路主要是由各种液压控制阀按一定需要组合而成。,对实现相同目的的液压回路，由于选择的液压控制阀不同或组合方式不同，回路的性能也不同。,1,单向阀,单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。,单向阀又称止回阀，它使液体只能沿一个方向通过。,单向阀可用于液压泵的出口，防止系统油液倒流；,用于隔开油路间的联系，防止油路相互干扰；也可用作旁通阀，与其它类型液压阀相并联， 构成组合阀。,涉有争议 恕不翻录,6,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.3,方向控制阀,(3-2),1,单向阀,对单向阀的主要性能要求是：油液向一个方向通过时压力损失要小；反向不通时密封性要好；动作灵敏，工作时无撞击和噪声。,液控单向阀是允许液流向一个方向流动，反向开启则必须通过液压控制来实现的单向阀。液控单向阀可用作二通开关阀，也可用作保压阀，用两个液控单向阀还可以组成“液压锁”。,(a).,单向阀工作原理；,(b).,单向阀详细符号；,(c).,单向阀简化符号,涉有争议 恕不翻录,7,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.3,方向控制阀,(3-3),2 换向阀,利用阀芯和阀体间相对位置不同来变换不同管路间通断关系，实现接通、切断或改变液流的方向的阀类。,换向阀按阀的结构形式、操纵方式、工作位置数和控制的通道数的不同，可分为各种不同的类型。,按阀结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。,按阀的操纵方式：手动、机动、电磁、液动、,电液动,和气动式等,按阀的工作位置数和控制通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。,滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。,O,型,H,型,涉有争议 恕不翻录,8,液压传动,1.5.1,液压传动概述,1.5.2,液压元件,(14p),1.5.2.1,液压泵和液压马达,1.5.2.2 液压缸,1.5.2.3,方向控制阀,1.5.2.4 压力控制阀,(1p),1.5.2.5 流量控制阀,(2p),1.5.2.6 其它特殊用途阀,(1p),1.5.2.7 液压辅助元件,(3p),1.5.3,液压基本回路,涉有争议 恕不翻录,9,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.4 压力控制阀,1,、,溢流阀,根据“并联溢流式压力负反馈”原理设计的液压阀称为溢流阀。,其符号见图,1.70(b),。,溢流阀主要用途：,（1）调压和稳压。,如在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。,（2） 限压。,用作安全阀，系统正常工作时，,溢流阀,呈关闭,，仅在系统压力其调定压力时开启溢流，对系统起过载保护作用。,溢流阀特征：阀与负载并联，溢流口接油箱，用进口压力负反馈,根据结构不同，溢流阀可分为直动型和先导型两类。,2,减压阀。,根据“串联减压式压力负反馈”原理设计的液压阀称,为减压阀。,减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路油液压力，,常用于夹紧、控制、润滑等油路中。,减压阀特征：,阀与负载串联，调压弹簧腔有外,接泄油口，用出口压力负反馈。,减压阀有直动型和先导型。其符号见图,1.79,。,涉有争议 恕不翻录,10,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.5 流量控制阀,(2-1),1节流阀,节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀；将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。,节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，,即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。,节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所,致,的速度不稳定，仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。,节流阀的结构和职能符号如图,1.80,和图（,c,）所示。,2,调速阀。根据“流量负反馈”原理设计的流量阀称为调速阀。,按“串联减压式”和“并联溢流式”差别，分为减压调速阀和溢流调速阀，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。,调速阀和节流阀用于液压系统的作用基本相同，与定量泵、溢流阀组成调速系统。调节节流阀开口面积就可调节执行件运动速度。,节流阀适于一般节流调速系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统，也可用于容积节流调速回路。其符号见图。,涉有争议 恕不翻录,11,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.5 流量控制阀,(2-2),3分流阀,分流阀又称同步阀，它是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称,。