四、機(jī)械安全設(shè)計(jì)與機(jī)器安全裝置

　　機(jī)械安全設(shè)計(jì)是指在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，從零件材料到零部件的合理形狀和相對(duì)位置，從限制操縱力、運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量和速度到減少噪聲和振動(dòng)，采用本質(zhì)安全技術(shù)與動(dòng)力源，應(yīng)用零部件間的強(qiáng)制機(jī)械作用原理，履行安全人機(jī)工程學(xué)原則等多項(xiàng)措施，通過選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，盡可能避免或減小危險(xiǎn);也可以通過提高設(shè)備的可靠性、機(jī)械化或自動(dòng)化程度，以及采取在危險(xiǎn)區(qū)之外的調(diào)整、維修等措施，避免或減小危險(xiǎn)。

　　(一)本質(zhì)安全

　　本質(zhì)安全是通過機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來消除隱患的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全方法。

　　(1)采用本質(zhì)安全技術(shù)。 本質(zhì)安全技術(shù)是指利用該技術(shù)進(jìn)行機(jī)械預(yù)定功能的設(shè)計(jì)和制造，不需要采用其他安全防護(hù)措施，就可以在預(yù)定條件下執(zhí)行機(jī)械的預(yù)定功能時(shí)滿足機(jī)械自身的安全要求。包括：避免銳邊、尖角和凸出部分;保證足夠的安全距離;確定有關(guān)物理量的限值;使用本質(zhì)安全工藝過程和動(dòng)力源。

　　(2)限制機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械零件的機(jī)械應(yīng)力不超過許用值，并保證足夠的安全系數(shù)。

　　(3)材料和物質(zhì)的安全性。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(jì)不合理，使材料的金相組織不均勻而產(chǎn)生殘余應(yīng)力;同時(shí)，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(xiǎn)。

　　(4)履行安全人機(jī)工程學(xué)原則。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，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(jì)，作業(yè)空間的布置等方面履行安全人機(jī)工程學(xué)原則，提高機(jī)械設(shè)備的操作性和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力降到最低，從而減小操作差錯(cuò)。

　　5)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的安全原則。機(jī)械在使用過程中，典型的危險(xiǎn)工況有：意外啟動(dòng)、速度變化失控、運(yùn)動(dòng)不能停止、運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件或工件脫落飛出、安全裝置的功能受阻等?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全地處理。

　　6)防止氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)。采用氣動(dòng)、液壓、熱能等裝置的機(jī)械，必須通過設(shè)計(jì)來避免由于這些能量意外釋放而帶來的各種潛在危害。

　　7)預(yù)防電氣危害。用電安全是機(jī)械安全的重要組成部分，機(jī)械中電氣部分應(yīng)符合有關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。預(yù)防電氣危害應(yīng)注意防止電擊、短路、過載和靜電。

　　設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮到提高設(shè)備的可靠性，降低故障率，以降低操作者查找故障和檢修設(shè)備的概率;還應(yīng)采用機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)，盡量使操作人員遠(yuǎn)離有危險(xiǎn)的場(chǎng)所;還應(yīng)考慮到調(diào)整、維修的安全，以減少操作者進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的需要。

　　[例題](2008年考試題)

　　62.機(jī)械在使用過程中，典型的危險(xiