机械电气安全技术课程设计

机械电气安全技术课程设计

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2011年4月

1 课程设计的意义

机械电气安全技术以安全作为主线，对事故的机理，特点，规律防范措施等进行研究。已达到减少和抑制事故发生的目的。从安全的角度出发来研究人－机－环境这三个因素，如何相互协调而达到效能最优，可以说其立足点在于保证人在工作过程中既能安全又能舒适地工作。实践表明在设计中忽视人性化设计而导致作业疲劳引发事故的情况并不少见，而且随着人们对生活质量的进一步要求，各种产品的设计均要考虑到宜人的原则。

2 课程设计的目的

通过本次课程设计，学生能够运用所学相关课程的理论知识并积极寻找直接或间接资料来解决一些新的问题，既能够加深对理论知识的理解和掌握，又能培养其综合应用所学的理论知识进行分析解决实际问题的能力，还能锻炼其全面考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力，并了解有关人机工程学的设计标准。

3 课程设计的要求

（1）掌握压力机两人双手按钮式安全装置的设计方法和步骤，熟悉相关的设计标准；

（2）问题分析全面、数据采集客观、设计方案合理、计算过程正确、文理通顺、表达清晰；

（3）按照工程制图标准绘图；

（4）设计说明书要求详细说明设计过程，书写规范。

4 课程设计考核方法及成绩评定

1、数据采集的客观性，设计方案的合理性，计算过程的准确性，图纸绘制的规范性，说明书撰写情况，学习态度。

2、按以上考核点，给出优、良、中、及格、不及格。

机械电气安全技术课程设计任务书

一、设计题目：

压力机两人双手按钮式安全装置设计

二、设计背景：

压力机作业单调、重复，容易引起操作者疲劳；噪声和振动使操作意识下降，也是导致事故的重要原因之一。如果操作者的姿势不正确，会加速疲劳，增加危险性，所以操作位置和姿势，以及周围环境诸因素都应合理设计。双手按钮式安全装置的工作原理是将滑块的下行程运动与双手的限制联系起来，强制操作者必须双手同时按按钮，滑块才会向下运动。此间如果操作者哪怕仅有一只手离开，或双手都离开按钮，在手伸进危险区之前，滑块停止下行程或超过下死点，使双手没有机会进入危险区，从而避免受到伤害。

三、设计内容：

设计2人使用的按钮式安全装置。当两人使用时，两个操作者必须双手同时按按钮，滑块才向下运动。

四、设计任务

1、画出该装置的工作原理简图

2、进行元器件的选型，包括规格型号、数量、单价、总价、生产厂家、等

3、画出电气元件事物连接示意图。

4、编写该装置的使用说明书。

1.概述

随着科学的发展和社会的进步，机械和电气联系的越来越紧密，机械电气安全技术应用也越来越广泛。安全是最大的效益。机械设备是施工企业赖以生存和发展壮大的根本，随着《安全生产法》的贯彻实施，设备在安全生产中的地位已经引起制造厂家和使用单位的高度重视，各种性能优良，安全可靠的设备已逐步取代了老化、陈旧、存在安全隐患的设备。“安全第一，预防为主”的理念正在取代片面追求短期经济效益的观念，设备的安全管理正在朝着健康有序的方向发展。但是，不可忽视的是，部分设备制造企业由于技术陈旧或技术力量不足造成设备本身具有潜在安全隐患，个体挂靠企业的伪劣产品充斥市场，购买在选型、认证方面没有进行充分的安全评价的设备，或是没有对操作，维护管理人员进行严格、细致规范的培训考核，导致设备安全事故时有发生。在本次设计中我们利用人机工程学原理设计冲压作业操作台的各个主要部件。压力加工时机械制造的基础工艺之一，在工业生产中有重要地位。

冲压设备易操作，零配件成型效率较高，因此在各种制造型行业中使用越来越广泛。所以人机工程在冲压工作中的应用也显得越来越重要。

冲压生产现场一般噪音较大，冲压工作本身又具有简单、重复的特性，而人员在这种作业环境下连续工作几个小时，易产生单调感，从而引起心理、生理上的疲劳，进而造成注意力下降，工作不细心，往往容易产生事故。所以我们需要根据安全人机学原理设计一个安全舒适的作业环境，以实现机宜人、人适机，达到人机合理结合，为此我们对冲压工作台的各个主要部件中加入了人性化设计。

2主体设计

2.1工作原理简介

双手操作式安全装置的工作原理是将滑块的下行程运动与对双手的限制联系起来，强制操作者必须双手同时推按操纵器，滑块才向下运动。此间如果操作者哪怕仅有一只手离开，或双手都离开操纵器，在手伸入危险区之前，滑块停止下行程或超过下死点，使双手没有机会进入危险区，从而避免受到伤害。按操纵器的形式不同，分为双手按钮式和双手手柄式。双人双手按钮式图1所示为双手按钮式安全装置的电气控制电路简图，由双手操作的启动按钮SB2，SB3，SB4，SB5停止按钮SB1、凸轮开关SA和控制离合器接通的中间继电器线圈K 组成。线圈K接通则离合器结合；反之，离合器分离。凸轮开关SA在沿块到达下死点时接通，在滑块到达上死点时开路。