,分流阀的作用是使液压系统中由同一个油源向两个以上执行元件供应相同的流量（等量分流），或按一定比例向两个执行元件供应流量（比例分流），,以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。,集流阀的作用,：,从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量,，以实现其间的速度同步或定比关系。,分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。,它们的图形符号如图1.82 所示。,(a),分流阀；,(b),集流阀；,(c),分流集流阀,涉有争议 恕不翻录,12,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.6 其它特殊用途阀,前,面介绍的,方向阀、压力阀、,流量阀,均是普通液压阀,，此外还有一些特殊的液压阀，如比例阀、插装阀和伺服阀等。,电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。,它与,手动调节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能提高液压系统参数的控制水平；与电液伺服阀相比，电液比例控制阀在某些性能方面稍差一些，但它结构简单、成本低，所以它广泛用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制、但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统，如液压电梯。,电液比例控制阀的构成，相当于在普通液压阀上，装上一个比例电磁铁以替代原有的控制部分。图,1.83,为比例电磁铁的构简图。,根据用途和工作特点的不同，电液比例控制阀可以分为电液比例压力阀、电液比例流量阀和电液比例方向阀三大类。,用比例电磁铁取代节流阀或调速阀的手调装置，以输入电信号控制节流口开度，可连续或按比例地远程控制其输出流量，实现执行元件速度调节。,图是电液比例调速阀结构原理及符号。,涉有争议 恕不翻录,13,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.7 液压辅助元件,(3-1),1滤油器,液压油中含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性降低。系统中安装一定精度的滤油器是保证液压系统正常工作的必要手段。,过滤器过滤精度是指滤芯能滤除最小杂质颗粒的大小，以直径,d,公称尺寸表示，按精度分为粗过滤器,(,d,100m),、普通过滤器,(,d,10m),、精过滤器,(,d,5m),和特精过滤器,(,d,1m),。,按滤芯的材料和结构形式，滤油器分为网式、线隙式，纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤油器等。,按滤油器位置不同，可分为吸滤器，压滤器和回油过滤器，顾及泵自吸性，吸油滤油器多为粗滤器。滤油器符号见图,1.85(a),。,（,a,）滤油器（,b,）囊式蓄能器（,c,）活塞蓄能器（,d,）油箱,涉有争议 恕不翻录,14,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.7 液压辅助元件,(3-2),2蓄能器,蓄能器将液压系统的压力油储存，需要时重新放出。主要作用,为,（1）作辅助动力源,。,间歇工作或实现周期性动作循环的液压系统中，蓄能器可把液压泵输出的多余压力油储存。系统需要时，由蓄能器释放,，,可减少液压泵额定流量，从而减小电机功率消耗，降低液压系统温升。,（2）系统保压或作紧急动力源,。,对执行元件长时间不动作，而要保持恒定压力系统，可用蓄能器来补偿泄漏，从而使压力恒定。对某些系统要求当泵发生故障或停电时，执行元件应继续完成必要的动作时，需要有适当容量的蓄能器作紧急动力源。,（3）吸收系统脉动，缓和液压冲击,。,蓄能器吸收系统压力突变时的冲击，如液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，液压缸突然运动或停止；也能吸收液压泵工作时的流量脉动所引起的压力脉动，相当于油路中的平滑滤波（在泵出口处并联一个反应灵敏而惯性小的蓄能器）。,如图,1.86,所示蓄能器通常有重力式，弹簧式和充气式等几种。,常用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器。蓄能器符号见图（,b,）、图（,c,）。,涉有争议 恕不翻录,15,液压传动,1.5.2,液压元件,1.5.2.7 液压辅助元件,(3-3),3油箱,油箱基本功能：,储存工作介质；散发系统工作中的热量；分离油液中混入的空气；沉淀污染物及杂质。,(,d,),。,按油面是否与大气相通，分为开式油箱与闭式油箱。,开式油箱用于一般液压系统；闭式油箱用于水下和高空无稳定气压的场合,。,4管件,。,包括管道、管接头和法兰等，,它,保证油路连通，便于拆卸、安装,。,根据工作压力、安装位置确定管件连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径,。,1）管道,。,如,钢管，紫铜管，尼龙管，塑料管，橡胶管,。,2）管接头,。,管道和管道，管道和其它元件可拆卸的连接件。,管接头与其它元件间可采用普通细牙螺纹连接或锥螺纹连接。,管接头分硬管接头和胶管接头。硬管接头有扩口式管接头、卡套式管接头和焊接式管接头三种，胶管接头有扩口式和扣压式两种。,5,热交换器。液压系统的工作温度一般保持在,3050C,之内，最高不超过,65C,，最低不低于,15C,。