安全生產(chǎn)技術(shù)講義PPT通用課件

1、安全生產(chǎn)技術(shù)講義第四章 安全人機(jī)工程 第一節(jié) 安全人機(jī)工程基本知識(shí)主要內(nèi)容：安全人機(jī)工程的定義，研究?jī)?nèi)容，人機(jī)系統(tǒng)的類型，機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全。一、安全人機(jī)工程的概念、主要研究?jī)?nèi)容及其分類(一)安全人機(jī)工程的定義 安全人機(jī)工程是研究人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的安全本質(zhì)，并使三者從安全的角度上達(dá)到最佳匹配，以確保系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一門應(yīng)用科學(xué)。 (二)安全人機(jī)工程的主要研究?jī)?nèi)容 安全人機(jī)工程在所研究的諸多因素中，主要是研究人與機(jī)器的關(guān)系，主要內(nèi)容包括如下4個(gè)方面： 分析機(jī)械設(shè)備及設(shè)施在生產(chǎn)過(guò)程中存在的不安全因素，并有針對(duì)性地進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)、安全裝置設(shè)計(jì)、安全啟動(dòng)和安全操作設(shè)計(jì)及安全維修設(shè)計(jì)等 研究人

2、的生理和心理特性，分析研究人和機(jī)器各自的功能特點(diǎn)，進(jìn)行合理的功能分配，以構(gòu)成不同類型的最佳人機(jī)系統(tǒng)。 研究人與機(jī)器相互接觸、相互聯(lián)系的人機(jī)界面中信息傳遞的安全問(wèn)題。 分析人機(jī)系統(tǒng)的可靠性，建立人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)原則，據(jù)此設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、合理以及可靠性高的人機(jī)系統(tǒng)。在人機(jī)系統(tǒng)中人始終起著核心和主導(dǎo)作用，機(jī)器起著安全可靠的保證作用。解決安全問(wèn)題的根本是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，讓工業(yè)機(jī)器人代替人的部分危險(xiǎn)操作，從根本上將人從危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中徹底解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。 （三）人機(jī)系統(tǒng)的類型 人機(jī)系統(tǒng)主要有兩類，一類為機(jī)械化、半機(jī)械化控制的人機(jī)系統(tǒng)；一類為全自動(dòng)化控制的人機(jī)系統(tǒng)。機(jī)械化、半機(jī)械化控制的

3、人機(jī)系統(tǒng)，人機(jī)共體，或機(jī)為主體，系統(tǒng)的動(dòng)力源由機(jī)器提供，人在系統(tǒng)中主要充當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程的操作者與控制者，即控制器主要由人來(lái)操作。在控制系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)控裝置，如果人操作失誤，機(jī)器會(huì)拒絕執(zhí)行或提出警告。在全自動(dòng)化控制的人機(jī)系統(tǒng)中，以機(jī)為主體，機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)完全依賴于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)器自身的控制，人只是一個(gè)監(jiān)視者和管理者，監(jiān)視自動(dòng)化機(jī)器的工作。只有在自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，人才進(jìn)行干預(yù)，采取相應(yīng)的措施。 二、機(jī)器設(shè)計(jì)本質(zhì)安全 （一）機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全的定義機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全是指機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來(lái)消除安全隱患的一種機(jī)械安全方法。包括在設(shè)計(jì)中排除危險(xiǎn)部件，減少或避免在危險(xiǎn)區(qū)處理工作需求，提供自動(dòng)反饋設(shè)

4、備并使運(yùn)動(dòng)的部件處于密封狀態(tài)之中等。 （二）機(jī)械失效安全 機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)該在設(shè)計(jì)中考慮到當(dāng)發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。這一類裝置包括操作限制開(kāi)關(guān)，限制不應(yīng)該發(fā)生的沖擊及運(yùn)動(dòng)的預(yù)設(shè)制動(dòng)裝置，設(shè)置把手和預(yù)防下落的裝置，失效安全的限電開(kāi)關(guān)等。 （三）機(jī)械部件的定位安全 把機(jī)械的部件安置到不可能觸及的地點(diǎn)，通過(guò)定位達(dá)到安全的目的。設(shè)計(jì)者必須考慮到人在正常情況下不會(huì)觸及到部件，而在某些情況下可能會(huì)接觸到，例如登著梯子對(duì)機(jī)械進(jìn)行維修等情況。 （四）機(jī)器的安全布置 在車間內(nèi)對(duì)機(jī)器進(jìn)行合理的安全布局，可以使事故明顯減少，布局時(shí)要考慮如下因素： 空間：便于操作、管理、維護(hù)、調(diào)試和清潔。 照明：包括工作場(chǎng)所的通用照明（自然

5、光及人工照明，但要防止眩目）和為操作機(jī)器而需的照明。 管、線布置：不要妨礙在機(jī)器附近的安全出入、避免磕絆，有足夠的上部空間。保證維修時(shí)人員的出入安全。 第二節(jié) 人的特性 主要內(nèi)容：人的生理因素包括：感覺(jué)器官（視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)）、機(jī)能特性（反應(yīng)時(shí)間）、形態(tài)特性（人體特征參數(shù)）、生理節(jié)奏、疲勞等；人的心理因素包括：心理過(guò)程（認(rèn)識(shí)與情感意志）、個(gè)性心理（能力、性格、氣質(zhì)與需要、動(dòng)機(jī)）一、人的生理因素與安全的關(guān)系 （一）人的感覺(jué)與感覺(jué)器官 1視覺(jué) 常見(jiàn)的幾種視覺(jué)現(xiàn)象 視覺(jué)損傷與視覺(jué)疲勞 視覺(jué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)覺(jué)的功能有分辨聲音的高低和強(qiáng)弱，還可以判斷環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。 聽(tīng)覺(jué)特性 聽(tīng)覺(jué)的掩蔽3人的感覺(jué)反

6、應(yīng)人們?cè)诓倏v機(jī)械或觀察識(shí)別事物時(shí)，從開(kāi)始操縱、觀察、識(shí)別到采取動(dòng)作，存在一個(gè)感知時(shí)間過(guò)程，即存在一段反應(yīng)時(shí)間。 反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間是指人從機(jī)器或外界獲得信息，經(jīng)過(guò)大腦加工分析發(fā)出指令到運(yùn)動(dòng)器官開(kāi)始執(zhí)行動(dòng)作所需的時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間是從包括感覺(jué)反應(yīng)時(shí)間（從信息開(kāi)始刺激到感覺(jué)器官有感覺(jué)所用時(shí)間）到開(kāi)始動(dòng)作所用時(shí)間（信息加工、決策、發(fā)令開(kāi)始執(zhí)行所用時(shí)間）的總和。由于人的生理心理因素的限制，人對(duì)刺激的反應(yīng)速度是有限的。一般條件下，反應(yīng)時(shí)問(wèn)約為0.10.5 s。對(duì)于復(fù)雜的選擇性反應(yīng)時(shí)間達(dá)13 s，要進(jìn)行復(fù)雜判斷和認(rèn)識(shí)的反應(yīng)時(shí)間平均達(dá)35 s，具體的帶有判別的反應(yīng)時(shí)間t可用下式求得： t = k log2 (n

