機(jī)械安全技術(shù)2-2機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容

1、LOGO第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容Page 1n 一、機(jī)械的安全設(shè)計 1、零件安全 在規(guī)定載荷和規(guī)定時間內(nèi)，零件不發(fā)生斷裂、過度變形、磨損、腐蝕等 機(jī)器零件（或l件）產(chǎn)生機(jī)械危險的條件 （1）形狀和表面性能：切割要素、銳邊、利角部分，粗糙或過于光滑。 （2）相對位置：相向運(yùn)動、運(yùn)動與靜止物的相對距離小。 （3）質(zhì)量和穩(wěn)定性：在重力的影響下可能運(yùn)動的零部件的位能。LOGO第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容Page 2n 一、機(jī)械的安全設(shè)計 （4）質(zhì)量和速度（加速度）：可控或不可控運(yùn)動中的零部件的動能。 （5）機(jī)械強(qiáng)度不夠：零件、構(gòu)件的斷裂或

2、垮塌。 （6）彈性元件（彈簧）的位能，在壓力或真空下的液體或氣體的位能。 LOGO第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容Page 3n 一、機(jī)械的安全設(shè)計 2、整機(jī)安全 保證整個技術(shù)系統(tǒng)在規(guī)定條件下實(shí)現(xiàn)總的功能 3、工作安全 對操作人員的防護(hù)，保證人身安全和身心健康 4、環(huán)境安全 對整個系統(tǒng)的周圍環(huán)境和人不造成危害和污染，同時也保證機(jī)器對環(huán)境的適應(yīng)性 LOGO二、安全設(shè)計的方法及應(yīng)用二、安全設(shè)計的方法及應(yīng)用Page 4n 為了保證機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行和操作工人的安全和健康，所采取的安全設(shè)計方法一般可分為直接、間接和提示性性3類。n (1)、直接安全設(shè)計法是在設(shè)計機(jī)器時，考慮消

3、除機(jī)器本身的不安全因素。n 遵循三個原理 安全存在原理 零件和零件之間在規(guī)定載荷和時間內(nèi)安全。 有限損壞原理 功能被破壞或干擾時，破壞次要部件。 冗余配置原理 重復(fù)的備用系統(tǒng)。LOGO二、安全設(shè)計的方法及應(yīng)用二、安全設(shè)計的方法及應(yīng)用Page 5(2)、間接安全設(shè)計法是在機(jī)械設(shè)備上采用和安裝各種安全有效的防護(hù)裝置，克服在使用過程中產(chǎn)生的不安全因素。(3)、提示性安全設(shè)計法是制定機(jī)器安裝、使用、維修的安全規(guī)定及設(shè)置標(biāo)志，以提示或指導(dǎo)操作程序，從而保證安全作業(yè)。LOGO三、機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容三、機(jī)械安全設(shè)計的主要內(nèi)容n 1、機(jī)器結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計n （1）機(jī)械零件、部件形狀和相對位置的設(shè)計在不影響正

4、常使用的前提下，凡人體易接近的機(jī)械外形結(jié)構(gòu)應(yīng)平整、光滑，不應(yīng)有易引起損傷的銳角、尖角、突出物、粗糙表面等；直線運(yùn)動部件之間或直線運(yùn)動部件與靜止部件（包括墻、柱）之間的距離，必須符合有關(guān)安全距離的規(guī)定，機(jī)械設(shè)計應(yīng)保證不該通過的身體部位不能通過。Page 6LOGO1、機(jī)器結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計、機(jī)器結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計n （2）限制運(yùn)動件的質(zhì)量和速度n （3）限制往返運(yùn)動的機(jī)械零部件的運(yùn)動距離和加速度n （4）限制彈性元件的性能n （5）限制操縱器的操縱力n （6）限制機(jī)器的噪聲與震動n （7）限制機(jī)器的表面溫度n 限制有關(guān)物理量限制有關(guān)物理量Page 7LOGO1、機(jī)器結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計、機(jī)器結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計n

