机械安全工程.docx
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机械安全工程
第二章实现机械安全的途径
第一节机械设备的安全卫生基本要求
机械设备在规定的整个使用期内，不发生由于机械设备自身缺陷所引起的、目前已为人们所认识的各类危及人身安全的事故和对健康造成损害的职业病，避免给操作者带来不必要的体力消耗、精神紧张和疲劳。
发生机械安全事故的原因是多方面的，机械安全技术的目的就是要在各个方面消除机械设备存在的危险和有害因素。
选用适当的设计结构，尽可能避免或减小危险；
减少对操作者进入危险区的需要，限制人面临危险的次数。
一、机械安全的基本要求
足够的抗破坏能力、良好的可靠性和对环境的适应性
合理的机械结构型式
足够的抗破坏能力
对使用环境足够的适应能力
机械的高可靠性
可靠性是指机器及其零部件在规定的使用条件下和期限内，执行规定功能而且不出现故障的能力。
不得产生超过标准规定的有害物质
不采用有毒有害物质
预防物理性危害
防火防爆
二、实现机械安全的措施
随着现代事故致因理论的研究与发展，人们逐渐认识到，在大多数的情况下，导致伤亡事故的两个最主要，也是最直接的原因是“人”和“物”也就是“人的不安全行为”和“物的不安全状态”这两个因素作用的结果，而且往往后者更具决定意义。
一方面，随着“物的不安全状态”的尽量避免，将大大减少人所面临的危险；另一方面，如果能够做到即使在人发生某种不安全行为时，或是物在“失常”状态下，人在这种非预期的条件下依然能够处于某一可接受的风险水平之下，这无疑是一种比较理想的安全系统。
这种安全系统不仅强调“物”安全因素的充分性，同时也强调其必要性，从而提出了一种“本质安全”的概念。
机械的本质安全
实现机械安全的阶段和安全措施
机械安全措施的原则是：
建立并贯彻防患于未然的安全原则，利用层层设防的方法，使现代机械产品的安全品质从生产安全系统中突出出来，上升到一个全新的技术水平，相应地减轻以往对人不得不附加多种劳动保护所带来的紧张情绪。
实现安全措施一般包括：
在设计阶段，由设计者根据机械产品的预定使用目标，进行危险识别及风险评价，综合考虑机械的各种限制，考虑采取的风险减小措施；在使用阶段，使用者根据机械产品的性能及使用环境的具体情况，考虑补充措施。
第二节设计与制造的安全措施
采用使机器达到本质安全的措施，降低人们面临危险的概率。
通过机器的设计和制造，把实现机器的预定功能与实现机器使用安全的目标结合起来，达到机械本质安全的目的。
一、实现机械安全的措施
采用本质安全技术
机械零部件形状和相对位置的设计（合理的结构形式）
在不影响正常使用的前提下，凡人体易接近的机械外形结构应平整、光滑，不应有易引起损伤的锐角、尖角、突出物、粗糙表面等；
直线运动部件之间或直线运动部件与静止部件（包括墙、柱）之间的距离，必须符合有关安全距离的规定，机械设计应保证不该通过的身体部位不能通过。
限制有关物理量
限制操纵力、运动件的质量和速度、往复运动件的运动距离和加速度、机器的噪声和振动、机器的表面温度等
采用本质安全的技术、工艺和动力源
合理规定和计算零件的应力和强度
一、实现机械安全的措施（续）
合理选用材料
用以制造机器的材料、机器使用的燃料以及被加工材料不得危及面临人员的安全或健康，尽量避免使用危险材料。
材料的承载能力、对环境的适应性、均匀性
机器控制系统的安全原则
控制系统的设计应考虑各种作业的操作模式或采用故障显示装置，使操作者可以安全进行干预的措施。
防止气动和液压系统的危险
预防电的危险
一、实现机械安全的措施（续）
履行安全人机工程学原则
安全人机工程学是从工作系统设计的安全角度出发，运用系统工程的理论方法，研究人—机系统各要素之间的相互作用、影响以及它们之间的协调方式，通过设计使系统的总体性能达到安全、准确、高效、舒适的目的。