,若液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须安装冷却器；反之，如环境温度太低，无法使液压泵启动或正常运转，就须安装加热器。,涉有争议 恕不翻录,16,液压传动,1.5.1 液压传动概述,1.5.2,液压元件,1.5.3,液压基本回路,1.5.3.1,方向控制回路,(1p),1.5.3.2,压力控制回路,(1p),1.5.3.3 速度控制回路,(2p),1.5.3.4 多缸控制回路,(1p),涉有争议 恕不翻录,17,液压传动,1.5.3,液压基本回路,一个完善的液压系统是由基本回路组成。所谓液压基本回路是由一些液压装置（元件）组成的，用来实现特定功能的典型回路。,液压基本回路很多，只介绍常见的液压基本回路：,方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和多缸控制回路等。,1.5.3.1,方向控制回路,液压系统中用来控制执行元件的启动、停,止或改变运动方向的回路，称方向控制回路。,常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回,路和制动回路。,图所示为采用二位三通电磁换向阀的,单作用缸换向回路。,图示位置，电磁铁断电，,换向阀右位接入系统，活塞在重力的作用下,向下运动；,当电磁铁通电，换向阀左位接入,系统，压力油液经换向阀进入液压缸下腔，,活塞向上运动。,涉有争议 恕不翻录,18,液压传动,1.5.3,液压基本回路,1.5.3.2,压力控制回路,图,1.88,单级调压回路,压力控制回路是利用压力控制阀控制整个液,1-,先导式溢流阀；,压系统或局部油路的压力，以使执行元件获得,2-,节流阀,所需的力或力矩的回路,。,常用：调压、增压、卸荷、减压、平衡、保,压和泄压等多种。,调压回路是调定或限制液压系统的最高工作,压力或使执行机构在工作的不同阶段实现多级,压力变换。一般由溢流阀实现此功能。,图所示为单级调压回路，属基本调压回,路。,节流阀调节液压缸速度时，溢流阀始,终开启溢流，此时泵的出口压力便稳定在溢流,阀调定压力上。调节溢流阀，便可调节泵的,供油压力。,涉有争议 恕不翻录,19,液压传动,1.5.3,液压基本回路,1.5.3.3 速度控制回路,(2-1),液压系统中，用来控制和调节执行元件运动速度的回路，称为速度控制回路。包括调速回路、快速运动回路和速度换接回路。,执行元件主要是液压缸和液压马达，其工作速度或转速与输入流量及其几何参数有关,。,不考虑泄漏和油液可压缩性下，,液,压缸的运动速度,v=q/A,，液压马达的转速,n,M,=q/,V,M,。,式中，,q,为输入液压缸或液压马达的流量；,A,为液压缸的有效作用面积；,V,M,为液压马达的排量。,改变输入液压缸和液压马达的流量,q,，或改变缸有效面积,A,和马达的排量,V,M,，,都可实现调速。,对液压缸，改变面积,A,较困难，一般用改变流量,q,来调速。,对液压马达，若是定量液压马达，因其结构已确定，只能改变流量,q,来调速；若是变量液压马达，既可改变输入流量,q,，又可改变排量,V,M,来调速。改变输入流量，既可用流量控制阀来调节，也可用变量泵来调节。,涉有争议 恕不翻录,20,液压传动,1.5.3,液压基本回路,1.5.3.3 速度控制回路,(2-2),常用调速回路有节流调速、容积调速和容积节流调速。,用定量泵供油时，用流量控制阀改变进入或流出执行元件的流量来实现调速的回路称为节流调速回路。,根据流量阀在回路位置不同，节流调速回路有进油路节流调速回,路、回油路节流调速回路和旁油路节,流调速回路三种形式。,图所示为进油路节流调速回路。,在该回路中，节流阀串联在液压泵和,执行元件（液压缸）之间，从泵输出的,油液经节流阀进入液压缸的工作腔，推,动活塞运动。,调节节流阀的通流截面积，,即可调节进入液压缸的流量,q,，从而,调节液压缸的运动速度,v,，多余的油液,q,经溢流阀流回油箱。适于轻载或负,载变化不大，以及速度不高的场合。,涉有争议 恕不翻录,21,液压传动,1.5.3,液压基本回路,1.5.3.4 多缸控制回路,液压传动系统中，,若单,油源给多个液压缸供油，各液压缸会因回路压力、流量相互影响而动作上受牵制，因此，须用特殊的回路来实现预定动作要求。这类回路常见的有顺序动作回路、同步动作回路和互不干扰回路等。,顺序动作回路的功用是使各液压缸严格按照预定顺序依次动作。按控制方式的不同，分为压力控制和行程控制两种。,压力控制是利用油路本身压力变化来使液压缸按顺序动作的控制,方式。主要由顺序阀或压力继电器来实现。,图1.90为采用顺序阀的顺序动作回路。,当换向阀2左位接入回路，压力油进入液,压缸4左腔，使活塞向右运动，完成动作。,这项动作完成后，系统中的压力升高到顺序,阀调定压力，顺序阀6开启，压力油进入,液压缸5左腔，使活塞向右运动，完成动作,。,当换向阀2右位接入回路，压力油进入,液压缸5右腔，完成动作。之后，系统中,压力升高，压力油打开顺序阀3进入液压缸,4右腔，完成动作。,涉有争议 恕不翻录,22,主讲人,：,许志沛,Email:,西南交通大学 机械工程学院,全国电梯检验员资格培训课程(成都) 机械与电气基础知识(3) (上课时，请将 改至振动或静音！) 课间休息10分钟,涉有争议 恕不翻录,23,第,1,章,机械专业基础,1.1,工程力学,1.2,工程材料,机械传动,机械连接,液压传动,1.6,机械安全,第,2,章 电气专业基础,2.1,电工电子基础,2.2,电机拖动和自动控制基础,2.3,电气安全,涉有争议 恕不翻录,24,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状,（,3p,）,1.6.1.2 机械安全标准分类,1.6.1.3 三类标准之间的关系,1.6.1.4,机械安全的设计通则,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,涉有争议 恕不翻录,25,1.6,机械安全,本节主要介绍目前,国际上机械安全的基础标准、概念和控制风险的基本方法，以方便大家更好地理解电梯的风险控制。,本节所述的机械（machinery）或机器（machine）是指由若干个零、部件连接构成，配备动力系统，并具有特定应用目的的组合，其中至少有一个零件或部件是可运动的。,机械也包括为了同一应用目的，将其安排、控制得像一台完整机器那样发挥功能的若干台机器组合。电梯就是一台典型的机械。,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状,为实现欧洲市场统一，消除各国间因安全标准不一造成贸易壁垒，,20,世纪,80,年代，欧共体,(,现为欧盟,),就机械安全立法和标准化出台了一系列政策，以,1985,年,技术协调与标准化新方法,影响最大。,它明确规定：,机械指令提出了机械产品投放市场前必须达到的健康和安全基本要求，并委托欧洲标准化机构欧洲标准化委员会,(CEN),、欧洲电工标准化委员会,(CENELEC),制定机械安全标准，即“协调标准”。,目前，欧洲标准化组织已围绕机械指令,(,覆盖自动扶梯和自动人行道,),建立了,50,余个相关的标准化技术委员会，涉及电气、震动、声学、人类工效学等多个领域，以及,600,多项机械安全协调标准。此外欧盟还有电梯指令、载人索道指令、承压设备指令等专业机械有关的指令和相应的协调标准。,涉有争议 恕不翻录,26,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状（,3-2,）,国际标准化组织,(ISO),制定标准的首要目的是通过相关标准，减少机械对人员造成的伤害，消除技术壁垒，促进国际贸易。,ISO,的宗旨是在世界范围内促进标准化工作的发展，以利于国际物资交流和互助，并扩大知识、科学、技术和经济方面的合作。,ISO,的主要任务是制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作，与其他国际性组织合作研究有关标准化问题。,1991,年，,ISO/TC199,国际标准化组织机械安全技术委员会正式成立，其发展前期，与欧洲标准化技术委员会合作，通过把欧洲标准转化成,ISO,标准，来消除国际间机械安全的技术贸易壁垒。,目前，,ISO,标准中，其中机械安全标准占,240,余项。除,TC199,机械安全标准外，还涉及到如：,TC23,（拖拉机、农林机械）、,TC39,（机床）、,TC27,（纺织机械）、,TC86,（制冷、空调器）、,TC92,（防火安全设施）、,TC96,（起重机）、,TC101,（连续机械搬运设备）、,TC108,（机械震动、冲击）、,TC110,（工业车辆）、,TC117,（工业风机）、,TC118,（压缩风动机械）等制定的标准。,涉有争议 恕不翻录,27,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状（,3-3,）,我国的机械安全标准分为国家标准、行业标准、地方标准以及企业标准,4,级。,改革开放以来，国内陆续定制了一系列的机械安全的国家、行业标准，如,GB4064-83,电气设备安全设计导则,、,GB5083-85,生产设备安全卫生设计总则,等基础性机械安全标准，,专业机械安全标准涉及到木工机械、铸造机械、石化机械、矿山机械等行业。,但这些标准具体制定期间，由于其主管部门不一致，导致其标准不能很好的协调互助，甚至一些国家标准与行业标准内容重叠或技术内容冲突，这在很大程度上影响着机械安全标准的执行。,随着,1994,年正式成立“全国机械安全标准化技术委员会”（,SAC,TC208,）的成立，此现象已经得到逐步改善。,SAC,TC208,的成立也是我国机械安全的新突破，它将我国的机械安全随同国际机械安全标准分为了,3,类，即,A,类、,B,类、,C,类，这不仅方便机械安全标准的相互作用，且避免了重复标准的出现，更利于各标准间的相互协调。,虽然机械安全国际标准来源于欧洲国家，但标准中的理念和方法被世界各国所认同，,例如：,ISO12100,、,ISO14121,等系列机械安全标准已被欧盟以外的很多国家采用。同时，根据国情，各国又以这几项基础标准为核心，制定了大量的相关安全标准。,我国在,1985,年制定,GB5083-85,生产设备安全卫生设计总则,时就采用了当时德国的直接安全技术措施,本质安全性能和间接安全技术措施,安全防护装置，以及指示性安全技术措施等理念。,涉有争议 恕不翻录,28,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状,1.6.1.2 机械安全标准分类,（,1/2p,）,1.6.1.3 三类标准之间的关系,（,1/2p,）,1.6.1.4,机械安全的设计通则（,1p,）,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,涉有争议 恕不翻录,29,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.1,机械安全标准化发展现状,1.6.1.2 机械安全标准分类,（,1/2p,）,1.6.1.3 三类标准之间的关系,（,1/2p,）,1.6.1.4,机械安全的设计通则（,1p,）,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,涉有争议 恕不翻录,30,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.2 机械安全标准分类,机械安全标准一般可分为基础安全标准（A类）、通用安全标准（B类）和机械安全标准（C类）三类。