7、+1) 式中，k為常數(shù)；n為等概率出現(xiàn)的選擇對(duì)象數(shù)；(n+1)是考慮判明是否出現(xiàn)刺激。 為了保證安全作業(yè)，一方面在機(jī)器設(shè)計(jì)中，應(yīng)使操縱速度低于人的反應(yīng)速度。另一方面應(yīng)設(shè)法提高人的反應(yīng)速度。 減少反應(yīng)時(shí)間的途徑 一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器設(shè)備的情況、信息的強(qiáng)弱和信息狀況等外界條件是影響反映時(shí)間的重要因素；而機(jī)器的外觀造型和操縱機(jī)構(gòu)是否適宜于人的操作要求，以及操作者的生物力學(xué)特性等，則是直接影響動(dòng)作時(shí)間的重要因素。 合理地選擇感知類型。比較各類感覺(jué)的反應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)和知覺(jué)反應(yīng)時(shí)間最短，約0.10.2s，其次是觸覺(jué)和視覺(jué)。所以在設(shè)計(jì)各類機(jī)器時(shí)，應(yīng)根據(jù)操縱控制情況，合理選擇感覺(jué)通道，盡量選用反應(yīng)時(shí)間短的通道去控

8、制和調(diào)節(jié)機(jī)器。 適應(yīng)人的生理心理要求，按人機(jī)工程學(xué)原則設(shè)計(jì)機(jī)器。 操作者操作技術(shù)的熟練程度直接影響反應(yīng)速度，應(yīng)通過(guò)訓(xùn)練來(lái)提高人的反應(yīng)速度。 (二)人體的特性參數(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和操縱機(jī)器有關(guān)的人體特性參數(shù)很多，歸納起來(lái)有如下4類： 靜態(tài)參數(shù)靜態(tài)參數(shù)是指人體在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)得的形態(tài)參數(shù)，也稱人體的基本尺度，如人體高度及各部分長(zhǎng)度尺寸。我國(guó)6大區(qū)域人體尺寸及體重見(jiàn)表41。 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)是指在人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，人體的動(dòng)作范圍，主要包括肢體的活動(dòng)角度和肢體所能達(dá)到的距離等兩方面的參數(shù)。如手臂、腿腳活動(dòng)時(shí)測(cè)得的參數(shù)。 生理學(xué)參數(shù)生理學(xué)參數(shù)主要是指有關(guān)的人體各種活動(dòng)和工作引起的生理變化，反映人在活動(dòng)和工作時(shí)負(fù)荷

9、大小的參數(shù)， 包括人體耗氧量、心臟跳動(dòng)頻率、呼吸頻率及人體表面積和體積等。 生物力學(xué)參數(shù)生物力學(xué)參數(shù)主要指人體各部分（如手掌、前臂、上臂、軀干（包括頭、頸）、大腿和小腿、腳等）出力大小的參數(shù)，如握力、拉力、推力、推舉力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。 ( 三 ) 大腦的覺(jué)醒水平與生理節(jié)奏1. 大腦的覺(jué)醒水平大腦的覺(jué)醒水平劃分為 5 個(gè)等級(jí)。從表中可以看出，級(jí)覺(jué)醒水平是最佳覺(jué)醒狀態(tài), 工作能力最強(qiáng), 但這種狀態(tài)只能維持15min 左右。在超常態(tài)（級(jí)）下, 由于過(guò)度緊張, 造成精神恐慌, 失誤率也會(huì)明顯增高。 2. 人體生物節(jié)律 人體存在著一個(gè)以23d為周期的體力盛衰和以28d為周期的情緒波動(dòng)規(guī)律，以33d 為周期

10、的智力波。人處于正半周期為高潮期，這時(shí)人的心情舒暢，精力充沛，工作成功率高；負(fù)半周期為低潮期, 這時(shí)人的心情不佳, 容易疲勞、健忘, 工作成績(jī)低。正弦曲線與橫軸交點(diǎn)這一天稱為“臨界點(diǎn)”。3 個(gè)臨界點(diǎn)互不重疊稱單臨界點(diǎn), 兩個(gè)臨界點(diǎn)重疊稱雙臨界點(diǎn),3個(gè)臨界點(diǎn)重疊稱3臨界點(diǎn),臨界點(diǎn)前后各一天稱臨界期,臨界期也包括3個(gè)周期在負(fù)半周的重疊日期。在臨界點(diǎn)或臨界期, 體力、情緒和智力極不穩(wěn)定, 最易發(fā)生事故。 ( 四 ) 疲勞 1. 疲勞的定義疲勞分為肌肉疲勞 ( 或稱體力疲勞 ) 和精神疲勞 ( 或稱腦力疲勞 ) 兩種。肌肉疲勞是指過(guò)度緊張的肌肉局部出現(xiàn)酸痛現(xiàn)象, 一般只涉及大腦皮層的局部區(qū)域。而精神疲

11、勞則與中樞神經(jīng)活動(dòng)有關(guān), 它是一種彌散的、不愿意再作任何活動(dòng)和懶惰的感覺(jué), 意味著肌體迫切需要休息。 2.產(chǎn)生疲勞的原因及消除途經(jīng) 疲勞的原因超過(guò)生理負(fù)荷的激烈動(dòng)作和持久的體力或腦力勞動(dòng)、作業(yè)環(huán)境不良、單調(diào)乏味的工作、不良的精神因素、肌體狀況不良以及長(zhǎng)期勞逸安排不當(dāng)?shù)热说纳?、心理因素及管理方面的因? 都是造成疲勞的原因。另外, 機(jī)器本身在設(shè)計(jì)制造時(shí), 沒(méi)有按人機(jī)工程學(xué)理論設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)不周, 也是人體過(guò)早出現(xiàn)疲勞的原因。 消除疲勞的途徑消除疲勞的途徑歸納起來(lái)有以下幾方面：在進(jìn)行顯示器和控制器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人的生理心理因素； 通過(guò)改變操作內(nèi)容、播放音樂(lè)等手段克服單調(diào)乏味的作業(yè)；改善工作環(huán)境,

12、科學(xué)地安排環(huán)境色彩、環(huán)境裝飾及作業(yè)場(chǎng)所布局，合理的溫濕度，充足的光照等；避免超負(fù)荷的體力或腦力勞動(dòng)，合理安排作息時(shí)間，注意勞逸結(jié)合等。 疲勞的測(cè)定 二、人的心理因素 （一）能力（二）性格（三）氣質(zhì)（四）需要與動(dòng)機(jī)（五）情緒與情感（六）意志 第三節(jié)機(jī)械的安全特性及故障診斷技術(shù) 主要內(nèi)容：機(jī)械安全的定義及特性，人機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)事故及原因，機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)。一、機(jī)械安全的定義及特性（一）機(jī)械安全定義（二）機(jī)械安全的特性 現(xiàn)代機(jī)械安全應(yīng)具有以下幾方面的特性 : 1. 系統(tǒng)性現(xiàn)代機(jī)械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上, 并綜合與系統(tǒng)地運(yùn)用這些科學(xué)技

13、術(shù)。2. 防護(hù)性通過(guò)對(duì)機(jī)械危險(xiǎn)的智能化設(shè)計(jì)，應(yīng)使機(jī)器在整個(gè)壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時(shí), 其機(jī)器和人身均是安全的, 使人對(duì)勞動(dòng)環(huán)境、勞動(dòng)內(nèi)容和主動(dòng)地位的提高得到不斷改善。 3. 友善性機(jī)械安全設(shè)計(jì)涉及到人和人所控制的機(jī)器, 它在人與機(jī)器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性, 充分發(fā)揮人的功能的、提高人機(jī)系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng), 在設(shè)計(jì)中通過(guò)減少操作者的緊張和體力來(lái)提高安全性, 并以此改善機(jī)器的操作性能和提高其可靠性。4. 整體性現(xiàn)代機(jī)械的安全設(shè)計(jì)必須全面、系統(tǒng)地對(duì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的因素進(jìn)行定性、定量分析和評(píng)價(jià), 整體尋求降低風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 二、人機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的事故及其原因 ( 一 ) 常見(jiàn)