通过合理分配人机功能、适应人体特性、人机界面设计、作业空间的布置等方面履行安全人机工程学原则，提高机器的操作性能和可靠性，使操作者的体力消耗和心理压力尽量降到最低，从而减小操作差错。
一、实现机械安全的措施（续）
安全防护措施
安全信息的使用
附加预防措施
二、减少或限制操作者进入危险区的措施
提高机器及零部件的可靠性
可以降低危险故障率，减少需要查找故障和检修的次数，不由于失效使机器产生危险的误动作，从而减少操作者面临危险的概率。
采用机械化和自动化技术
可以使人的操作岗位远离危险或有害现场，从而减少工伤事故，防止职业病。
机器调整和维修的安全
易损件设计得便于拆装，提供安全接近的措施；
机器的调整、润滑、一般维修的操作点设置在危险区外。
第三节安全防护措施
安全防护是指采用特定的技术手段，防止人们遭受不能由设计适当避免或充分限制的各种危险的安全措施。
安全防护措施的类别主要有防护装置、安全装置及其它安全措施：
防护装置：
通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。
安全装置：
用于消除或减小机械伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。
对机械危险安全防护的重点是机械的传动部分、操作区、高处作业区、机械的其它运动部分、移动机械的移动区域以及某些机械由于特殊危险形式而需要的特殊防护等。
安全防护装置的基本安全要求：
结构形式和布局合理，具有切实的保护功能。
结构要坚固耐用，安装可靠，不易拆卸。
表面光滑，无尖利棱角。
装置不容易被绕过或避开，无漏保护区。
满足安全距离的要求，使人体各部位（特别是手或脚）无法接触危险。
不影响操作，不与机械的可动零部件接触，对操作者的视觉障碍小。
便于检查和修理。
二、防护装置
采用壳、罩、屏、门、盖、栅栏、封闭式装置等作为物体障碍，将人与危险隔离。
防护装置的功能
防止人体任何部位进入机械危险区触及运动零部件。
防止飞出物的打击、高压液体的意外喷射或防止人体灼伤、腐蚀伤害。
容纳可能由机械抛出的零件或碎片。
在有特殊要求的场合，防护装置还应对电、高温、火、爆炸物、振动、放射物、粉尘、烟雾、噪声等具有特别阻挡、隔绝、密封、吸收或屏蔽作用。
防护装置的类型
防护装置有单独使用的防护装置和与连锁装置联合使用的防护装置。
按使用方式可分为固定式和活动式两种。
固定式防护装置：
它是保持在所需位置关闭或固定不动的防护装置，不用工具不可能将其打开或拆除。
（封闭式、固定间距式和固定距离式）
活动式防护装置：
它是通过机械方法（如铁链、滑道等）与机器的构架或邻近的固定元件相连接，不用工具就可以打开的防护装置。
（可调式和联锁式防护装置）
二、防护装置（续）
防护装置的安全技术要求
固定防护装置应该用永久固定方式或借助紧固件固定，不用工具（或专用工具）不能使其移动或打开；
防护结构体不应出现漏保护区，并应满足安全距离的要求，使人不可能绕过防护装置接触危险；
活动防护装置或防护装置的活动体尽可能与被防护的机械保持连接；
活动防护装置出现丧失安全功能故障时，被其抑制的危险机器功能不能执行；联锁装置失效不得导致意外启动；
防护装置是进入危险区的唯一通道；
防护装置结构体应有足够的强度和刚度，能有效防止飞出物的危险，避免产生不应有的变形；
可调式防护装置的可调或活动部分的调整件，在特定操作期间应保持固定自锁状态，不得因机械振动而移位或脱落。
三、安全装置
安全装置通过自身的结构功能限制或防止机器的某种危险，或限制运动速度、压力等危险因素。
安全装置的种类：
联锁装置
使动装置
止-动操作装置
双手操纵装置
自动停机装置
机械抑制装置
限制装置
有限运动控制装置
排除装置
四、安全防护装置的设置原则
以操作人员所站立的平面为基准，凡高度在2m以内的运动零部件应设防护。