图1 双人双手按钮式安全装置电路图两人操作（见图1）的工作原理是：当两人双手同时按压启动按钮SB2，SB3，SB4，SB5，电流经过SB1--SB2--SB3--SB4--SB5-K形成回路，继电器线圈K接通，离合器结合，滑块下行程。在此期间，凸轮开关SA开路。如果此时只要有一只手离开SB2，SB3，SB4，SB5之中的任何一个，则回路切断，滑块停止运动。要想保证作业的正常进行，必须强制两人双手同时按压SB2，SB3，SB4，SB5，四个按钮。当滑块到达下死点，凸轮开关SA闭合，电流经过SB1--SA--K形成回路，K线圈接通，滑块回程运动。此时，即使双手都离开，也不影响滑块的运动。当滑块回到上死点时，SA开路。必须两人双手同时按压启动按钮，开始下一次冲程。两人同时操作的双手按钮式装置操作时，参与操作的每个人必须同时用双手按压启动按钮，滑块才能下行程运动，倘若哪怕只有一个人单手操作，滑块也不动作，这样就避免了由于多人操作动作不协调，或某人误操作所造成的事故。

根据GB 13887-1922 有关双手设备标准中关于双手按钮设备应用于危险机器的规定，在危险场合，特别是手工送料的机器，冲压设备、带切割刀具的机器等，只有在双手按钮同时按下去时，并且时间差应该不小于0.5s，装置才是有效操作；而且要求，如果时间差超过0.5s, 必须两个手都松开后，才可以再次使用。只有这样，才能确保使操作人员的双手离开危险区域，免受伤害。也只有符合标准要求的双手设备才可以在市场上流通使用。

2.2 最小安全距离理论计算方法

双手按钮式安全装置在压力机上安装时，必须保证最小安全距离的要求。其计算公式如下：

a. 对于不能使滑块在行程的任意位置停止的压力机

Ds≥1.6Ts

式中：Ds-安全距离(即操纵按钮至模具刃口间的距离)，m；

1.6-手的伸进速度，m/s；

Ts-从双手按钮接通压力机离合器控制线路至滑块运行到下死点的时间，s。

Ts＝(1/2+1/N)Tn

式中：N-离合器的接合槽数；

Tn曲轴回转一周的时间，s。

b. 对于能使滑块在行程的任意位置停止的压力机

Ds≥1.6T

式中：Ds-安全距离，m；

1.6-手的伸进速度，m/s；

Ts-从双手按钮断开压力机离合器的控制线路至滑块安全停止的时间，s。

注：Ts应在曲轴转到90°附近进行测定。

2.3实物连接示意

产品分类：安全、防护/作业保护/其他作业保护

出厂价：800.00 元/套

主要规格：同步控制时间：0.25～1.0s可调（出厂设定为0.4s）

生产厂家：深圳市海任科技（光电保护装置）有限公司

用途：保护人体安全：用于锻压机床厂、汽车制造厂、摩托车制造厂、电器生产厂、五金加工厂

3 .该装置的使用说明书

应用：老式压力机（冲床）、其它机床电气的双手同步控制；在很多机器上，由于两人的不协调或其它原因，一只手在起动机器的同时，另一只手可能处于危险区域，或某些已经安装了双手控制按钮的机器上，由于两个按钮不能同步控制机器的起动，个别操作人员有可能先顶住一个按钮，只用一直手操作，从而酿成安全事故。使用双手同步控制模块可以避免由于工人先按住或用物体或身体的一部分去顶住光电安全保护装置（也称安全光幕、光栅保护器、光电保护器、安全光栅、冲床保护器，机床安全保护装置等）其中一个按钮而带来的安全问题。该模块接线简单、维护方便，只要稍微了解一些电气常识的人都能操作。功能：双手同步控制器集双手按钮同步控制功能、同步/连续/调模转换功能于一体；双手按钮同步控制功能：在同步控制状态下，必须四个按钮同时按下机床才动作，四个按钮按下的时间差超过同步控制时间机床则不动作；在同步控制状态下，每同步按一次，机床只动作一次，不会产生连动现象；同步/连续/调模转换：使用转换开关可以在同步控制与连续、调模之间转换使用；同步控制时间：0.25～1.0s可调（出厂设定为0.4s）；电源电压：110VAC、220VAC、12VDC、24VDC；输出容量：250VAC/5A，30VDC/5A；控制输出方式：一组常开触点（可两个独立控制输出）；外形尺寸：80×25×75mm80×40×75mm或；安装方式：卡轨安装；输出控制类型：电磁铁控制方式（通过交流接触器转换）、电磁阀+气缸控制方式、机床电气控制回路等；