,ISOTC199、CENTC的机械安全标准体系的结构如下：,A类标准给出适于所有机械的基本概念，设计原则和一般特征,B 类标准涉及机械的一种安全特征或使用范围较宽的安全装置；,B1类，特定安全特征,(,如安全距离、表面温度、噪声,),标准；,B2类，安全装置（如双手操控装置、联锁装置、压敏装置、防护装置）标准。,C 类标准（专业机械安全标准）对一种特定的机器或一组机器规定出详细安全要求的标准。,1.6.1.3 三类标准之间的关系,当C类标准的内容与A类标准或者其他B类标准的一个或多个技术规定不一致时，以C类标准的技术规定为准。,涉有争议 恕不翻录,31,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.1.4 机械安全的设计通则,IS012100,是“机械安全的设计通则”。,IS012100: 2010,（,GB/T15706-2012,）,机械安全设计通则：风险评估与风险减小,，代替,GB/T15706.1-2007,机械安全基本概念与设计通则 第,1,部分：基本术语和方法,、,GB/T15706.2-2007,机械安全基本概念与设计通则第,2,部分：技术原则,和,GB/T16856.1-2008,机械安全风险评价第,1,部分：原则,三个标准。,该标准的主要目的是为设计者提供总体框架和决策指南，使机械在其开发阶段能够设计出在预定使用范围内具备安全性的机器。,这份标准以及,IS0,相关的系列机械安全标准，应该是全球最权威的机械安全标准。,IS0,的系列机械安全标准应该纳入培训课程或手册中，以便机械的设计者、监督管理人员掌握基本概念和控制风险的设计方法，防止将不合理的风险留给机器的使用者。,涉有争议 恕不翻录,32,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.2,机械安全有关的重要概念,（,4p,）,1.6.2.1 安全,（,1p,）,1.6.2.2,保护措施,1.6.2.3,本质安全设计措施,1.6.2.4,安全防护,1.6.2.5,使用信息,1.6.2.6,安全防护装置,(1p),1.6.2.7,安全功能,1.6.2.8,危险失效,1.6.2.9,共因失效,1.6.2.10,共模失效,1.6.2.11,系统失效,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,涉有争议 恕不翻录,33,1.6,机械安全,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.2.1 安全safety,ISO/IECGuide 51:1999标准中安全问题导则,给出” 安全” 的定义,：,安全是没有不可接受的风险。,ISO/IEC Guide 51:1999指出在标准化工作中处理“安全”涉及到范围广泛的技术领域和重要的产品、流程和服务；随着进入市场的产品、流程和服务的日益复杂，需把安全作为高优先级别考虑；,没有绝对安全，即使采用了充分的保护措施，总有一些风险存在，这就是,该,导则定义的残余风险,(,最新标准为：剩余风险,),，产品、过程或服务只能是相对的安全。把风险降到可接受的水平就是安全没有不可接受的风险。,可接受风险是,以,理想的绝对安全和产品、,过程或服务与需满足的要求间权衡来确定的,。这包括用户利益、适当目标、成本效益、社会有关惯例等。例如：楼梯,坡,度太大易跌跤，,坡,度太小占太多空间，楼梯,坡,度必须在安全和经济,间做选择,，要选择多数人能够接受,、,绝大多数使用者不容跌跤的,坡,度。,随着社会的发展，还要不断评估可接受风险水平，特别是在技术和知识发展中，可能有经济可行的改进方案，使得产品、过程或服务的使用过程中风险更小。风险是否可被接受，又跟社会生产力水平，人们对安全认可程度，社会接受水平等,有关，在安全的研究中，发达国家是走在前列的。,剩余风险应该小于可以接受的风险，剩余风险是由风险评估的迭代过程（风险分析和风险评价）和风险减少中取得。,涉有争议 恕不翻录,34,1.6,机械安全,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.2.2,保护措施,protective measure,用于实现风险减小的措施。这些措施由下列人员实施：,设计者,(,本质安全设计，安全防护和补充保护措施、使用信息,),使用者,(,安全工作程序、监督、工作许可制度，提供和使用附加安全防护装置，使用个体防护装备，培训,),。,1.6.2.3,本质安全设计措施,inherently safe design measure,通过改变机器设计或工作特性，而不是使用防护装置或保护装置来消除危险或减小与危险相关的风险的保护措施。,1.6.2.4,安全防护,safeguarding,使用安全防护装置保护人员的保护措施，使人员远离那些不能合理消除的危险或者通过本质安全设计措施无法充分减小的风险。,安全防护装置包括防护装置和保护装置。,1.6.2.5,使用信息,information for use,由信息载体（如文本、文字、标记、信号、符号、图表）组成的保护措施，可单独或组合使用这些载体向使用者传递信息。,涉有争议 恕不翻录,35,1.6,机械安全,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.2.6,安全防护装置,1,防护装置,（如外壳、护罩、盖、屏、门和封闭式防护装置）,设计为机器的组成部分，用于提供保护的物理屏障。