以操作人员所站立的平面为基准，凡高度在2m有传输及传动装置，以及在施工机械施工处的下方，应设防护。
坠落高度基准面2m以上的作业位置，应设防护。
为避免挤压伤害，直线运动部件之间或直线运动部件与静止件之间的间距应符合安全距离的要求。
运动部件有行程距离要求的，应设置可靠的限位装置。
对可能因超负荷发生部件损坏而造成伤害的，应设置负荷限制装置。
有惯性冲撞运动部件时，必须采取可靠的缓冲装置。
运动中可能脱落的零部件必须采取有效措施加以紧固。
每台机器都应设置紧急停车装置。
五、安全防护装置的选择
机械正常运行期间操作者不需要进入危险区的场合
优先考虑采用固定式防护装置
机械正常运行期间操作者需要进入危险区的场合
可考虑采用联锁装置、自动停机装置、自动关闭防护装置、双手操纵装置、可控防护装置等
对非运行状态等作业期间需进入危险区的场合
可采用手动控制模式、止-动操纵装置或双手操纵装置、点动-有限运动装置等
防止由运动件产生危险的安全防护装置的选择
第四节履行安全人机工程学原则
疲劳、紧张和恐惧是导致事故的一个重要因素。
进行安全设计时需要考虑的一个重要问题就是履行安全人机工程学原则问题。
安全人机工程学是从安全角度出发，讨论人、机和人机相互关系的规律，运用系统工程的方法研究各要素之间的相互作用、相互影响以及它们之间的协调方式，通过一定的设计使人-机系统的总体性能达到安全、准确、高效、舒适的目的。
设计时必须充分考虑人-机特性，使机器适合于人的各种操作，以便最大限度地减轻人的体力和脑力消耗及操作时的紧张和恐惧感，从而减少因人的疲劳和差错导致的危险。
一、概述
忽略安全人机学可能产生的危险
由于生理影响产生的危险
由于心理-生理影响产生的危险
由于人的各种差错产生的危险
机械设计中安全人机学的应用原则
合理分配人机功能。
适应人体特性，正确选择工作平台的位置及高度，提供合适的工作座椅。
友好的人机界面设计。
作业空间的布置合理，正确得布置各种控制操作装置，出入作业地点要方便。
二、操纵（控制）器的安全人机学要求
操纵器可分为手控、脚控和声控等类型。
操纵装置应满足以下安全人机学要求：
操纵器的表面特征
操纵力和行程
操纵器的布置
操纵器的功能
操纵方向与系统过程的协调
防止附加风险
三、显示器的安全人机学要求
显示器可分为视觉、听觉和触觉装置。
显示器应满足以下安全人机学要求：
显示信息的形式
显示器的布置
显示器的数量
危险信号和报警装置
四、工作位置的安全性
工作空间
工作台面
座位装置
良好的视野
高处作业位置
工作环境
五、操作姿势的安全要求
负载限度
工作节奏
作业姿势
提供必要的支承
保持平衡
第五节安全信息的使用
安全信息是由文字、标记、信号、符号或图表组成，安全信息是机器的组成部分之一。
提供安全信息应贯穿机械使用的全过程。
安全信息的类别：
信号和警告装置
标志、符号、安全色和文字警告
随机文件
安全信息的使用原则
根据风险的大小和危险的性质，依次采用安全色、安全标志、警告信号和警报器；
根据需要信息的时间；
提示操作要求的信息应采用简洁形式长期固定在所需的机器部位附近，显示状态的信息应与机器运行同步出现，警告超载的信息应在接近额定值时提前发出，危险紧急状态的信息应及时，持续的时间应与危险存在的时间一致，信号的消失应随危险状态而定。
根据机械结构和操作的复杂程度；
根据信息内容采用不同的安全色；
红色表示禁止和停止，危险警报和要求立即处理的情况；红色闪光警告操作者状况紧急，应迅速采取行动；黄色提示注意和警告；绿色表示正常工作状态；蓝色表示需要执行的指令或必须遵守的规定。
应满足安全人机工程学原则。
一、安全信息的一般要求
明确机器的预定用途。
规定和说明机器的合理使用方法。
通知和警告遗留风险。
安全信息应贯穿机器使用的全过程。
安全信息不可用于弥补设计缺陷。
安全信息的类别
信号和警告装置
标志、符号、安全色和文字警告