14、的事故1. 卷入和擠壓這種傷害主要來(lái)自旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)零部件, 即兩旋轉(zhuǎn)件之間或旋轉(zhuǎn)件與固定件之間的運(yùn)動(dòng)將人體某一部分卷入或擠壓。這是造成機(jī)械事故的主要原因, 其發(fā)生的頻率最高, 約占機(jī)械傷害事故的 47.7% 。 2. 碰撞和撞擊這種傷害主要來(lái)自直線運(yùn)動(dòng)的零部件和飛來(lái)物或墜落物。例如, 做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)或滑枕等執(zhí)行件撞擊人體；高速旋轉(zhuǎn)的工具、工件及碎片等擊中人體；起重作業(yè)中起吊物的墜落傷人或人從高層建筑上墜落傷亡等。3. 接觸傷害接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運(yùn)動(dòng)或靜止機(jī)械的尖角、棱角、銳邊、粗糙表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機(jī)械傷害和接觸到過(guò)冷過(guò)熱及絕緣不良的導(dǎo)電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電

15、等傷害事故。 ( 二 ) 事故原因1. 機(jī)械設(shè)備存在先天性潛在缺陷屬于這一類的潛在安全隱患涉及面很廣, 從設(shè)計(jì)到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當(dāng)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)、強(qiáng)度計(jì)算不準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)、操縱控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)、顯示裝置設(shè)置不當(dāng)、無(wú)安全防護(hù)裝置以及制造中的加工裝配不當(dāng)?shù)鹊取?2. 設(shè)備磨損或惡化使用過(guò)程中由于磨損、老化降低了設(shè)備的可靠性而產(chǎn)生新的潛在危險(xiǎn)因素, 如裂紋、腐蝕等缺陷, 但由于未被發(fā)現(xiàn)而“帶病”運(yùn)轉(zhuǎn)。3. 人的不安全行為有的是由于安全意識(shí)差而做的有意的行為或錯(cuò)誤的行為, 有的則是由于人的大腦對(duì)信息處理不當(dāng)而所做的無(wú)意行為, 如誤操作或誤動(dòng)作。人的任何一種不安全行為都可能導(dǎo)致事故發(fā)生

16、。絕大多數(shù)人機(jī)事故是可以采取故障診斷等預(yù)先識(shí)別技術(shù)加以防范的。 三、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)( 一 ) 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷模型故障診斷是研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化的信息, 進(jìn)而識(shí)別、預(yù)測(cè)和監(jiān)視機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)方法。 在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中, 設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時(shí)而正確地掌握狀態(tài)向量是進(jìn)行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測(cè)手段進(jìn)行狀態(tài)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。 ( 二 ) 故障診斷的基本流程及實(shí)施步驟 故障診斷包括診斷文檔建立和診斷實(shí)施兩大部分。 診斷實(shí)施過(guò)程是故障診斷的中心工作，它可以細(xì)分為4 個(gè)基本步驟:(1) 信號(hào)檢測(cè)。按不同診

17、斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號(hào), 對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行全面地檢測(cè), 并將其匯集在一起, 形成一個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)信號(hào)子集, 該子集稱為初始模式向量。(2) 特征提取 ( 或稱信號(hào)處理 ) 。將初始模式向量進(jìn)行維數(shù)變換、形式變換, 去掉冗余信息, 提取故障特征, 形成待檢模式。(3) 狀態(tài)識(shí)別。將待檢模式與樣板模式 ( 故障檔案)對(duì)比, 進(jìn)行狀態(tài)分類。(4) 診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)策主要是指對(duì)設(shè)備及其工作進(jìn)行必要的預(yù)測(cè)和干預(yù)。 ( 三 ) 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)是廣義故障診斷中不可分割的兩個(gè)有機(jī)組成部分。嚴(yán)格地講, 狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是兩個(gè)不同的概念。狀態(tài)監(jiān)測(cè)一般由現(xiàn)場(chǎng)

18、操作人員進(jìn)行。故障診斷則一般由專門人員進(jìn)行, 他們只是在確定設(shè)備已發(fā)生異常的基礎(chǔ)上對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行處理，提取故障特征, 識(shí)別設(shè)備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的, 但實(shí)際中由于兩者的密切相關(guān)性, 往往把狀態(tài)監(jiān)測(cè)也劃歸在故障診斷的研究范疇中, 統(tǒng)稱為設(shè)備的故障診斷與監(jiān)測(cè)或簡(jiǎn)稱為故障診斷。由于狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷的前提, 因此有時(shí)也把狀態(tài)監(jiān)測(cè)稱為故障診斷實(shí)施的第一階段, 而把狹義故障診斷稱為故障診斷實(shí)施的 第二階段。 （四）振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)包括振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)等內(nèi)容。 第四節(jié) 機(jī)械的可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：機(jī)械的可靠性度量指標(biāo)，可靠性設(shè)計(jì)，維修設(shè)計(jì)。

19、一、可靠性的度量指標(biāo)1.可靠度可靠度數(shù)值應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品的要求來(lái)確定, 一般原則是根據(jù)故障發(fā)生后導(dǎo)致事故的后果和經(jīng)濟(jì)損失而定。2.故障率 ( 或失效率)故障率是指工作到 t 時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品, 在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。故障率也是時(shí)間的函數(shù), 記為（t），稱為故障率函數(shù)。產(chǎn)品在其整個(gè)壽命期間內(nèi)各個(gè)時(shí)期的故障率是不同的, 其故障率隨時(shí)間變化的曲線稱為壽命的曲線, 也稱浴盆曲線。 產(chǎn)品的失效過(guò)程可分為 3個(gè)階段： 早期故障期。產(chǎn)品在使用初期，由于材質(zhì)、設(shè)計(jì)、制造、安裝及調(diào)整等環(huán)節(jié)造成的缺陷，或檢驗(yàn)疏忽等原因存在的固有缺陷陸續(xù)暴露出來(lái)，此期間故障率較高，但經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試和排除故障，加之

20、相互配合件之間的磨合，使故障率較快地降下來(lái), 并逐漸趨于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。偶發(fā)故障期。這個(gè)期間的故障率降到最低，且趨向常數(shù)，表示產(chǎn)品處于正常工作狀 態(tài)。這段時(shí)間較長(zhǎng)，是產(chǎn)品的最佳工作期。這時(shí)發(fā)生的故障是隨機(jī)的，是偶然原因引起應(yīng)力增加，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的額定值時(shí)，就可能發(fā)生故障。磨損故障期。這個(gè)時(shí)期的故障迅速上升, 因?yàn)楫a(chǎn)品經(jīng)長(zhǎng)期使用后, 由于磨損和老化, 大部分零組部件將接近或達(dá)到固有壽命期, 所以故障率較高。 3. 平均壽命 ( 或平均無(wú)故障工作時(shí)間)對(duì)非維修產(chǎn)品稱平均壽命, 其觀測(cè)值為產(chǎn)品發(fā)生失效前的平均工作時(shí)間, 或所有試驗(yàn)產(chǎn)品都觀察到壽命終了時(shí)，們壽命的算術(shù)平均值3于維修產(chǎn)品來(lái)說(shuō), 稱平均無(wú)