,注,1,：防护装置可以：,单独使用。对于活动式防护装置，只有“闭合”时才有效，对于固定式防护装置，只有处于“牢固的固定就位”才有效。,与带或不带防护锁定的联锁装置结合使用。在这种情况下，无论防护装置处于什么位置都能起到防护作用。,注,2,：根据防护装置结构，可称作外壳、护罩、盖、屏、门和封闭式防护装置。,防护装置类型：固定式、活动式、可调式、联锁、带防护锁定的联锁和带启动功能的联锁防护装置等。,2,保护装置,protective device,防护装置以外的安全防护装置。,保护装置类型：联锁装置、使能装置、保持,-,运行控制装置、双手操纵装置、敏感保护设备、有源光电保护装置、机械抑制装置、限制装置、有限运动控制装置等。,涉有争议 恕不翻录,36,1.6,机械安全,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.2.7,安全功能,safety function,失效后会立即造成风险增加的机器功能。,1.6.2.8,危险失效,failure to danger,由机械或其动力源产生的并且会增加风险的任何失灵。,1.6.2.9,共因失效,common cause failure,由单一事件引发的不同产品的失效，这些失效不互为因果。,1.6.2.10,共模失效,common mode failure,以相同故障模式为特征的产品失效。,注：,因共模失效可能由不同原因引起，因此不宜将共模失效与共因失效混淆。,1.6.2.11,系统失效,（,GB/T16855.1 2008/ISO13849.1 2006,）,原因确定的失效，只有对设计或制造过程、操作规程、文档或其他相关因素修改后，才有可能排除这种失效，矫正性维护通常不能消除系统失效原因。,涉有争议 恕不翻录,37,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.3.1,风险评估,(1/2p),1.6.3.2,设计阶段风险减小过程,(1.5p),1.6.3.3 本质安全设计措施,(1p),1.6.4 功能安全,涉有争议 恕不翻录,38,1.6,机械安全,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.3.1,风险评估,风险评估包括风险分析和风险评价两个阶段，如图。,1.,风险分析包括：（,1,）机器各种限制的确定。,（,2,）危险识别。,与每人工作经验和对问题理解有关，有相当的主观性，这也是该方法没广泛使用的重要原因之一。建议要充分利用现有相关或类似的技术法规和,C,类标准的要求识别风险，实际上每条技术法规和,C,类标准的要求都针对相应风险，并可能是经多次教训才理解的风险。,风险要素见图。,（,3,）风险估计。,2.,风险评价：,（,1,）,符合法规和,C,类标准的要求，没有相关法规和标准的，参照部件的要求或其他类似的要求；,（,2,）,在现有技术和条件下，评价风险是否已经充分减少。,1.6.3.2,设计阶段风险减小过程,(),通过消除危险或减小下述决定风险的因素，可实现风险减小。,1,所考虑危险产生伤害的严重程度；,2,伤害发生的概率。,所有预定用于达此目标保护措施应按“三步法”不断改进。,涉有争议 恕不翻录,39,1.6,机械安全,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.3.2,设计阶段风险减小过程,“三步法”,(,图,1.91),第一步：本质安全设计措施,本质安全设计措施通过适当选择机器的设计特性和或暴露人员与机器的交互作用，消除危险或减小相关的风险。这一步是不采用安全防护或补充保护措施等保护措施而消除危险的唯一阶段。,第二步：安全防护和或补充保护措施,考虑到预定使用和可合理预见的误用，如果通过本质安全设计措施消除危险或充分减小与其相关的风险实际不可行，则可使用经适当选择的安全防护和补充保护措施来减小风险。,第三步：使用信息,尽管采用了本质安全设计措施、安全防护和补充保护措施，但风险仍然存在时，则应在使用信息中明确剩余风险。该信息应包括但不限于下列内容：,符合机械使用人员或其他暴露于机械有关危险人员的预期能力使用机械的操作程序；,详细描述使用该机械推荐的安全操作方法和相关培训要求,；,足够的信息，包括对该机械生命周期不同阶段剩余风险警告,涉有争议 恕不翻录,40,1.6,机械安全,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.3.3 本质安全设计措施,本质安全设计措施是风险减小过程的第一步，也是最重要的步骤。因为尽管所采取的保护措施作为机器固有特征可能是有效的，但是经验表明，即使设计得再好的安全防护也可能失效或被破坏，使用信息也有可能不被遵循。,本质安全设计措施是指通过适当选择机器的设计特性和或暴露人员与机器的交互作用来消除危险或减小风险。,注：如果仅通过本质安全设计措施不足以减小风险时，可采用实现减小风险目标的安全防护和补充措施,(,三步法,),。,本质安全设计措施包括：,（1）几何因素和物理特性的考虑,（2）考虑机械设计的通用技术知识,（3）适用技术的选择,（4）采用直接机械作用原则,（,5,）稳定性的规定 （,6,）维修性的规定,（,7,）遵循人类工效学原则 （,8,）电气危险,（,9,）气动与液压危险 （,10,）对控制系统应用本质安全设计措施,（,11,）最大程度降低安全功能失效的概率,（,12,）通过设备的可靠性限制暴露于危险,（,13,）通过加载（装料）卸载（卸料）操作的机械化或自动化限制暴露于危险,（,14,）将设定和维护点的位置放在危险区之外来限制暴露于危险,涉有争议 恕不翻录,41,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,1.6.4.1 功能安全概述,(3p),1.6.4.2 IEC62061 与ISO13849 两个系列标准比较,(1p),1.6.4.3 功能安全在电梯和汽车等工业的应用,涉有争议 恕不翻录,42,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.1 功能安全概述,(3-1),功能安全是通过合适的技术和管理措施，把安全相关系统的整体风险控制在要求的目标之内。