2014年安全工程师生产技术辅导：机械行业安全概要（三） 四、机械安全设计与机器安全装置 机械安全设计是指在机械设计阶段，从零件材料到零部件的合理形状和相对位置，从限制操纵力、运动件的质量和速度到减少噪声和振动，采用本质安全技术与动力源，应用零部件间的强制机械作用原理，履行安全人机工程学原则等多项措施，通过选用适当的设计结构，尽可能避免或减小危险；也可以通过提高设备的可靠性、机械化或自动化程度，以及采取在危险区之外的调整、维修等措施，避免或减小危险。 （一）本质安全 本质安全是通过机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除隐患的一种实现机械安全方法。 （1)采用本质安全技术。 本质安全技术是指利用该技术进行机械预定功能的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可以在预定条件下执行机械的预定功能时满足机械自身的安全要求。包括：避免锐边、尖角和凸出部分；保证足够的安全距离；确定有关物理量的限值；使用本质安全工艺过程和动力源。 （2)限制机械应力。机械零件的机械应力不超过许用值，并保证足够的安全系数。 （3)材料和物质的安全性。用以制造机械的材料、燃料和加工材料在使用期间不得危及人员的安全或健康。材料的力学特性，如抗拉强度、抗剪强度、冲击韧性、屈服极限等，应能满足执行预定功能的载荷作用要求；材料应能适应预定的环境条件，如有抗腐蚀、耐老化、耐磨损的能力；材料应具有均匀性，防止由于工艺设计不合理，使材料的金相组织不均匀而产生残余应力；同时，应避免采用有毒的材料或物质，应能避免机械本身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和爆炸危险。 （4)履行安全人机工程学原则。在机械设计中，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，提高机械设备的操作性和可靠性，使操作者的体力消耗和心理压力降到最低，从而减小操作差错。 5)设计控制系统的安全原则。机械在使用过程中，典型的危险工况有：意外启动、速度变化失控、运动不能停止、运动机械零件或工件脱落飞出、安全装置的功能受阻等。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，使操作者可以安全地处理。 6)防止气动和液压系统的危险。采用气动、液压、热能等装置的机械，必须通过设计来避免由于这些能量意外释放而带来的各种潜在危害。 7)预防电气危害。用电安全是机械安全的重要组成部分，机械中电气部分应符合有关电气安全标准的要求。预防电气危害应注意防止电击、短路、过载和静电。 设计中，还应考虑到提高设备的可靠性，降低故障率，以降低操作者查找故障和检修设备的概率；还应采用机械化和自动化技术，尽量使操作人员远离有危险的场所；还应考虑到调整、维修的安全，以减少操作者进入危险区的需要。 ［例题］（2008年考试题） 62．机械在使用过程中，典型的危险工况有()。 A．启动时间偏长 B．安全装置失效 C．配件或工件脱落飞出 D．运动不能停止或速度失控 E．意外启动 【答案】：BCDE （二）失效安全 设计者应该保证当机器发生故障时不出危险。相关装置包括操作限制开关、限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置、设置把手和预防下落的装置、失效安全的紧急开关等。 （三）定位安全 把机器的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全。但设计者必须考虑到在正常情况下不会触及到的危险部件，而在某些情况下可能会接触到，例如，登着梯子对机器进行维修等情况。 （四）机器布置 车间合理的机器安全布局，可以使事故明显减少。安全布局时要考虑如下因素： (1)空间。便于操作、管理、维护、调试和清洁。 (2)照明。包括工作场所的通用照明(自然光及人工照明，但要防止炫目)和为操作机器而特需的照明。 (3)管、线布置。不要妨碍在机器附近的安全出入，避免磕绊，有足够的上部空间。 (4)维护时的出入安全。 ［例题］（2008年考试题） 4. 机械安全设计与机器安全装置包括本质安全、失效安全、定位安全、机器布置和机器安全防护装置等项技术。每项技术又包含若干安全措施，设计中把机器的危险部件安置到不可能触及的位置的做法属于（）技术。 A.失效安全 B.定位安全 C.机器布置 D.机器安全防护装置 【答案】：B （五）机器安全防护装置 1.固定安全装置 固定安全装置是防止操作人员接触机器危险部件的固定安全装置。该装置能自动地满足机器运行的环境及过程条件。装置的有效性取决于其固定的方法和开口的尺寸，以及在其开启后距危险点应有的距离。该安全装置只有用改锥、扳手等专用工具才能拆卸。 2.联锁安全装置 联锁安全装置的基本原理：只有当安全装置关合时，机器才能运转；而只有当机器的危险部件停止运动时，安全装置才能开启。连锁安全装置可采取机械的、电气的、液压的、气动的或组合的形式。在设计连锁装置时，必须使其在发生任何故障时，都不使人员暴露在危险之中。例如，利用光电作用，人手进入冲压危险区，冲压动作立即停止。 3)控制安全装置 为使机器能迅速地停止运动，可以使用控制装置。控制装置的原理是，只有当控制装置完全闭合时，机器才能开动。