21、故障工作時(shí)間或平均故障問(wèn)隔時(shí)間, 其觀測(cè)值等于在使用壽命周期內(nèi)的某段觀察期間累積工作時(shí) 間與發(fā)生故障次數(shù)之比。 4. 維修度 維修度是指維修產(chǎn)品發(fā)生故障后, 在規(guī)定條件 ( 備件貯備、維修工具、維修方法及維修技術(shù)水平等 ) 和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能修復(fù)的概率, 它是維修時(shí)間 r 的函數(shù), 用 M（z）表示, 稱為維修度函數(shù)。5. 有效度 狹義可靠度 R(t) 與維修度 M ( ) 的綜合稱為有效度, 也稱廣義可靠度。其定義是, 對(duì)維修產(chǎn)品, 在規(guī)定的條件下使用, 在規(guī)定維修條件下修理, 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)具有或維持其規(guī)定功能處于正常狀態(tài)的概率。 二、系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì) 產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)是根據(jù)零組部件的可

22、靠性數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)算產(chǎn)品的可靠性指標(biāo) , 如可靠度、故障率或平均壽命等。可靠性預(yù)計(jì)的目的是為可靠性設(shè)計(jì)選擇最佳設(shè)計(jì)方案提供可靠依據(jù), 且在產(chǎn)品定型投產(chǎn)之前就可以對(duì)新產(chǎn)品的可靠性做出估計(jì), 若達(dá)不到預(yù)定指標(biāo), 就可以針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì), 從而取得事半功倍的效果。 ( 一 ) 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì) 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性表示系統(tǒng)中所有單元均正常時(shí), 系統(tǒng)才能正常工作。 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性有如下特點(diǎn): 串聯(lián)系統(tǒng)中單元數(shù)越多, 則系統(tǒng)的可靠性越低；各單元本身的可靠性越低, 則系統(tǒng)的可靠性越低。 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性Rs（t） 總是小于系統(tǒng)中可靠度最低單元的可靠性Rimin, 而且其壽命取決于該單元的壽命。

23、( 二 ) 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì) 并聯(lián)系統(tǒng)可靠性表示系統(tǒng)中只要有一個(gè)單元能正常工作, 系統(tǒng)就能正常工作。 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度好像鋼絲繩的可靠性, 只有當(dāng)所有鋼絲繩均斷裂, 鋼絲繩才能完全斷開(kāi)。當(dāng)然, 當(dāng)斷絲數(shù)達(dá)到一定數(shù)量就得降級(jí)使用或報(bào)廢。鋼絲繩的壽命是由壽命最長(zhǎng)的那股鋼絲決定的, 故并聯(lián)系統(tǒng)又稱繩索模型。 ( 三 ) 串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì) 任何一個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)總可以看成是由一些串聯(lián)式和并聯(lián)式子系統(tǒng)組合而成。在進(jìn)行串一并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)時(shí), 只要用上述方法分別求出各子系統(tǒng)的可靠度, 就可以使系統(tǒng)可靠性框圖逐步簡(jiǎn)化, 最后總可以簡(jiǎn)化成一個(gè)簡(jiǎn)單的串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng), 于是可求出整個(gè)系統(tǒng)的可靠度。

24、三、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)要點(diǎn) （一） 確定零件合理的安全系數(shù)安全系數(shù)是指零件在理論上計(jì)算的承載能力與實(shí)際所能承擔(dān)的負(fù)荷之比值。確定安全系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素:(1) 環(huán)境條件的影響如溫度、濕度、沖擊、振動(dòng)等；(2) 使用中發(fā)生超負(fù)荷或誤操作時(shí)的后果；(3) 為提高安全系數(shù)所付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是否合算等。 安全系數(shù)的提高應(yīng)通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到, 而不是簡(jiǎn)單地通過(guò)增加構(gòu)件尺寸、增加重量或增加費(fèi)用等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。( 二 ) 貯備設(shè)計(jì) ( 冗余設(shè)計(jì) )（三）其他設(shè)計(jì) 四、維修性設(shè)計(jì) ( 一 ) 維修及維修性所謂維修是指使產(chǎn)品保持在正常使用和運(yùn)行狀態(tài), 以及為排除故障或缺陷所采取的一切措施, 包括設(shè)備運(yùn)

25、行過(guò)程中的維護(hù)保養(yǎng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷以及故障檢修、調(diào)整和最后的驗(yàn)收試驗(yàn)等直至恢復(fù)正常運(yùn)行等一系列工作。簡(jiǎn)言之, 為保持或恢復(fù)產(chǎn)品規(guī)定功能采取的技術(shù)措施叫做維修。維修性是指對(duì)故障產(chǎn)品修復(fù)的難易程度, 即在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi), 完成某種產(chǎn)品維修任務(wù)的難易程度。 ( 二 ) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)維修性設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí), 設(shè)計(jì)師應(yīng)從維修的觀點(diǎn)出發(fā), 保證當(dāng)產(chǎn)品一旦出故障, 能容易地發(fā)現(xiàn)故障, 易拆、易檢修、易安裝, 即可維修度要高。維修度是產(chǎn)品的固有性質(zhì),它屬于產(chǎn)品固有可靠性的指標(biāo)之一。維修度的高低直接影響產(chǎn)品的維修工時(shí)、維修費(fèi)用, 影響產(chǎn)品的利用率。維修性設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題有可達(dá)性、零

26、組部件的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性等內(nèi)容。 ( 三)可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)的關(guān)系可靠性設(shè)計(jì)和維修性設(shè)計(jì)是從不同的角度來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性。前者著重從保證產(chǎn)品的工作性能出發(fā), 力求不出故障或少出故障, 是解決本質(zhì)安全問(wèn)題, 在方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)階段就設(shè)法消除危險(xiǎn)與有害因素；后者則是從維修的角度考慮, 一旦產(chǎn)品發(fā)生故障, 其本身就能自動(dòng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障, 并且顯示故障或發(fā)出警報(bào)信號(hào), 并能自動(dòng)排除故障或中止故障。 第五節(jié) 人機(jī)系統(tǒng)主要內(nèi)容：人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型、人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)功能分配、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則。 一、人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型人機(jī)系統(tǒng)的任何活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是信息及能量的傳遞和交

27、換。人機(jī)之間在進(jìn)行信息及能量的傳遞和交換中, 首先是人的感覺(jué)器官 ( 眼、耳等 ) 從顯示裝置上感受到機(jī)器及環(huán)境作用 于人的信息, 經(jīng)大腦中樞神經(jīng)的綜合、分析、判斷做出決策, 然后命令運(yùn)動(dòng)器官 ( 手或腳 ) 向機(jī)器的控制器發(fā)出控制信息, 即操縱機(jī)器相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ( 手柄或按鈕等 ) 完成各種相虛的運(yùn)動(dòng)機(jī)能 ( 移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng) ), 且將控制的效果反映在顯示器上, 構(gòu)成一個(gè)信息及能量傳遞的閉環(huán)系統(tǒng)。到此, 人機(jī)系統(tǒng)完成了一次功能循環(huán)。 二、人機(jī)系統(tǒng) 在人機(jī)系統(tǒng)中, 人與機(jī)器為完成一定功能, 各自發(fā)揮自己的作用, 又必須相互聯(lián)系, 相互配合, 二者之間有著相互依存、相互影響、又相互制約的關(guān)系, 而