5、（8）合理規(guī)定和計算零件的強(qiáng)度和應(yīng)力n （9）合理選用材料 用以制造機(jī)械的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及人員的安全或健康。 材料的力學(xué)特性，如抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、沖擊韌性、屈服極限等，應(yīng)能滿足執(zhí)行預(yù)定功能的載荷作用要求； 材料應(yīng)能適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境條件，如有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力； 材料應(yīng)具有均勻性，防止由于工藝設(shè)計不合理，使材料的金相組織不均勻而產(chǎn)生殘余應(yīng)力； 應(yīng)避免采用有毒的材料或物質(zhì)，應(yīng)能避免機(jī)械本身或由于使用某種材料而產(chǎn)生的氣體、液體、粉塵、蒸氣或其他物質(zhì)造成的火災(zāi)和爆炸危險。Page 8LOGOn （10）采用本質(zhì)安全技術(shù)、工藝和動力源n （11）應(yīng)用強(qiáng)制機(jī)械作用原則Pag

6、e 9LOGOn （12）遵循人類工效學(xué)原則通過合理分配人機(jī)功能、適應(yīng)人體特性、人機(jī)界面設(shè)計、作業(yè)空間的布置等方面履行人類工效學(xué)原則，提高機(jī)器的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力盡量降到最低，從而減小操作差錯。 Page 10LOGO遵循人類工效學(xué)主要原則遵循人類工效學(xué)主要原則設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾個方面： （1）合理分配人機(jī)功能。在機(jī)械的整體設(shè)計階段，要分析、比較人和機(jī)的各自特性，合理分配人機(jī)功能。在可能的條件下，盡量通過實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，減少操作者干預(yù)或介入危險的機(jī)會。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)功能分配出現(xiàn)向機(jī)器轉(zhuǎn)移，人從直接勞動者向監(jiān)控或監(jiān)視轉(zhuǎn)變的趨勢，向安全化生產(chǎn)邁進(jìn)。 （2

7、）適應(yīng)人體特性。在確定機(jī)器的有關(guān)尺寸和運(yùn)動時，應(yīng)考慮人體測量參數(shù)、人的感知反應(yīng)特性以及人在工作中的心理特征，避免干擾、緊張、生理或心理上的危險。LOGO（3）友好的人機(jī)界面設(shè)計。人機(jī)界面，即在機(jī)器上人、機(jī)進(jìn)行信息交流和相互作用的界面。人、機(jī)相互作用的所有要素，如操縱器、信號裝置和顯示裝置，都應(yīng)使操作者和機(jī)器之間的相互作用盡可能清楚、明確，信息溝通快捷、順暢。（4）作業(yè)空間的布置。這是指顯示裝置和操縱裝置的位置，以及確定合適的作業(yè)面。它對操作者的心理和行為可產(chǎn)生直接影響。作業(yè)空間布置應(yīng)遵從重要性原則、使用順序原則、使用頻率原則、使用功能原則。其中，重要性原則是第一位的，首先應(yīng)考慮對安全關(guān)系重大的

8、、對實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)有重要影響的操縱器和顯示器，即使使用頻率不高，也要將其布置在操作者操作和視野的最佳位置，這樣可以防止或減少因誤判斷、誤操作而引起的意外傷害事故。 LOGO忽略人類工效學(xué)可能產(chǎn)生的危險忽略人類工效學(xué)可能產(chǎn)生的危險 1）由于生理影響產(chǎn)生的危險。不利于健康的操作姿勢、用力過度或重復(fù)用力等體力消耗產(chǎn)生的疲勞所導(dǎo)致的危險。 2）由于心理-生理影響產(chǎn)生的危險。在對機(jī)器進(jìn)行操作、監(jiān)視或維護(hù)時，由于精神負(fù)擔(dān)過重、缺乏思想準(zhǔn)備以及過度緊張等原因，造成心理負(fù)擔(dān)過重而導(dǎo)致的危險。 3）由于人的各種差錯產(chǎn)生的危險。受到環(huán)境不利因素的干擾或由于人-機(jī)配合、協(xié)調(diào)不當(dāng)，使人產(chǎn)生各種錯覺而引起誤操作所造成的危