随机文件
二、信号和警告装置
信号的功能是①提醒注意，如机器启动等；②显示运行状态或发生故障，如故障显示灯等；③危险事件的警告，如超速的报警、有毒物质泄漏的报警等。
信号和警告装置类别：
视觉信号
所占空间小，视距远，简单明了
听觉信号
听觉反应快，不受照明和物体障碍限制
信号和警告装置应满足的要求：
在危险事件出现前或即时发出；
含义确切，一种信号只有一种含义；
能被明确地察觉和识别，并与其它用途信号明显区别；
警告装置的设计、配置应便于检查；
防止由于视觉或听觉信号过多而引起混乱，或显示频繁而导致“敏感度”降低。
三、安全标志
标志分为性能参数标志和安全标志。
标志应满足的要求：
含义明确无误
内容具体且有针对性
标志的设置位置
机械设备易发生危险的部位，必须有安全标志。
标志牌应设置在醒目且与安全有关的地方，使人们看到后有足够的时间来注意它所表示的内容。
不宜设在门、窗、架或可移动的物体上。
标志应清晰持久
性能参数标志
机器标志（标牌）
制造厂的名称与地址；所属系列或型式；系列编号或制造日期（如有的话）等。
对机器安全使用的参数或认证标志
旋转件的限制最高转速；加工工件或工具的最大尺寸；可移动部分的质量（重量）；防护装置的调整数据（对可调防护装置）；检验频次等。
认证标志是指证明某机械符合有关标准要求，并得到认证机构确认的符号标记。
零件性能参数标记
安全标志
安全标志由安全色、几何图形和图形符号构成，有时附有简短的文字警告说明。
安全色有：
红色（表示禁止、停止或消防、危险），黄色（表示注意、警告），蓝色（表示必须遵守），绿色（表示通行、安全和提供信息）；
红色与白色相间隔条纹（表示禁止通行、跨越），黄色与黑色相间隔条纹（表示特别注意），篮色与白色相间隔条（表示指示方向）。
安全标志使用导则（GB16179-1996）
安全标志分为：
禁止标志：
表示不准或制止人们的某种行动。
警告标志：
使人们注意可能发生的危险。
指令标志：
表示必须遵守，用来强制或限制人们的行为。
提示标志：
示意目标地点或方向。
四、随机文件
主要是指操作者手册、使用说明书或其它文字说明（保修单等）
随机文件应包括的内容：
关于机器的运输、搬运和储存的信息；
关于机器安装和交付运行的信息；
有关劳动安全卫生方面的信息；
有关机器使用操作的信息；
维修信息
对随机文件的要求
随机文件的载体
纸本印刷品或电子音像制品，文件有耐久性。
使用语言
使用机器使用国家的官方语言。
多种信息形式
尽可能图文并茂。
面向使用的有针对性
使用信息应明确地与特定型号的机器相联系。
第六节机械安全标准
安全标准是保护劳动者的安全健康的技术依据。
我国实施安全卫生标准的原则精神：
基础标准、安全、卫生、环保标准优先采用国际标准；
国际标准中有关人身安全、卫生和环境保护等标准，要采取措施尽可能予以等效采用。
我国机械安全标准分为A、B、C三类：
A类为机械安全基础标准
B类为安全通用标准
C类为各专业机械安全标准
机械安全标准体系
A类为机械安全基础标准
B类为安全通用标准
C类为各专业机械安全标准
常用的警告标志
常用的禁止标志
机械工业常用的指令标志
第二节电气安全基础知识
一、触电事故
（一）了解电击和电伤的概念；
（二）了解电流对人体的作用；
（三）熟悉IT、TT和TN系统的构成；
1、IT系统
电源与地绝缘或通过阻抗接地，而装置的外露导电部分直接接地的系统，用于不接地电网。
2、TT系统
电源有一点（通常是中性点）直接接地，装置的外露导电部分接至电气上与电源地点无关的接地极的系统，用于接地的配电网。
3、TN系统
电源有一点（通常是中性点）直接接地，负荷侧的电气装置的外露导电部分通过保护线（即PE线包括PEN线）与该接地点连接的系统，即保护接零系统。
（四）熟悉保护接零、接地的工作原理
保护接零指电气设备在政党情况下不带电的金属部分与电网的保护零线的相互连接。