28、且這些關(guān)系隨系統(tǒng)自動(dòng)化程度的變化而變化。為了取得人機(jī)系統(tǒng)的最佳效果, 對(duì)人和機(jī)分別提出“人適應(yīng)于機(jī)”、“機(jī)適宜于人” 的不同要求, 即“人適機(jī)”“與機(jī)宜人”。所謂“機(jī)宜人”是指機(jī)器作為人從事生產(chǎn)和生活活 動(dòng)的工具, 要求設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的機(jī)器應(yīng)盡量滿足使用者的體格、生理、心理等條件的要求, 做到顯示的信息便于接受、判斷, 控制系統(tǒng)的尺寸、力度、位置、結(jié)構(gòu)、形式等均應(yīng)適合操作者的生理要求, 工具、器具及用品等的使用得心應(yīng)手, 人所處的作業(yè)空間安全舒適, 達(dá)到有利于人的身心健康, 有利于發(fā)揮勞動(dòng)者的效能和效率。 人適機(jī)是指使人去適應(yīng)機(jī)器的要求。機(jī)器的結(jié)構(gòu)決定了其客觀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律, 其操作環(huán)a境也會(huì)因各

29、種因素在時(shí)間和空間上受到某種限制, 如經(jīng)濟(jì)上的可行性、技術(shù)上的可能性、機(jī)器本身性能要求的條件以及使用機(jī)器時(shí)的外界環(huán)境條件 ( 如高溫、高壓作業(yè) ) 等。為了適應(yīng)機(jī)器的這些情況, 就需要對(duì)人的因素予以限制, 對(duì)人進(jìn)行教育、訓(xùn)練, 并且盡量發(fā)揮人的因素, 利用有一定可塑性這一特點(diǎn)。在人機(jī)系統(tǒng)中, 機(jī)宜人與人適機(jī)是相對(duì)的。機(jī)適宜于人是以人的因素為條件的, 而人的因素是比較復(fù)雜的, 而且是變化的, 有的是隨時(shí)代的進(jìn)步而變化, 有的是因時(shí)、因地、因性別、因年齡等不同而變化；人的因素有的可量化, 有的則難以準(zhǔn)確量化。機(jī)器本身也在不斷發(fā)展, 自動(dòng)化程度越來(lái)越高, 控制系統(tǒng)智能化, 所以機(jī)適宜于人的程度也在不

30、斷提高。 而人適應(yīng)于機(jī)的程度是有限的, 因?yàn)楸M管人的因素有一定的可塑性, 但是畢竟有一定的限度。解決的辦法是通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練, 提高人的文化和技術(shù)素質(zhì), 或采取必要的輔助措施 ( 如使用勞保用品等 ) 去適應(yīng)機(jī)器的要求。 三、人機(jī)功能分配 在人機(jī)系統(tǒng)中 , 人與機(jī)完成各自的功能 , 只有二者合理配合 , 協(xié)調(diào)一致 , 才能使人機(jī) 系統(tǒng)達(dá)到最佳效果。為此 , 需要深入了解和研究人機(jī)各自的特征 , 進(jìn)行比較 , 揚(yáng)長(zhǎng)避短 , 充分發(fā)揮各自的特長(zhǎng)。( 一 ) 人在人機(jī)系統(tǒng)中的主要功能人在人機(jī)系統(tǒng)中主要有 3 種功能: (1) 傳感功能。通過(guò)人體感覺(jué)器官的看、聽(tīng)、摸等感知外界環(huán)境的剌激信息, 如物體、事

31、件、機(jī)器、顯示器、環(huán)境或工作過(guò)程等, 將這些刺激信息作為輸入傳遞給人的中樞神經(jīng)。(2) 信息處理功能。大腦對(duì)感知的信息進(jìn)行檢索、加工、判斷、評(píng)價(jià), 然后做出決策。 (3) 操縱功能。將信息處理的結(jié)果作為指令, 指揮人的行動(dòng), 即人對(duì)外界的刺激作出反應(yīng), 如操縱控制器、使用工具、處理材料等, 最后達(dá)到人的預(yù)期目的, 如機(jī)器被開(kāi)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、零件被加工成形、機(jī)器的故障已被排除、缺陷零件已被修復(fù)或者更換等。 ( 二 ) 人機(jī)特性的比較人體本身就是一部復(fù)雜的、特殊的機(jī)器。人與機(jī)器的特性包括許多內(nèi)容, 但就從人機(jī)系統(tǒng)中信息及能量的接受、傳遞、轉(zhuǎn)換過(guò)程來(lái)講, 我們可以歸納為以下 4 個(gè)方面來(lái)比較, 即信息感受、

32、信息處理和決策、操作反應(yīng)、工作能力等。（三）人機(jī)功能分配原則 四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算 （一）系統(tǒng)中人的可靠性計(jì)算（二）人機(jī)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算1. 兩人監(jiān)控人機(jī)系統(tǒng)的可靠度(1) 異常狀況時(shí)，相當(dāng)于兩人并聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)增大了，這時(shí)操作者切斷電源的可靠度為 RHb( 正確操作的概率 )： RHb =1-（1-R1）(1-R2) (2) 正常狀況時(shí)，相當(dāng)于兩人串聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)減小了，即產(chǎn)生誤操作的概率增大了，操作者不切斷電源的可靠度為RHc 險(xiǎn) ( 不產(chǎn)生誤動(dòng)作的概率 ):RHc= R1R2從監(jiān)視的角度考慮，首要問(wèn)題是避免異常狀況時(shí)的危險(xiǎn), 即保證異常狀況時(shí)切斷電源的可靠度,

33、而提高正常狀況下不誤操作的可靠度則是次要的, 因此這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。所以兩人監(jiān)控的人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsr 為 : 異常情況時(shí), Rsr =1 一 (1-R1)(1-R2)RM正常情況時(shí), Rsr = RHcRM = R1R2RM 2. 多人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度 上述兩人監(jiān)控作業(yè)是單純的并聯(lián)系統(tǒng), 所以正常操作和誤操作兩種概率都增加了, 而由多數(shù)人表決的人機(jī)系統(tǒng)就可以避免這種情況。若由幾個(gè)人構(gòu)成控制系統(tǒng), 當(dāng)其中 f 個(gè)人的控制工作同時(shí)失誤時(shí), 系統(tǒng)才會(huì)失敗, 我們稱這樣的系統(tǒng)為多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)。設(shè)每個(gè)人的可靠度均為 R, 則系統(tǒng)全體人員的操作可靠度 RHn 為 : r-1RH

34、n = Cn（1R） R1 i=0 式中Cn一n 個(gè)人中有 i 個(gè)人同意時(shí)事件數(shù), Cn = n! / i! (n- I)! , 且規(guī)定Cn =1。多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算公式為: r-1RHn = Cn（1R） R1 RM i=0 3. 控制器監(jiān)控的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度設(shè)監(jiān)控器的可靠度為 RMK, 則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsk 為 : Rsk = 1-(1-RMKRH)(1- RH) RM 4. 自動(dòng)控制冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠度為 RMz , 則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsz 為: Rsz = 1- (1- RMz RH)(1- RMz ) RM 五、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本

