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摘要：近年來，自動化技術在各個領域快速普及，當今各個行業(yè)逐步引進自動化技術，大大提升了產品質量和生產效率。在機械設計過程中，需要充分考慮自動化設備運行中可能出現(xiàn)的安全問題，針對有關設備還要制定保障措施，讓設備的安全管理做到有據(jù)可依。從實踐角度而言，目前在自動化設備中實施安全控制上尚存不足之處，導致設備在運行過程中,無法保證人員安全、產品安全及設備穩(wěn)定性。

關鍵詞：機械設備；自動化；設計；安全控制管理

在設備的設計階段，需要對可能存在安全隱患的點進行風險評估，采取相應的預防措施，盡量減小安全風險。在實際生產過程中，需要嚴格按照行業(yè)規(guī)范執(zhí)行，各項操作都要符合規(guī)定。簡而言之，對自動化設備實施質量控制管理，需要詳細分析安全操作規(guī)程，并不斷完善。對于存在的安全隱患，需要采取相應的預防措施，有效規(guī)避風險，提高設備運行的安全性。

1機械設計制造和自動化的簡介

我國工業(yè)制造領域已經(jīng)逐漸摒棄傳統(tǒng)的生產模式，轉向自動化生產模式。自動化設備的研發(fā)設計是整個項目的重要環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)中，制造功能的實現(xiàn)往往是作為主要目標而被重點關注，而安全控制則容易被忽視。在實施機械設計的過程中，要確保設備處于安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)，就需要對影響自動化設備的因素進行分析，不斷優(yōu)化設備安全控制性能，使發(fā)生安全事故的幾率大大降低。

2關于機械設計安全控制的原則分析

2.1人員安全第一

員工是每一個公司的寶貴財富，是第一生產力。設備設施及人員安全管理工作必須堅持“安全第一，預防為主”的方針，必須堅持設備與生產全過程的系統(tǒng)管理方式。機械設計作為自動化項目的一個重要環(huán)節(jié)，除了保證設備自身的基本功能外，還需要把設備的操作風險和維修風險作為重要因素進行考慮。

2.2設備安全次之

（1）禁止電、氣、液混裝，禁止強電、弱電混裝；在設計階段，需要對三者進行獨立設計，在空間上進行分離，禁止混裝。設備電路強弱電混裝，容易造成信號干擾，造成設備誤動作，存在很大的安全隱患，必須分開設計、走線。（2）選用合適的機械保護裝置；如轉盤電機與轉盤分割器之間增加扭力限制離合器，防止轉盤電機過載。機械連接機構采用浮動接頭、彈性聯(lián)軸器等裝置，避免機械磨損。（3）選用合適的電氣保護裝置；電氣元件的規(guī)格型號選用，必須在經(jīng)過正確的負載計算，合理選用相應規(guī)格。選用規(guī)格過小，會造成頻繁跳閘及燒毀，使設備無法滿足正常的生產需求。選用規(guī)格過大，則可能造成電路長期處于過載狀態(tài)運行而無法實現(xiàn)跳閘保護，嚴重的將導致電路過熱，電控柜著火，進而引發(fā)火災。

2.3產品安全

產品的質量是生產企業(yè)的生命線；自動化設備最終的目標是服務于生產。除了考慮人員安全、設備安全外，還需要重點考慮產品的安全。在設備的設計階段，設備功能除了考慮產品的組裝需求外,還需要考慮機械動作可能對產品質量造成的損害。在三維設計圖內，可以利用設計軟件的模擬功能進行模擬分析，提前發(fā)現(xiàn)產品干涉問題。

3機械自動化設備安全控制的現(xiàn)狀

3.1設備過載過熱

機械設備在運行過程中都會有輕微發(fā)熱的現(xiàn)象，但是如果溫度隨著設備的運行時間加長而升高，就需要引起重視。溫度升高不僅會影響設備的電氣特性，還會危及設備絕緣的安全。設備在驗收階段，試運行時間過短，發(fā)熱問題沒有暴露出來。在后續(xù)的長時間持續(xù)運行期間，發(fā)熱與散熱達不到平衡，就會導致設備產生過熱現(xiàn)象，油液密封效果變差，部件嚴重損壞，設備運行效率下降[1]。如果不及時處理，可能導致設備安全事故，嚴重影響企業(yè)的生產活動。由此可見，設備發(fā)熱問題不容忽視，在設備設計、試運行、驗收等環(huán)節(jié)中需要采取科學有效的手段，有效避免并及時發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，避免造成嚴重的經(jīng)濟損失。

3.2安全控制管理體系不健全

為了保證機械自動化設備安全穩(wěn)定運行，制定安全控制管理體系是非常必要的。由于體系不夠健全，可能導致設備在設計方面存在安全保護不足，人員上崗安全培訓沒有得到重視以及設備的日常維修保養(yǎng)沒有落實等問題。（1）設備設計造成安全問題。一方面，由于設計師在機械、鋼結構、電氣等方面的知識盲點，設計中存在安全隱患；另一方面，非標設備設計制作方案審定后，沒有經(jīng)過專業(yè)人員的審核，也沒有項目的可行性分析驗證，設計中存在缺陷,就直接投入施工制作[2]。（2）人員上崗培訓不足導致安全問題。大多數(shù)企業(yè)都有自己的一套系統(tǒng)培訓，新員工上崗前都會進行崗位培訓，并進行考核。針對現(xiàn)場設備操作人員，其綜合素質普遍不高，如未接受專業(yè)的操作培訓并通過培訓考核，就上崗操作，不熟悉操作方法，不僅會造成設備損壞，還會威脅到人身安全。（3）設備的日常維修保養(yǎng)不足。機械自動化設備的日常檢修工作，是確保設備安全穩(wěn)定運行的必要條件。設備在運行的過程中出現(xiàn)問題，技術人員檢修未能及時發(fā)現(xiàn)并處理，導致設備帶病作業(yè)，且長時間持續(xù)運行，可能導致設備故障甚至導致重大事故。