其基本作用是当某带电部分碰边设备外壳时，通过设备外壳形成该相对零线的单独短路，短路电流能促使线路上过电流保护装置迅速动作从而把故障部分电源断开，消除触电危险。
保护接地是把故障情况下可能呈现危险的对地电压的导电部分与大地紧密地连接起来的接地。
只要适当地控制保护接地电阻的大小，即可以限制漏电设备对地电夸大安全范围内。
二、雷电危害
（一）了解雷电的种类及危害；
（二）熟悉防雷装置的类型、作用、人身防雷措施。
1、电气设备防雷使用避雷器。
安装在被保护设备的引入端，其上端接在架空输电线路上，下端接地。
平时避雷器对地保持绝缘状态，不影响系统的正常运行；当线路受雷击时，壁辊器器间隙被子击1穿，将雷电引入大地。
雷电流通过后，避雷器间隙又恢复绝缘状态，系统仍可正常运行。
避雷器有管型避雷器、阀型壁轩器和氧化锌避雷器。
2、建筑物和一般设备防雷使用避雷针。
当雷云降临建筑物或设备所感应的静电荷经过导雷线引向法端放电，与雷电中和避免雷击。
当遇到直接雷击，避雷针能够安全地将雷电流引入大地，保护建筑物和设备。
三、静电危害
（一）了解静电的特性及危害；
（二）熟悉防静电措施。
防止静电危害的主要措施就是接地：
1、所有设置在户外（包括栈桥和地沟中）和车间内的有可能发生静电的管道和设备，均应连成边疆的电气通路并接地。
车间内管道系统的接地点应不少于2处。
采用金属法壮连接的设备和金属管道的连接处可不高跨接线，但若需防雷则庆设跨接线。
2、所有容积大于50和直径大于2、5m的贮罐，接地电不应少于2处，并应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。
3、铁路没罐车在灌注没液的时间内，栈桥、油罐车和铁轨之间应有良好的电气连接并可靠接地。
没罐车、油般在灌注或打电话或燃性液体和液体气时同样应接地。
4、当润滑油的电阴大于10时，设备的旋转部分必须接地；否则应采用接触电刷或导电润滑剂。
5移动的导电窗口或器具有可能阁下静电危害时应接地。
6、洁净室、计算机房、手术室等房间一般采用接地的导静地板。
7、为了防止静电危害，在某些特殊场所，工作人员不应穿丝绸或某些合成纤维衣服，并应在手腕戴接地环以确保接地。
从事带静电作业的人员不应戴金属指和手镯。
这些特殊场所的门把手和门栓也应接地。
四、电磁场伤害
电磁场伤害的机理及防护措施。
电磁场对人的伤害取决于其国徽强度和累计剂量，主要是对人的生理、心理、新陈代谢等方面造成一定伤害。
世界卫生组织已将0-300HZ的低频磁场列为可疑致癌物。
对电场危害的防护采取屏蔽隔离，人员穿着屏屏蔽工作服。
五、电气系统故障
异常停电；异常带电等
电气系统故障引发的事故包括：
异常停电、民常带电、电气火灾（爆炸）及其对人员的伤害等。
异常停电指在正常生产过程中，由于供电系统故障导致供电突然中煌。
使生产陷入混乱，造成经济损失，甚至会造成事故和人员伤亡。
在工程设计和安全管理中，必须考虑异常停电的可能，从技术和管理角度，预防异常停电或采取措施使千百万的损失得到消除或昼减少。
异常带电指，不应带电的生产设施或部分抢占意外带电，俗称“漏电”，从而造成人员伤害。
在工程设计和安全管理工作中，适当安装漏电保护器等安全装置，保护人员不致受到异常带电的伤害。
第三节通用机械安全生产技术
一、了解金属切削机床的危险因素，运转异常判断与故障检测，防护措施；
二、熟悉锻压机械、冲床、剪床性能的危险因素及安全技术要求；冲压作业伤害原因分析，防止冲压伤害的防护技术与应用；
冲压伤害事故发生的主要原因
冲压事故有可能发生在冲压设备的各个危险部位，但以发生在模具行程间为绝大多数，且伤害部位主要是作业者的手部，即当操作者的手处于模具行程之间时模块下落，就会造成冲手事故。
这是设备缺陷和人的行为错误所造成的事故。
防止冲压伤害的防护技术与应用