,随着技术和人们认知的发展，发现由于设备设计不合理、系统失效或者故障、安全相关元器件、零部件的失效或故障、软件的问题导致的设备故障引发的危险开始越来越频繁地出现，有时甚至会造成巨大的人员及财产损失，,已不,容忽略,。,如2011年7月23日发生在浙江温州，由北京开往福州D301次列车与杭州开往福州D3115次列车追尾，造成40人死亡、172人受伤，直接经济损失近2亿元的特别重大铁路交通事故就是一起因列控中心设备（区间列车运行实时状态和调度信号系统）存在严重设计缺陷等原因造成的责任事故。,还有,1979,年,3,月,28,日发生在,美国,宾夕法尼亚州,萨斯,奎哈河三哩岛核电站的严重放射性物质泄漏事故事故等。,涉有争议 恕不翻录,43,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.1 功能安全概述,(3-2),从根本上避免风险，不再仅是防护问题，而需从产品设计、元器件的选择、软件验证等根本上来解决。,这就提出功能安全这个概念,。,就是,也可把功能安全理解为机械安全功能的可靠性，安全功能包括所有减少风险的保护措施，功能安全用于描述安全相关系统执行其安全功能的能力。,但由于标准等的发展需有过程，目前功能安全比较成熟的风险控制方法主要是在机械的控制系统,(,电气/电子/可编程电子安全系统,),方面。,而其他方面，包括大量的本质安全措施、非电气/电子/可编程软件的安全保护装置等还需要依靠大量的c类专业机械安全标准进行风险控制。,安全相关系统就是机器的安全功能有关的系统，最为关键的是控制系统有关安全部件。,依据ISO（EN）13849.1（GB/T16855.1）机械安全控制系统有关安全部件、IEC（EN）62061机器安全电气/电子/可编程电子控制系统的功能安全、 IEC61508（GBT 20438）电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全等标准，已经做了大量机器风险的控制工作,。,涉有争议 恕不翻录,44,1.6,机械安全,1.6.4 功能安全,1.6.4.1 功能安全概述,(3-3),IEC61508电气/电子/可编程电子安全系统功能安全功能安全定义,：,“,功能安全是与受控设备,及其控制系统有关的整体安全组成部分,，它取决于安全相关系统、其他技术安全相关系统和外部风险降低设施功能的正确执行”,IEC61508 所述的功能安全保证包括两部分:,失效识别和安全完整性水平。,1. 失效识别。失效就是功能单元失去实现其功能的能力。,一些功能是根据所达到的行为规定的，在执行功能时，某些特定行为是不允许的，这些行为的出现就是失效。,失效可能是随机失效，,这种失效通常由于硬件装置的耗损所致。也可能是系统失效，这在硬件和软件中都可能出现。,失效识别就是要分辨出不同部件的各种失效原因，估算出系统失效概率。,2.,安全完整性水平（,SIL,）。,一种离散的水平，用于规定分配给安全系统的安全功能的安全完整性要求，安全系统的安全完整性水平越高，安全系统实现所要求的安全功能失败的可能性就越低。,IEC61508,规定系统有,4,种安全完整性水平，,SIL4,是最高，,SIL1,是最低。,由上述可见，,功能安全是设备安全的一部分，其主要是从相关的控制系统考虑，着重避免由于受控设备及其相关系统在故障或者失效情况下导致的风险，,而对非电控的风险，如锋利毛边、高温表面、噪声、辐射等导致的危险，这里并没有做考虑，需参见其他相关标准中的要求。,涉有争议 恕不翻录,45,1.6,机械安全,1.6.1,机械安全标准,1.6.2,机械安全有关的重要概念,1.6.3 风险评估和风险减少策略,1.6.4 功能安全,1.6.4.1 功能安全概述,(3p),1.6.4.2 IEC62061 与ISO13849 两个系列标准比较,(1p),1.6.4.3 功能安全在电梯和汽车等工业的应用,涉有争议 恕不翻录,46,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.2 IEC62061与ISO13849两个系列标准比较,首先从标准的出处来看，IEC62061 是IEC（国际电工委员会）颁布的标准，主要是对安全相关的电气、电子、可编程电子控制系统的功能安全要求， IEC62061 是从IEC61508 发展出来的；而ISO13849 是ISO（国际标准化组织）颁布的标准，主要是对控制系统的安全相关部分的要求，EN ISO13849.12008 是从ISO 13849.11999（EN 954-1）发展出来的。两者是不同的组织依据不同的架构和考虑颁布的标准,。,其次，IEC62061主要参考IEC61508的第二、第三部分，也就是软、硬件开发的部分，所以，IEC62061更适合用来评估比较复杂的电子系统，其根据相关计算得出每个控制通道的PFH（每小时的危险失效概率）将元件或者系统分为了三个SIL等级，即SIL1级，SIL2级，SIL3级，但其只是针对电子电气系统。,ISO13849基本上还是传承了EN14121及EN954的基本原则，侧重于分析控制电路的结构，按照电路结构，将电路分成B, 1, 2, 3, 4共5个类别，再辅以适当MTTF 值和DC 值，来达到预期的PL（performance level）等级a, b, c, d, e 这5个等级，而且其中还涵盖了液压和气动元件的分析。