导语及核心内容：2014年安全工程师《生产技术》九章系统复习讲义之第一章第九节 机械的特性。机械安全是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。

第九节 机械的特性

　　一、机械安全的定义及特性

　　(一)机械安全定义

　　机械安全是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。它包括两个方面的内容：

　　(1)在机械产品预定使用期间执行预定功能和在可预见的误用时，不会给人身带来伤害;

　　(2)机械产品在整个寿命周期内，发生可预见的非正常情况下任何风险事故时机器是安全的。

　　(二)机械安全的特性

　　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。

　　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。

　　二、机械设备故障诊断技术

　　(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。

　　故障诊断的基本模型如图4—5所示。图中St(f)是载荷或应力向量，M(f)是故障机理传递函数，E(f)是异常模式(模型)向量，x(f)是设备状态向量，H(f)是E(f)和X(f)之间的传递函数。机器或设备在正常工作时[M/(f)=l]其状态向量X(f)是由外因St(f)和内因H(f)共同决定的，当出现异常或故障[即M(f)不为1或St(f)超过正常值。前者称为结构异常，后者称为偏离操作规范]之后，X(f)除与外因St(f)和内因H(f)有关外，还与载荷超差及故障机理传递函数M(f)有关。

　　图4-3 故障诊断的基本模型

　　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。

　　(二)故障诊断的基本流程及实施步骤

　　故障诊断的基本工艺流程如图4—4所示，它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。

　　图4-4 故障诊断的基本方法

　　(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。

　　(三)故障诊断技术

　　1.振动信号的检测与分析

　　振动信号一般用位移、速度或加速度传感器来测量。