9、險。LOGOn （13）提高機(jī)器及其零、部件的可靠性 可靠性是指機(jī)器或其零部件在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定期限內(nèi)執(zhí)行規(guī)定的功能而不出現(xiàn)故障的能力。 可靠性應(yīng)作為安全功能完備性的基礎(chǔ)，適用于機(jī)器的零部件及機(jī)械各組成部分。提高機(jī)械的可靠性可以降低危險故障率，減少需要查找故障和檢修的次數(shù)，不因?yàn)槭箼C(jī)器產(chǎn)生危險的誤動作，從而可以減少操作者面臨危險的概率。Page 14LOGO提高機(jī)器及其零、部件的可靠性的原則提高機(jī)器及其零、部件的可靠性的原則n 1）簡單化原則n 2）成組化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化原則n 3）降額設(shè)計原則n 4）合理選材原則n 5）冗余技術(shù)原則n 6）耐環(huán)境設(shè)計原則n 7）失效-安全設(shè)計原則n

10、 8）防誤設(shè)計原則n 9）維修性設(shè)計原則Page 15LOGOn （14）提高裝、卸和送、取料工作的機(jī)械化和自動化程度n 在生產(chǎn)過程中，用機(jī)械設(shè)備來補(bǔ)充、擴(kuò)大、減輕或代替人的勞動，該過程便稱為機(jī)械化過程。自動化則更進(jìn)了一步，即機(jī)械具有自動處理數(shù)據(jù)的功能。機(jī)械化和自動化技術(shù)可以使人的操作崗位遠(yuǎn)離危險或有害現(xiàn)場，從而減少工傷事故，防止職業(yè)?。煌瑫r，也對操作人員提出了較全面的素質(zhì)要求。 n （15）減少操作者進(jìn)入危險區(qū)的必要Page 16LOGO2、消除或減小機(jī)械和非機(jī)械產(chǎn)生危險或風(fēng)、消除或減小機(jī)械和非機(jī)械產(chǎn)生危險或風(fēng)險的主要途徑與措施險的主要途徑與措施n （1）消除或減小機(jī)械性危險的主要途徑與常用

11、措施n 消除或減小擠壓危險n 消除或減小剪切危險n 消除或減小切割危險n 消除或減小纏繞危險n 消除或減小拉入危險n 消除或減小撞擊危險n 消除或減小磨損危險Page 17LOGOn （2）消除或減小非機(jī)械性危險的主要途徑與常用措施n 消除或減小電的危險n 消除或減小熱的危險n 消除或減小噪聲危險n 消除或減小震動危險n 消除或減小輻射危險n 消除或減小材料或物料危險Page 18LOGO3、機(jī)器控制系統(tǒng)安全部件的設(shè)計、機(jī)器控制系統(tǒng)安全部件的設(shè)計n 機(jī)器控制系統(tǒng)安全部件是指那些對應(yīng)于來自受控設(shè)備和（或）來自操作者的輸入信號而產(chǎn)生有關(guān)安全輸出信號的控制系統(tǒng)的一個部件或部分部件。Page 19LO

12、GO（1）危險工況的典型機(jī)器情景）危險工況的典型機(jī)器情景n 機(jī)械在使用過程中，典型的危險工況有：意外啟動；速度變化失控；運(yùn)動不能停止；運(yùn)動機(jī)器零件或工件掉下飛出；安全裝置的功能受阻等。n 控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全進(jìn)行干預(yù)的措施。 Page 20LOGO（2）由機(jī)器控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件提供的）由機(jī)器控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件提供的安全功能安全功能n 停機(jī)功能n 有關(guān)安全的停止功能(例如：由安全防護(hù)裝置觸發(fā))致動后，一旦有必要，應(yīng)使機(jī)器進(jìn)入安全狀態(tài)。這種停止功能應(yīng)優(yōu)先于由操作原因引起的停止。n 當(dāng)一組機(jī)器按照協(xié)同方式一起工作時，應(yīng)規(guī)定監(jiān)督控制和(或)其他