,涉有争议 恕不翻录,47,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.2 IEC62061 与ISO13849 两个系列标准比较,ISO为电梯/自动扶梯/自动人行道安全相关应用中的可编程电子系统的设计和开发、维修和改造活动制定了或正在制定以下三份标准：,ISO22201-1 2009电梯安全相关应用中的可编程电子系统的设计与开发,ISO22201-2自动扶梯/自动人行道安全相关应用中的可编程电子系统的设计和开发,ISO22201-3电梯/自动扶梯/自动人行道安全相关应用中的可编程电子系统：维修和改造活动,越来越多的控制单元具备与安全相关的功能。在机电一体化过程中，软件的使用也日益普遍。安全系统功能的不断升级和提高也伴随着更多的安全风险。为了降低由于安全问题而导致的召回，,越来越多的厂商开始重视,设备的功能安全,。,涉有争议 恕不翻录,48,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.2 IEC62061 与ISO13849 两个系列标准比较,在产品设计阶段，如何采用技术手段来规避潜在风险，已成为了企业迫切需要解决的问题。,汽车行业已经将功能安全管理，扩展到功能安全管理体系，并依据IEC 61508和ISO 26262标准对功能安全管理的要求、功能安全评估的要求以及管理和评估工作中所需文件的要求，以单独的安全项目和整个公司以及其组织架构整合起来的方式，开展功能安全管理体系审核，并且开展功能安全工程师培训工作。,除电梯和汽车以外，IEC61508功能安全系列标准,族,如图1.94所示。涉及到各种专业多个领域，并且有不断扩大的趋势，值得关心机械安全的同行关注。,机械安全问题将伴随着机械的使用永远存在，作为从事机械安全的电梯检验人员，很有必要了解当今机械安全的基础标准、概念和控制风险的基本方法，以便更好地理解电梯的风险控制。,涉有争议 恕不翻录,49,1.6,机械安全,1.6.4,功能安全,1.6.4.2 IEC62061 与ISO13849 两个系列标准比较,由此可,见,，,若,只有断路器，接触器，继电器形成开关，按钮,、,急停等组成的简单设备控制系统，使用ISO13849来对其安全电路进行评估，会比较方便。,但如果其中使用了未做过安全评估的集成电路和软件，ISO13849就不如IEC62061适用。,所以，一般来讲，对复杂程度低的机械设备进行功能安全评估时，一般采用ISO13849；而对于复杂程度高的机械设备进行功能安全评估时，一般采用IEC6261。,1.6.4.3 功能安全在电梯和汽车等工业的应用,GB16899-2011,(,EN115-1:2008 + A1:2010,),和将颁布的GB7588,(,EN81-20/50,),标准，将可编程电子技术引入到电梯与扶梯的安全控制。,可编程电子技术引到安全控制后，好处是智能化、舒适度、,远程诊断与监控等现代技术,，带来极大机遇与可能性,；也带来复杂性,(,电子部件、软件,),、安全性,(,功能安全,),挑战。,涉有争议 恕不翻录,50,主讲人,：,许志沛,Email:,西南交通大学 机械工程学院,全国电梯检验员资格培训课程(成都) 机械与电气基础知识(3) (上课时，请将 改至振动或静音！) 课间休息10分钟,涉有争议 恕不翻录,51,第,1,章,机械专业基础,1.1,工程力学,1.2,工程材料,机械传动,机械连接,液压传动,1.6,机械安全,第,2,章 电气专业基础,2.1,电工电子基础,2.2,电机拖动和自动控制基础,2.3,电气安全,涉有争议 恕不翻录,52,2.1,电工电子基础,2.1.1,直流电路,2.1.1.1,电路的组成和作用,(1/2p),2.1.1.2,电路模型,(1/2p),2.1.1.3 电路基本物理量,(2p),2.1.1.4 电阻元件、电感元件和电路元件,2.1.2,正弦交流电路,2.1.3 变压器,2.1.4 现代电力电子器件及其应用,涉有争议 恕不翻录,53,2.1,电工电子基础,2.1.1,直流电路,2.1.1.1,电路的组成和作用,1.,电路的组成。,把各种电气设备和元件按照一定的连接方式构成的电流通路称为电路。,2.,电路的作用。（,1,）进行电能的传输和转换。（,2,）进行信号的传递和处理。（,3,）测量。（,4,）存储信息。,2.1.1.2,电路模型,电路理论是建立在一种科学的抽象,“,电路模型”的概念和基础上进行阐述的。电路模型实际上是由一些理想电路元件构成的、与实际电路相对应的电路图。,表,2.1,是几种常用的理想电路元件及其图形符号。,对工程实际问题进行分析和研究时，往往在一个实际电路给定的情况下，首先对该电路模型化处理，并使模型电路的性状和实际电路的性状基本相同或十分逼近，,然后借助于这种理想化的电路模型，分析和研究实际电路的问题。,利用电路模型分析和研究实际电路是一种科学的思维方法。,涉有争议 恕不翻录,54,2.1,电工电子基础,2.1.1,直流电路,2.1.1.3 电路基本物理量,1. 电流,单位时间内流过导体截面积的电荷量定义为电流强度，用以衡量电流的大小。,电工技术中，常把电流强度简称为电流，用i 表示。随时间而变化的电流定义为（2.1）,式。,国际单位制（,SI,）中，在,1s,内通过导体横截面的电荷量为,1C,（库仑）时，其电流为,1A,（安培）。,2.,电压。,电场力把单位正电荷从电场中的,a,点移到,b,点所作的功称为,a,、,b,间的电压（图），,用,u,ab,（,U,ab,）表示。,国际单位制中，当,电场力把,1C,（库仑）的