35、原則 1. 系統(tǒng)的整體可靠性原則從人機(jī)系統(tǒng)的整體可靠性出發(fā), 合理確定人與機(jī)器的功能分配, 從而設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)可靠的人機(jī)系統(tǒng)。一般情況下, 機(jī)器的可靠性高于人的可靠性, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化, 就可將人從機(jī)器的危險(xiǎn)點(diǎn)和危險(xiǎn)環(huán)境中解脫出來(lái), 從根本上提高了人機(jī)系統(tǒng)可靠性。2. 高可靠性組成單元要素原則系統(tǒng)要采用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的、高可靠性單元要素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3. 具有安全系數(shù)的設(shè)計(jì)原則由于負(fù)荷條件和環(huán)境因素隨時(shí)間而變化, 所以可靠性也是隨時(shí)間變化的函數(shù), 并且隨時(shí)間的增加, 可靠性在降低。因此, 設(shè)計(jì)的可靠性和有關(guān)參數(shù)應(yīng)具有一定的安全系數(shù)。 4. 高可靠性方式原則為提高可靠性, 宜采用冗余設(shè)計(jì)、故障安全

36、裝置、自動(dòng)保險(xiǎn)裝置等高可靠度結(jié)構(gòu)組合方式。(1) 系統(tǒng)“自動(dòng)保險(xiǎn)”裝置。自動(dòng)保險(xiǎn), 就是即使是外行不懂業(yè)務(wù)的人或不熟練的人進(jìn)行操作, 也能保證安全, 不受傷害或不出故障。這是機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)和裝置設(shè)計(jì)的根本性指導(dǎo)思想, 是本質(zhì)安全化追求的目標(biāo)。要通過(guò)不斷完善結(jié)構(gòu), 盡可能地接近這個(gè)目標(biāo)。(2) 系統(tǒng)“故障安全”結(jié)構(gòu)。故障安全, 就是即使個(gè)別零部件發(fā)生故障或失效, 系統(tǒng)性能不變, 仍能可靠工作。 系統(tǒng)安全常常是以正常的準(zhǔn)確的完成規(guī)定功能為前提。可是, 由于組成零件產(chǎn)生故障而引起誤動(dòng)作, 常常導(dǎo)致重大事故發(fā)生。為達(dá)到功能準(zhǔn)確性, 采用保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)方法可保證系統(tǒng)的可靠性。從系統(tǒng)控制的功能方面來(lái)看, 故障安全

37、結(jié)構(gòu)有以下幾種: 消極被動(dòng)式。組成單元發(fā)生故障時(shí), 機(jī)器變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)。 積極主動(dòng)式。組成單元發(fā)生故障時(shí), 機(jī)器一面報(bào)警, 一面還能短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 運(yùn)行操作式。即使組成單元發(fā)生故障, 機(jī)器也能運(yùn)行到下次的定期檢查。 通常在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中, 大多為消極被動(dòng)式結(jié)構(gòu)。 5. 標(biāo)準(zhǔn)化原則為減少故障環(huán)節(jié), 應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu), 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)和方式。6. 高維修度原則為便于檢修故障, 且在發(fā)生故障時(shí)易于快速修復(fù), 同時(shí)為考慮經(jīng)濟(jì)性和備用方便, 應(yīng)采用零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、設(shè)備系列化的產(chǎn)品。7. 事先進(jìn)行試驗(yàn)和進(jìn)行評(píng)價(jià)的原則對(duì)于缺乏實(shí)踐考驗(yàn)和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的材料和方法, 必須事先進(jìn)行試驗(yàn)和科學(xué)評(píng)價(jià), 然后再根據(jù)其可

38、靠性和安全性而選用。8. 預(yù)測(cè)和預(yù)防的原則要事先對(duì)系統(tǒng)及其組成要素的可靠性和安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題加以必要的改善, 對(duì)易于發(fā)生故障或事故的薄弱環(huán)節(jié)和部位也要事先制定預(yù)防措施和應(yīng)變措施。9. 人機(jī)工程學(xué)原則從正確處理人一機(jī)一環(huán)境的合理關(guān)系出發(fā), 采用人類易于使用并且差錯(cuò)較少的方式。 10. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性原則不僅要考慮可靠性和安全性, 還必須考慮系統(tǒng)的質(zhì)量因素和輸出功能指標(biāo)。其中還包括技術(shù)功能和經(jīng)濟(jì)成本。11. 審查原則既要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì), 又要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行可靠性審查和其他專業(yè)審查, 也就是要重申和貫徹各專業(yè)各行業(yè)提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)。12.整理準(zhǔn)備資料和交流信息原則13.信息反饋原則14.設(shè)立相應(yīng)

39、的組織機(jī)構(gòu) 第五章 職業(yè)性危害控制技術(shù) 目前, 企業(yè)中存在的職業(yè)性危害因素主要是生產(chǎn)性粉塵、毒物、物理因素等。這些均 來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程, 產(chǎn)生于設(shè)備、擴(kuò)散于環(huán)境、作用于接觸人群。因此對(duì)職業(yè)性危害因素的控制應(yīng)從設(shè)備、環(huán)境、人三個(gè)方面考慮。下面分別敘述各種職業(yè)性危害因素的特點(diǎn)和控制措施。第一節(jié) 生產(chǎn)性粉塵危害控制技術(shù)主要內(nèi)容：生產(chǎn)性粉塵的來(lái)源、分類、理化性質(zhì)，生產(chǎn)性粉塵治理的工程技術(shù)措施。 一、生產(chǎn)性粉塵的來(lái)源和分類 （一）來(lái)源生產(chǎn)性粉塵來(lái)源十分廣泛, 如固體物質(zhì)的機(jī)械加工、粉碎；金屬的研磨、切削；礦石的粉碎、篩分、配料或巖石的鉆孔、爆破和破碎等；耐火材料、玻璃、水泥和陶瓷等工業(yè)中原料加工；皮毛、紡

40、織物等原料處理；化學(xué)工業(yè)中固體原料加工處理, 物質(zhì)加熱時(shí)產(chǎn)生的蒸氣、有機(jī)物質(zhì)的不完全燃燒所產(chǎn)生的煙。此外, 粉末狀物質(zhì)在混合、過(guò)篩、包裝和搬運(yùn)等操作時(shí)產(chǎn)生的粉塵, 以及沉積的粉塵二次揚(yáng)塵等。 ( 二 ) 分類 生產(chǎn)性粉塵分類方法有幾種, 根據(jù)生產(chǎn)性粉塵的性質(zhì)可將其分為 3 類。1. 無(wú)機(jī)性粉塵無(wú)機(jī)性粉塵包括礦物性粉塵, 如硅石、石棉、煤等；金屬性粉塵, 如鐵、錫、鋁等及其化合物；人工無(wú)機(jī)粉塵, 如水泥、金剛砂等。2. 有機(jī)性粉塵有機(jī)性粉塵包括植物性粉塵, 如棉、麻、面粉、木材；動(dòng)物性粉塵, 如皮毛、絲、骨粉塵；人工合成的有機(jī)染料、農(nóng)藥、合成樹(shù)脂、炸藥和人造纖維等。3. 混合性粉塵混合性粉塵是上

41、述各種粉塵的混合存在, 一般為兩種以上粉塵的混合。生產(chǎn)環(huán)境中最常見(jiàn)的就是混合性粉塵。 二、生產(chǎn)性粉塵的理化性質(zhì) 粉塵對(duì)人體的危害程度與其理化性質(zhì)有關(guān), 與其生物學(xué)作用及防塵措施等也有密切關(guān)系。在衛(wèi)生學(xué)上, 有意義的粉塵理化性質(zhì)包括粉塵的化學(xué)成分、分散度、溶解度、密度、形狀、硬度、荷電性和爆炸性等。三、生產(chǎn)性粉塵治理的工程技術(shù)措施采用工程技術(shù)措施消除和降低粉塵危害, 是治本的對(duì)策, 是防止塵肺發(fā)生的根本措施。 (1) 改革工藝過(guò)程。通過(guò)改革工藝流程使生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、密閉化、自動(dòng)化, 從而消除和降低粉塵危害。 (2) 濕式作業(yè)。濕式作業(yè)防塵的特點(diǎn)是防塵效果可靠, 易于管理, 技資較低。該方法已為廠

