脱离“力学”谈“本质安全”就是妄谈

1、力学知识与特种设备安全

机电类特种设备，如起重机械、电梯等，因其特殊性质和使用环境，对安全性有着极高的要求。在特种设备的安全评估、故障排查及事故分析时，深厚的力学功底能使他们更准确地识别潜在风险点，提出科学合理的解决方案；能够分析设备的结构组成，运用相关知识进行结构分析和计算‌，判断其是否存在结构缺陷或潜在的安全隐患。

此外，力学常识还是制定特种设备操作规程、应急预案的重要依据。通过对设备受力状态的深入理解，能够预设各种可能的失效模式，并据此制定出针对性的预防措施与应急响应计划，为特种设备的平稳运行筑起一道坚实的防线。

同时，力学基础常识是游乐设备安全设计与运行维护的理论基石。从牛顿的三大定律到复杂的动力学分析，从简单的杠杆原理到应力应变计算，力学知识确保每一台游乐设施都能保持结构的完整与稳定，让游客在享受速度与激情的同时，感受到前所未有的安心与信赖。

力学构筑了游乐设施本质安全的核心。因此，掌握力学常识是设备安全的基本保障，它直接关系到人民生命财产的安全和社会的和谐稳定。

2、材料力学相关公式

1）应力与应变

正应力（拉/压应力）：

sigma = F / A

其中，sigma为应力（MPa），F为作用力（N），A为受力截面面积（mm²）。

剪应力：

tau = F / A

应变：

epsilon = delta_L / L

其中，delta_L为变形长度（mm），L为原始长度（mm）。

2）弹性模量

E = sigma / epsilon

其中，E为弹性模量（MPa）。

弹性模量是钢材重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。

无论是Q235还是Q355，或是40Cr高强钢，弹性模量基本是相同的，所以如果结构刚度不足时，采用高强钢是无法使刚度得到加强。

钢材的弹性模量E=2.1×105N/mm²，而2020年之前的起重机械检验师历年试卷中，钢材的弹性模量都错误的标注为E=2.1×106N/mm²，历年试卷中起重机主梁的惯性矩数据也全是错误的。

3）扭矩与扭转角

扭矩：

T = (tau * J) / r

其中，J为极惯性矩（mm⁴），r为半径（mm）。

圆轴的极惯性矩：

J = (pi * d^4) / 32

3、机械传动相关公式

1）齿轮传动

齿轮传动比：

i = n1 / n2 = z2 / z1

其中，n1, n2为齿轮转速，z1, z2为齿数。

模数：

m = d / z

其中，d为分度圆直径（mm），z为齿数。

线速度：

v = (pi * d * n) / 60

2）皮带传动

皮带速度：

v = (pi * d * n) / 60

传动比：

i = d1 / d2 = n2 / n1

3）轴承寿命计算

基本额定寿命：

L = (C / P)^p * 10^6

其中，C为额定动载荷（N），P为等效动载荷（N），p一般取3（球轴承）或10/3（滚子轴承）。

4、力学和运动学相关公式

1）牛顿运动定律

力的计算：

F = m * a

其中，m为质量（kg），a为加速度（m/s²）。

角速度与角加速度

omega = theta / t

alpha = omega / t

其中，omega为角速度（rad/s），alpha为角加速度（rad/s²）。

2）功率与效率

机械功率：

P = W / t

其中，P为功率（W），W为功（J），t为时间（s）。

传动效率：

eta = (P_out / P_in) * 100%

3）摩擦力

静摩擦力：

F_f = mu_s * N

动摩擦力：

F_f = mu_k * N

其中，mu_s为静摩擦系数，mu_k为动摩擦系数，N为法向力（N）。

5、液压与气动相关公式

1）帕斯卡定律

P = F / A

其中，P为压力（Pa），F为作用力（N），A为受力面积（m²）。

2）液压传动

液压缸推力计算：

F = P * A

其中，A = (pi * d^2) / 4。

液压流量：

Q = v * A

其中，Q为流量（m³/s），v为流速（m/s）。

6、热力学与传热学相关公式

1）传热计算

导热方程：

Q = k * A * delta_T

对流换热：

Q = h * A * (T_s - T_f)

辐射换热：

Q = sigma * A * (T1^4 - T2^4)

7、附表

特检行业的从业人员，下面的力学、物理知识需熟悉。