当操作者接通控制装置后，机器的运行程序才开始工作；如果控制装置断开，机器的运动就会迅速停止或者反转。通常在一个控制系统中，控制装置在机器运转时，不会锁定在闭合的状态。 4.自动安全装置 自动安全装置的机制是把暴露在危险中的人体从危险区域中移开。它只能使用在有足够的时间来完成这样的动作而不会导致伤害的环境下，因此，仅限于在低速运动的机器上采用。 5.隔离安全装置 隔离安全装置是一种阻止身体的任何部分靠近危险区域的设施，例如固定的栅栏等。 6.可调安全装置 在无法实现对危险区域进行隔离的情况下，可以使用部分可调的固定安全装置。这种安全装置的保护作用取决于操作者的使用和对安全装置正确的调节以及合理的维护。 7.自动调节安全装置 自动调节装置由于工件的运动而自动开启，当操作完毕后又回到关闭的状态。 8.跳闸安全装置 跳闸安全装置的作用，是在操作到危险点之前，自动使机器停止或反向运动。该类装置依赖于敏感的跳闸机构，同时也有赖于机器能够迅速停止(使用刹车装置可能做到这一点)。 9.双手控制安全装置 这种装置迫使操纵者应用两只手来操纵控制器。它仅能对操作者提供保护。 五、 机械制造场所安全技术 (一)采光 生产场所采光是生产必须的条件，如果采光不良，长期作业，容易使操作者眼睛疲劳，视力下降，产生误操作，或发生意外伤亡事故。同时，合理采光对提高生产效率和保证产品质量有直接的影响。因此，生产场所要有足够的照度，以保证安全生产的正常进行。 (1)生产场所一般白天依赖自然光，在阴天及夜间则由人工照明采光作补充和代替。 (2)生产场所内照明应满足《工业企业照明设计标准》要求。 (3)对厂房一般照明的光窗设置：厂房跨度大于12 m时，单跨厂房的两边应有采光侧窗，窗户的宽度应不小于开间长度的1/2；多跨厂房相连，相连各跨应有天窗，跨与跨之间不得有墙封死。车间通道照明灯要覆盖所有通道，覆盖长度应大于90％车间安全通道长度。 (二)通道要求 通道包括厂区主干道和车间安全通道。厂区主干道是指汽车通行的道路，是保证厂内车辆行驶、人员流动以及消防灭火、救灾的主要通道；车间安全通道是指为了保证职工通行和安全运送材料、工件而设置的通道。 1．厂区干道的路面要求。车辆双向行驶的干道，宽度不小于5 m；有单向行驶标志的主干道，宽度不小于3 m。进入厂区门口，危险地段需设置限速牌、指示牌和警示牌。 2．车间安全通道要求。通行汽车，宽度>3 m；通行电瓶车的宽度>1.8 m；通行手推车、三轮车的宽度>1．5 m；一般人行通道的宽度>l m。 3．通道的一般要求。通道标记应醒目，画出边沿标记。转弯处不能形成直角。通道路面应平整、无台阶、无坑、沟。道路土建施工应有警示牌或护栏，夜间要有红灯警示。 (三)设备布局 车间生产设备设施的摆放，相互之间的距离，与墙、柱的距离，操作者的空间，高处运输线的防护罩网，与操作人员的安全都有很大关系。如果设备布局不合理或错误，操作者空间窄小，当工件、材料等飞出时，容易造成人员的伤害，造成人员的伤害或意外事故。 车间生产设备分为大、中、小三类。最大外形尺寸分类长度>12 m者为大型设备，6～12m者为中型设备，<6m者为小型设备。大、中、小型设备间距和操作空间的规定： (1)设备间距(以活动机件达到的最大范围计算)：大型≥2 m，中型≥l m，小型≥0．7 m。大、小设备间距按最大的尺寸要求计算。如果在设备之间有操作工位，则计算时应将操作空间与设备间距一并计算。若大、小设备同时存在时，大、小设备间距按大的尺寸要求计算。 (2)设备与墙、柱距离(以活动机件的最大范围计算)：大型≥0．9 m，中型≥0．8 m，小型≥0. 7 m。在墙、柱与设备间有人操作的，应满足设备与墙、柱间和操作空间的最大距离要求。 (3)高于2 m的运输线应有牢固的防罩(网)，网格大小应能防止所输送物件坠落至地面；对低于2 m的运输线的起落段两侧应加设护栏，栏高1.05m。 (四)物料堆放 生产场所的工位器具、工件、材料摆放不当，不仅妨碍操作，而且引起设备损坏和工伤事故。为此，应该做到： (1)生产场所要划分毛坯区，成品、半成品区，工位器具区，废物垃圾区。原材料、半成品、成品应按操作顺序摆放整齐且稳固，一般摆放方位与墙或机床轴线平行，尽量堆垛成正方形。 (2)生产场所的工位器具、工具、模具、夹具要放在指定的部位，安全稳妥，防止坠落和倒塌伤人。 (3)产品坯料等应限量存入，白班存放量为每班加工量的1.5倍，夜班存放量为加工量的2.5倍，但大件不超过当班定额。 (4)工件、物料摆放不得超高，在垛底与垛高之比为1：2的前提下，垛高不超出2 m(单位超高除外)，砂箱堆垛不超过3.5 m。堆垛的支撑稳妥，堆垛间距合理，便于吊装。流动物件应设垫块楔牢。 (五)地面状态要求 生产场所地面平坦、清洁是确保物料流动、人员通行和操作安全的必备条件。为此，要求： (1)人行道、车行道和宽度要符合规定的要求。 (2)为生产而设置的深大于0．2 m、宽大于0．1 m的坑、壕、池应有可靠的防护栏或盖板。夜间应有照明。 (3)生产杨所工业垃圾、废油、废水及废物应及时清理干净，以避免人员通行或操作时滑跌造成事故。 (4)生产场所地面应平坦、无绊脚物。 ［例题］（2006年考试题） 机械制造场所工件、物料摆放不得超高。在垛底与垛高之比为1：2的前提下，垛高不应超过（ ）m（单位超高除外）。 A．2.0 B．4.0 C．3.0 D．5.0 【答案】 A |