42、礦廣泛應(yīng)用, 如石粉廠的水磨石英和陶瓷廠、玻璃廠的原料水碾、濕法拌料、水力清砂、水爆清砂等。(3)密閉一抽風(fēng)一除塵。對(duì)不能采取濕式作業(yè)的場(chǎng)所應(yīng)采用該方法。干法生產(chǎn) ( 粉碎、拌料等 ) 容易造成粉塵飛揚(yáng), 可采取密閉一抽風(fēng)一除塵的辦法, 但其基礎(chǔ)是首先必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行改革, 理順生產(chǎn)流程, 實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)。在手工生產(chǎn)、流程紊亂的情況下, 該方法是無(wú)法奏效的。密閉一抽風(fēng)一除塵系統(tǒng)可分為密閉設(shè)備、吸塵罩、通風(fēng)管、除塵器等幾個(gè)部分。 (4)個(gè)體防護(hù)和個(gè)人衛(wèi)生。當(dāng)防、降塵措施難以使粉塵濃度降至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水平以下時(shí)，應(yīng)佩戴防塵護(hù)具并加強(qiáng)個(gè)人衛(wèi)生, 注意清洗。另外, 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)員工的教育培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)的安全檢查

43、以及對(duì)防塵的綜合管理等。綜合防塵措施可概括為“革、水、密、風(fēng)、護(hù)、管、教、查 ” 八字方針。 第二節(jié) 生產(chǎn)性毒物危害控制技術(shù) ( 二 )毒物形態(tài) 生產(chǎn)性毒物可以固體、液體、氣體的形態(tài)存在于生產(chǎn)環(huán)境中。(1) 氣體, 在常溫、常壓條件下, 散發(fā)于空氣中的無(wú)定形氣體, 如氯、澳、氨、一氧化碳和甲炕等。(2) 蒸氣固體升華、液體蒸發(fā)時(shí)形成蒸氣, 如水銀蒸氣和苯蒸氣等。(3) 霧, 混懸于空氣中的液體微粒, 如噴灑農(nóng)藥和噴漆時(shí)所形成霧滴, 鍍鋒和蓄電池充電時(shí)逸出的錯(cuò)酸霧和硫酸霧等。(4) 煙, 為直徑小于 0.1 m 的懸浮于空氣中的固體微粒, 如熔銅時(shí)產(chǎn)生的氧化缽煙塵，熔鋪時(shí)產(chǎn)生的氧化鋪煙塵, 電焊

44、時(shí)產(chǎn)生的電焊煙塵等。 (5) 粉塵, 能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空氣中的固體微粒, 直徑大多數(shù)為 0.110 m 。固體物質(zhì)的機(jī)械加工、粉碎、篩分、包裝等可引起粉塵飛揚(yáng)。懸浮于空氣中的粉塵、煙和霧等微粒, 統(tǒng)稱為氣溶膠。了解生產(chǎn)性毒物的存在形態(tài), 有助于研究毒物進(jìn)入機(jī)體的途徑, 發(fā)病原因, 且便于采取有效的防護(hù)措施, 以及選擇車間空氣中有害物采樣方法。生產(chǎn)性毒物進(jìn)入人體的途徑主要是經(jīng)呼吸道, 也可經(jīng)皮膚和消化道進(jìn)入。 二、生產(chǎn)性毒物危害治理措施 生產(chǎn)過(guò)程的密閉化、自動(dòng)化是解決毒物危害的根本途徑。采用無(wú)毒、低毒物質(zhì)代替有毒或高毒物質(zhì)是從根本上解決毒物危害的首選辦法。常用的生產(chǎn)性毒物控制措施如下。( 一 )

45、 密閉一通風(fēng)排毒系統(tǒng)該系統(tǒng)由密閉罩、通風(fēng)管、凈化裝置和通風(fēng)機(jī)構(gòu)成。采用該系統(tǒng)必須注意以下 2 點(diǎn)。 (1) 整個(gè)系統(tǒng)必須注意安全、防火、防爆問(wèn)題；(2) 正確地選擇氣體的凈化和回收利用方法, 防止二次污染, 防止環(huán)境污染。 ( 二 ) 局部排氣罩 就地密閉, 就地排出, 就地凈化, 是通風(fēng)防毒工程的一個(gè)重要的技術(shù)準(zhǔn)則。排氣罩就是實(shí)施毒源控制, 防止毒物擴(kuò)散的具體技術(shù)裝置。局部排氣罩按其構(gòu)造分為 3 種類型。1. 密閉罩在工藝條件允許的情況下, 盡可能將毒源密閉起來(lái), 然后通過(guò)通風(fēng)管將含毒空氣吸出，送往凈化裝置, 凈化后排放大氣。2. 開(kāi)口罩在生產(chǎn)工藝操作不可能采取密閉罩排氣時(shí), 可按生產(chǎn)設(shè)備和

46、操作的特點(diǎn), 設(shè)計(jì)開(kāi)口式罩排氣。按結(jié)構(gòu)形式, 開(kāi)口罩分為上口吸罩、側(cè)吸罩和下吸罩。 3. 通風(fēng)櫥 通風(fēng)櫥是密閉罩與側(cè)吸罩相結(jié)合的一種特殊排氣罩?？梢詫a(chǎn)生有害物的操作和設(shè)備完全放在通風(fēng)櫥內(nèi), 通風(fēng)櫥上設(shè)有開(kāi)啟動(dòng)的操作小門, 以便于操作。為防止通風(fēng)櫥內(nèi)機(jī)械設(shè)備的擾動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)或熱源的熱壓、室內(nèi)橫向氣流的干擾等原因而引起的有害物逸出, 必須對(duì)通風(fēng)櫥實(shí)行排氣, 使櫥內(nèi)形成負(fù)壓狀態(tài), 以防止有害物逸出。除上述 3 種外，排氣罩還包括吸氣罩、吹吸式罩等形式。 ( 三 ) 排出氣體的凈化工業(yè)的無(wú)害化排放, 是通風(fēng)防毒工程必須遵守的重要準(zhǔn)則。根據(jù)輸送介質(zhì)特性和生產(chǎn)工藝的不同, 可采用不同的有害氣體凈化方法。

47、有害氣體凈化方法大致分為洗滌法、吸附法、袋濾法、靜電法、燃燒法和高空排放法。確定凈化方案的原則是: 設(shè)計(jì)前必須確定有害物質(zhì)的成分、含量和毒性等理化指標(biāo)。確定有害物質(zhì)的凈化目標(biāo)和綜合利用方向, 應(yīng)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。凈化設(shè)備的工藝特性, 必須與有害介質(zhì)的特性相一致。落實(shí)防火、防爆的特殊要求。( 四 ) 個(gè)體防護(hù) 第三節(jié) 物理因素危害控制技術(shù) 主要內(nèi)容：物理性危害因素的種類，各種物理性危害因素的控制措施。作業(yè)場(chǎng)所存在的物理性職業(yè)危害因素, 有噪聲、振動(dòng)、輻射和異常氣象條件( 氣溫、氣 流、氣壓 )等。一、噪聲（一 ） 生產(chǎn)性噪聲的特性、種類、來(lái)源及其危害在生產(chǎn)中, 由于機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)、氣體