1、改进冲压作业方式，使用安全工具
安全工具根据本企业的作业特点自行设计制造。
按其功能特点归纳为以下5类：
弹性夹钳；专用夹钳（卡钳）；磁性吸盘；真空吸盘；气动夹盘。
2、改进模具结构和改善模具防护措施
模具防护措施包括在模具周围设置防护板（罩）；通过改进模具减少其危险面积，扩大安全空间；设置机械进出料装置，以此代替手工进出料方式，将操作者的双手隔离在冲模危险区之外，实行作业保护。
改进模具结构，尽量不用手操作；模具设计的更安全，防止手伸入。
3、冲压设备的防护装置
冲压设备防护装置的形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。
三、掌握起重机械的基本分类和构件组成，主要受力构件、钢丝绳等安全性能的检测、主梁检测、大小车运行机构故障分析及起重运行作业的安全技术；
四、熟悉木工机械的危险特点和安全装置、安全连锁机构等安全技术要求；
五、熟悉其他机械设备的安全防护技术；
六、掌握生产用设备动力柜的主要安全要求。
第四节机械制造场所安全技术
一、了解机械制造生产过程中存在的职业危害因素；
二、了解机械职业危害的主要类型，采取的安全防护技术；
三、了解机械制造生产过程对工作场所的设备布局、物料堆放、输送通道、采光、操作空间等安全技术要求。
第五节主要机械电气安全技术规程与标准
一、了解机械工厂安全性评价标准（修定版）
二、了解机械安全风险评价的原则（GB/T16856-1997）
三、了解机械加工设备一般安全要求（GB12266-90）
四、了解金属切削机床安全防护通用技术条件（GB15760-1995）；
五、熟悉用电安全导则（GB/T13869-92）；
六、熟悉防止静电事故通用导则（GB12158-90）；
七、熟悉起重机械吊具与索具安全规程（LD48-93）。
防火防爆安全技术
考试要求
检验应考人员对火灾基本概念和火灾防治安全知识的掌握程度；对民用爆破器材、烟花爆竹生产的基本安全知识掌握程度。
检验应考人员对各类火灾发生的特点、发展规律及危害性的掌握程度；对不同火灾的防治方法和技术关键的掌握程度；对民用爆破器材、烟花爆竹企业防爆工程和建筑结构的通用安全技术，对电气设备安全性能、电气防爆安全要求等相关技术的熟悉程度。
检验应考人员对有关安全技术标准以及国家消防技术标准规范的了解程度。
第一节防火防爆安全基础知识
一、火灾基本概念和火灾防治安全基础知识
（一）了解火灾的定义，火灾的自然属性和人为属性，火灾发生的必要条件，各类火灾的发生特点、发展规律及危害性，火旋风、轰燃、回燃的概念和发生条件；
（二）火灾模拟的基本概念，火灾规律的双重性，火灾的研究方法及相互关系；
（三）熟悉火灾发展变化及其防治途径，阻燃的基本概念，阻燃方法的分类及特点；
火灾的发展变化：
1、初起期：
火灾从无到有，可燃物热解
2、发展期：
火势由小到大；满足时间平方规律，即火灾热释放速率随时间的平方非线性发展，是轰燃的发生阶段。
3、最盛期：
通风控制火灾，火势大小由建筑物的通风情况决定。
4、熄灭期：
火灾由最盛期开始消减直至熄灭
火灾的防治途径：
1、设计与评估：
在建筑及工程的设计阶段就考虑到火灾，进行安全设计，对已有的建筑和工程可以进行危险性评估，从而确定人员和财产的火灾安全性能；
2、阻燃：
对建筑材料和结构进行阻燃处理，降低火灾发生的概率和发展的速率；
3、火灾探测：
一旦火灾发生，要准确、及时地发现它，并克服误报警因素；
4、灭火：
发现火灾之后，要合理配置资源，迅速安全地扑灭火灾。
阻燃：
1、反应型阻燃：
赋予组成物或聚合物永久阻燃的特点；
2、添加型阻燃：
使用方便，适应面广，但对聚合物的使用性能有较大影响
（四）熟悉火灾探测的基本概念，火灾探测方法的分类及特点；
火灾探测
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