4機械自動化設備中安全管理控制策略

機械自動化設備中安全管理控制中，需要從設備穩(wěn)定性設計、電氣安全控制輔助、安全控制策略等幾個方面著手。具體如下：

4.1設備穩(wěn)定性設計

機械裝置長期運行中發(fā)生故障是不可避免的。要最大程度地減少故障發(fā)生率，使得生產損耗降低，就要對設備運行中可能發(fā)生的問題進行預測，采取相應的措施，不斷優(yōu)化設計，使故障發(fā)生幾率降低。如在氣缸驅動機構的安裝中，為避免氣缸軸與滑軌的平行度有偏差，導致機構運行阻力過大，一般在氣缸桿與連接機構中間增加浮動接頭或彈性聯(lián)軸器進行連接，用以消除因加工誤差或安裝誤差導致的機械阻力。如圖1所示：圖1浮動接頭/彈性聯(lián)軸器轉盤結構是自動化設備常用的一款設計結構，為防止轉盤因為卡料，電機強制帶動，導致機械損壞，一般在轉盤電機與轉盤分割器之間增加扭力限制離合器。當轉盤端因卡料或外力等原因無法轉動時，電機軸端輸出扭矩大于扭力限制離合器的設定扭矩時，離合器自動脫開，電機空轉，同時將信號傳至PLC。其機構如圖2所示：

4.2電氣安全控制輔助

針對自動化設備而言，機械設計與電氣設計兩者是相輔相成、不可偏廢的。特別針對存在人機交互的設備而言，電氣安全控制顯得尤為重要。一般設備而言，對操作員來說，危險源主要來自電、壓縮空氣、機械動作等。在設備的電氣控制系統(tǒng)內，我們會加入安全繼電器對整個設備的危險源進行控制。所謂“安全繼電器”并不是“沒有故障的繼電器”，而是它具有強制導向接點結構,萬一發(fā)生接點熔結現(xiàn)象時也能確保安全。其主要有以下幾個作用；①在緊急停止解除時，機器不能突然再啟動；②萬一機器安全電路發(fā)生故障時，可以停止機器動力電源；③安全電路發(fā)生故障時，機器不能再啟動。圖3為Pilz安全繼電器應用接線圖：

4.3安全控制策略

安全高于生產，在自動化項目的實施過程中，設備安全控制需要貫穿始末。在設計階段，設計師需要從機械設計、電氣設計等角度考慮安全問題，避免因追求設備功能而忽視安全問題。在設備驗收階段，驗收團隊需要充分考慮生產過程中可能出現(xiàn)的各種情景，對設備安全機制進行測試、驗證，有問題及時改進，以確保后續(xù)使用過程中安全、可靠。在設備啟用階段，使用部門需要對上崗人員進行嚴格的崗位培訓，尤其需要注重安全培訓，并且通過考核合格后，方可上崗。在設備使用階段，設備管理部門需要制定完善的設備維護保養(yǎng)計劃，嚴格執(zhí)行日常點檢，嚴格執(zhí)行設備保養(yǎng)。從技術角度而言，當前中國的機械自動化技術水平與西方發(fā)達國家相比還有不小的差距，要縮短中國與西方在技術上的差距，促使推動安全控制步入一個新的臺階，有關部門需要繼續(xù)學習先進技術，并針對技術方面的問題展開交流，引進先進技術和高等技術人才，使自動化技術不斷發(fā)展并優(yōu)化[3-5]。

5結語

綜上所述，在實施自動化項目的過程中，高度重視安全問題是確保設備安全穩(wěn)定運行的關鍵。機械自動化設備在運行的過程中，要使其各項功能充分發(fā)揮，要求各項參數(shù)符合相關標準，以確保設備順利運行。同時，為有效提高設備的工作效率，相關人員應在做好安全控制工作的同時，還要將先進的技術手段合理運用，不斷優(yōu)化設備的性能。當前來看，中國機械自動化技術仍然在積極研究開發(fā)中，但是產生了重視技術、忽視安全的問題。對于這種現(xiàn)象，有關企業(yè)需要端正機械設計自動化的態(tài)度，構建安全評價體系，以優(yōu)化機械設備綜合質量。

參考文獻

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[3]胡海亮,高開強,王博,等.機械設計自動化設備的安全控制方案研究[J].科學技術創(chuàng)新,2019(16):197-198.

[4]王明昌.自動化技術在機械設計制造中的應用探討[J].新型工業(yè)化,2020,10(5):72-73.

[5]王芳.新形勢下自動化技術在機械設計制造中的應用[J].新型工業(yè)化,2021,11(2):159-160,162.

作者：王俊生 單位：品譜（廈門）工業(yè)有限公司