48、排放、工件撞擊與摩擦所產(chǎn)生的噪聲, 稱為生產(chǎn)性噪聲或工業(yè)噪聲。生產(chǎn)性噪聲可歸納為以下 3 類： (1) 空氣動(dòng)力噪聲, 是由于氣體壓力變化引起氣體擾動(dòng), 氣體與其他物體相互作用所致。例如, 各種風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、風(fēng)動(dòng)工具、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)等, 由于壓力脈沖和氣體排放發(fā)出的噪聲。(2) 機(jī)械性噪聲, 是由于機(jī)械撞擊、摩擦或質(zhì)量不平衡旋轉(zhuǎn)等機(jī)械力作用下引起固體部件振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。例如, 各種車床、電鋸、電刨、球磨機(jī)、砂輪機(jī)和織布機(jī)等發(fā)出的噪聲。(3) 電磁性噪聲, 是由于磁場(chǎng)脈沖, 磁致伸縮引起電氣部件振動(dòng)所致。如電磁式振動(dòng)臺(tái)和振蕩器、大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器等產(chǎn)生的噪聲。生產(chǎn)性噪聲一般聲級(jí)

49、較高, 有的作業(yè)地點(diǎn)可高達(dá) 120130dB (A) 。據(jù)調(diào)查, 我國(guó)生產(chǎn)場(chǎng)所的噪聲聲級(jí)超過(guò) 90 dB (A) 者占 32%42%, 中高頻噪聲占比例最大。由于長(zhǎng)時(shí)間接觸噪聲導(dǎo)致的聽(tīng)閥升高、不能恢復(fù)到原有水平的稱為永久性聽(tīng)力閥移, 臨床上稱噪聲聾。噪聲不僅對(duì)昕覺(jué)系統(tǒng)有影響, 對(duì)非聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)如神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)及消化系統(tǒng)等都有影響。( 二 ) 噪聲的控制措施 以下是控制生產(chǎn)性噪聲 3 項(xiàng)措施。(1) 消除或降低噪聲、振動(dòng)源, 如鉚接改為焊接、錘擊成型改為液壓成型等。為防止振動(dòng)使用隔絕物質(zhì), 如用橡皮、軟術(shù)和砂石等隔絕噪聲。(2) 消除或減少噪聲、振動(dòng)的傳播, 如吸聲、隔聲

50、、隔振、阻尼。(3) 加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)和健康監(jiān)護(hù)。 二、振動(dòng) ( 一 ) 產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中, 生產(chǎn)設(shè)備、工具產(chǎn)生的振動(dòng)稱為生產(chǎn)性振動(dòng)。產(chǎn)生振動(dòng)的機(jī)械有鍛造機(jī)、沖壓機(jī)、壓縮機(jī)、振動(dòng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和打窮機(jī)等。在生產(chǎn)中手臂振動(dòng)所造成的危害, 較為明顯和嚴(yán)重, 國(guó)家已將手臂振動(dòng)的局部振動(dòng)病列為職業(yè)病。除局部振動(dòng)病外，列為職業(yè)病的還有全身振動(dòng)病。存在手臂振動(dòng)的生產(chǎn)作業(yè)主要有以下幾類。操作錘打工具。如操作鑿巖機(jī)、空氣錘、 篩選機(jī)、風(fēng)鏟、搗固機(jī)和佛釘機(jī)等；手持轉(zhuǎn)動(dòng)工具, 如操作電鉆、風(fēng)鉆、噴砂機(jī)、金剛砂拋光機(jī)和鉆孔機(jī)等。使用固定輪轉(zhuǎn)工具, 如使用砂輪機(jī)、拋光機(jī)、球磨機(jī)和電鋸等； 駕駛交通運(yùn)輸車輛與使用農(nóng)業(yè)

51、機(jī)械, 如駕駛汽車、使用脫粒機(jī)。( 二 ) 振動(dòng)的控制措施(1) 控制振動(dòng)源。應(yīng)在設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)工具和機(jī)械時(shí)采用減振措施, 使振動(dòng)降低到對(duì)人體無(wú)害水平。(2) 改革工藝, 采用減震和隔振等措施。如采用焊接等新工藝代替鉚接工藝；采用水力清砂代替風(fēng)鏟清砂；工具的金屬部件采用塑料或橡膠材料, 減少撞擊振動(dòng)。(3) 限制作業(yè)時(shí)間和振動(dòng)強(qiáng)度。(4) 改善作業(yè)環(huán)境, 加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)及健康監(jiān)護(hù)。 三、輻射 電磁輻射廣泛存在于宇宙空間和地球上。當(dāng)一根導(dǎo)線有交流電通過(guò)時(shí), 導(dǎo)線周圍輻射出一種能量, 這種能量以電場(chǎng)和磁場(chǎng)形式存在, 并以波動(dòng)形式向四周傳播, 人們把這種交替變化的, 以一定速度在空間傳播的電場(chǎng)和磁場(chǎng),

52、 稱為電磁輻射或電磁波。電磁輻射分為射頻輻射、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X 射線及射線等。各種電磁輻射, 由于其頻率、波長(zhǎng)、量子能量不同, 對(duì)人體的危害作用也不同。當(dāng)量子能量達(dá)到12eV 以上時(shí), 對(duì)物體有電離作用, 能導(dǎo)致機(jī)體的嚴(yán)重?fù)p傷, 這類輻射稱為電離輻射。量子能量小于 12eV 的不足以引起生物體電離的電磁輻射, 稱為非電離輻射, 現(xiàn)將在作業(yè)場(chǎng)所中可能接觸的幾種電磁輻射簡(jiǎn)述如下： ( 一 ) 非電離輻射的來(lái)源與防護(hù) 1. 非電離輻射的來(lái)源及其危害(l) 射頻輻射。射頻輻射稱為無(wú)線電波, 量子能力很小。按波長(zhǎng)和頻率, 射頻輻射可分成高頻電磁場(chǎng)、超高頻電磁場(chǎng)和微波 3 個(gè)波段。(2) 紅外線

53、輻射。在生產(chǎn)環(huán)境中, 加熱金屬、熔融玻璃及強(qiáng)發(fā)光體等可成為紅外線輻射源。煉鋼工、鑄造工、軋鋼工、鍛鋼工、玻璃熔吹工、燒瓷工及焊接工等可受到紅外線輻射。紅外線輻射對(duì)機(jī)體的影響主要是皮膚和眼睛。 (3) 紫外線輻射。生產(chǎn)環(huán)境中, 物體溫度達(dá) 1200 以上的輻射電磁波譜中即可出現(xiàn)紫外線。隨著物體溫度的升高, 輻射的紫外線頻率增高, 波長(zhǎng)變短, 其強(qiáng)度也增大。常見(jiàn)的輻射源有冶煉爐 ( 高爐、平爐、電爐 )、電焊、氧乙快氣焊、氫弧焊和等離子焊接等。強(qiáng)烈的紫外線輻射作用可引起皮炎, 表現(xiàn)為彌漫性紅斑, 有時(shí)可出現(xiàn)小水泡和水腫, 并有發(fā)癢、燒灼感。在作業(yè)場(chǎng)所比較多見(jiàn)的是紫外線對(duì)眼睛的損傷, 即由電弧光照射所引起的職業(yè)病一一電光性眼炎。此外在雪