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對(duì)很多自動(dòng)化機(jī)械，集成氣動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)是很常見的，那么這些氣壓系統(tǒng)如何滿足整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的功能安全要求呢，本文來(lái)說(shuō)說(shuō)氣動(dòng)系統(tǒng)的安全原則。

 

 

氣動(dòng)回路的基本安全原則

 

1）采用合適的材料以及適當(dāng)?shù)募庸ぃ紤]應(yīng)力、耐久性、彈性、摩擦、磨損、腐蝕、溫度等因素；

 

2）正確的尺寸和外形，考慮應(yīng)力、張力、疲勞、表面粗糙度、公差、加工等因素；

 

3）元件/系統(tǒng)的正確選擇、組合、布置、裝配及安裝，應(yīng)按照制造商的操作說(shuō)明書進(jìn)行；

 

4）失能原則的使用，通過(guò)能量釋放得到安全狀態(tài)，同時(shí)考慮氣壓損失將產(chǎn)生的附加危險(xiǎn)的場(chǎng)合；

 

5）正確的緊固，采用鎖緊螺釘、連接件、膠合、鎖緊圈時(shí)，考慮制造商的操作說(shuō)明書；

 

6）壓力限制，如使用壓力安全閥、泄壓閥/控制閥；

 

7）速度限制/速度降低，如使用流量閥和節(jié)流閥限制活塞速度；

 

8）充分避免流體污染，考慮流體中固體微粒和水的過(guò)濾和分離；

 

9）適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換時(shí)間范圍，考慮管道長(zhǎng)度、壓力、排放能力、力、彈簧疲勞度、摩擦、潤(rùn)滑、溫度、加速和減速過(guò)程中的慣性以及組合公差等；

 

10）耐環(huán)境條件，在所有預(yù)期的環(huán)境和在任何可預(yù)見的不利條件下，如溫度、濕度、振動(dòng)、污染，所設(shè)計(jì)的裝置都能工作；

 

11）防止意外啟動(dòng)，考慮不同模式下，例如，操作、維修模式，由于儲(chǔ)能或恢復(fù)動(dòng)力源引起的意外啟動(dòng)；

 

12）簡(jiǎn)化，避免安全相關(guān)系統(tǒng)中不必要的元件

 

13）合適的溫度范圍，考慮整個(gè)系統(tǒng)；

 

14）分離，安全相關(guān)功能與其他功能分開（如邏輯分離）

 

氣動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)證的安全原則

 

1）裕量/安全系數(shù)，按照系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)中給出或由安全相關(guān)的良好經(jīng)驗(yàn)得出；

 

2）安全位置，元件的可移動(dòng)部分通過(guò)機(jī)械方式（僅靠摩擦?xí)r不夠的）保持在安全位置，需要施加力才能從安全位置移開；

 

3）加大關(guān)閉力，一種解決方案時(shí)滑閥移動(dòng)到安全位置（關(guān)閉位置）的面積比明顯大于滑閥移動(dòng)到打開位置的面積比（安全系數(shù)）；

 

4）通過(guò)載荷壓力關(guān)閉閥門，通過(guò)時(shí)座閥，例如，提升閥、球閥，考慮如何施加載荷壓力，實(shí)現(xiàn)即使閉閥彈簧斷裂，閥門依然關(guān)閉；

 

5）直接機(jī)械動(dòng)作，直接機(jī)械動(dòng)作適用于氣動(dòng)裝置內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部分；

 

6）多重部件，通過(guò)并行的多重部件來(lái)降低故障的影響，例如，幾個(gè)彈簧中的一個(gè)彈簧失效不會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的狀態(tài)；

 

7）采用經(jīng)驗(yàn)證的彈簧，彈簧有足夠的導(dǎo)向力，對(duì)于疲勞應(yīng)力有足夠的安全系數(shù)（即發(fā)生斷裂的概率不大）；

 

8）通過(guò)規(guī)定流量的控制來(lái)限速/減速，例如，固定的孔、固定的節(jié)流閥；

 

9）力的限制/力的減小，可以通過(guò)一個(gè)經(jīng)驗(yàn)證的泄壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，該泄壓閥配備了尺寸合理并經(jīng)正確選擇的經(jīng)驗(yàn)證的彈簧等；

 

10）工作條件的合理范圍，工作條件的限制，例如，宜考慮壓力范圍、流量和溫度范圍。

 

11）正確避免流體污染，考慮流體中的固體顆粒與水是否需要高水平的過(guò)濾與分離；

 

12）在滑閥中充分的正重疊，正重疊是確保停止功能和防止未經(jīng)允許的移動(dòng)；

 

13）有限的滯后，例如增加摩擦或組合公差將增加滯后。

 

氣動(dòng)回路標(biāo)準(zhǔn)參考

 

氣動(dòng)回路主要涉及的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 4414（GB/T 7932-2017）-《氣動(dòng) 對(duì)系統(tǒng)及其元件的一般規(guī)則和安全要求》，和安全等級(jí)相關(guān)的部分還是要參考ISO 13489-1（GB/T 16855.1-2018）-《機(jī)械安全 控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件 第一部分：設(shè)計(jì)通則》的相關(guān)內(nèi)容。                           

另外，氣動(dòng)回路的安全還應(yīng)考慮到切斷氣源時(shí)不可帶來(lái)衍生的傷害，例如垂直運(yùn)動(dòng)的氣缸因?yàn)槭鹤杂上侣浠蛘吖ぜA爪的松開造成工件的掉落等等；

 

氣動(dòng)系統(tǒng)在投入使用前必須進(jìn)行以下的目檢和試驗(yàn)：

 

1）確認(rèn)系統(tǒng)和元件是否符合系統(tǒng)的技術(shù)要求；

 

2）系統(tǒng)元件是否遵照回路圖連接；

 

3）系統(tǒng)，包括全部安全裝置的功能是否正確；

 

4）除正常功能的耗氣外，是否有可聽見的漏氣聲，在所有預(yù)定使用條件下系統(tǒng)須耐受最大的使用壓力；宜通過(guò)遵守正確的安裝程序解決氣動(dòng)系統(tǒng)中的泄露。

 

更多的內(nèi)容可以參閱ISO 4414（GB/T 7932-2017）-《氣動(dòng)對(duì)系統(tǒng)及其元件的一般規(guī)則和安全要求》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解。