13、存在停止條件的機(jī)器的信號發(fā)射。 注：有關(guān)安全的停止功能可導(dǎo)致操作問題和重啟困難，如：應(yīng)用在電弧焊中。為了減小這種停止功能失效的可能性，可使這種停止功能優(yōu)先于正常操作的停止從而決定實(shí)際的操作并準(zhǔn)備快速容易的從停止位置重啟(例如：產(chǎn)品沒有任何損壞)。一種解決辦法是當(dāng)循環(huán)達(dá)到可能容易重啟的規(guī)定位置時防護(hù)裝置的閉鎖松開的地方使用帶防護(hù)裝置的聯(lián)鎖裝置。Page 21LOGOPage 22n 急停功能n 安全部件應(yīng)將急停功能信號傳給協(xié)同系統(tǒng)的各個部分。n 手動重調(diào)功能n 防護(hù)裝置發(fā)出停止指令后，停止?fàn)顟B(tài)應(yīng)保持到有安全重啟狀態(tài)為止。n 通過手動重調(diào)裝置，解除停止指令，再重新恢復(fù)安全功能。如果風(fēng)險評價顯示可行

14、，這種停止指令的解除應(yīng)由手動、獨(dú)立而慎重的操作(手動復(fù)位)來確認(rèn)。n 提供手動重調(diào)功能的有關(guān)安全部件性能等級的選擇，應(yīng)使得手動復(fù)位功能不削弱相關(guān)安全功能的安全要求。n 重調(diào)致動器應(yīng)安裝在危險區(qū)以外，并具有最好可見度的安全位置，以便檢查是否有人處在危險區(qū)內(nèi)。n 當(dāng)危險區(qū)不完全可見時，需要專門的復(fù)位程序。 LOGOn 啟動和重新啟動功能n 只有危險狀態(tài)不可能存在的情況下，重啟功能才能自動發(fā)生。特別是對于具有啟動功能的聯(lián)鎖防護(hù)裝置。n 啟動和重啟的這些要求也應(yīng)適用于能夠遙控的那些機(jī)器。n 響應(yīng)時間n 響應(yīng)時間應(yīng)在風(fēng)險評價顯示需要確定時確定。Page 23LOGOn 有關(guān)安全參數(shù)n 當(dāng)有關(guān)安全參數(shù)，例

15、如：位置、速度、溫度或壓力等偏離了當(dāng)前的限制時，則控制系統(tǒng)應(yīng)啟動相應(yīng)的措施(例如：啟動停止功能、警告信號、警報等)。n 如果可編程電子系統(tǒng)中有關(guān)安全數(shù)據(jù)手動輸入錯誤能夠?qū)е挛ｋU狀態(tài)，那么應(yīng)在控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件中提供數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)，例如：極限值、格式化和(或)邏輯輸入值的檢查。Page 24LOGOn 局部控制功能n 當(dāng)機(jī)器通過諸如便攜式控制裝置或懸吊式操縱裝置進(jìn)行局部控制時，應(yīng)滿足以下要求：n 選用的局部控制應(yīng)位于危險區(qū)之外；n 局部控制應(yīng)只有在風(fēng)險評價定義的區(qū)域才有可能觸發(fā)危險狀態(tài)；n 局部控制和主要控制之間的切換不應(yīng)產(chǎn)生危險狀態(tài)。Page 25LOGOn 動力源的波動、喪失和恢復(fù)n 當(dāng)動力源的波動超出了設(shè)計工作范圍時(包括能量供應(yīng)損失)，控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件應(yīng)保持機(jī)器系統(tǒng)其他部件安全狀態(tài)的信號輸出。n 抑制功能n 抑制不應(yīng)導(dǎo)致任何人暴露于危險狀況下。抑制期間安全環(huán)境應(yīng)由其他方式提供。n 抑制結(jié)束時，控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件的所有安全功能都應(yīng)恢復(fù)。n 提供抑制功能的有關(guān)安全部件的性能等級的選擇應(yīng)使得抑制功能不會削弱有關(guān)安全功能必需的安全水平。n 安全功能的手動暫停Page 26LOGO（3）在故障情況下控制系統(tǒng)有關(guān)安全）在故障情況下控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件的設(shè)計部件的設(shè)計Page 27安全部件根據(jù)其承受故障的能力和隨后在故障條件下的工況分為五類：B、1、2、3、4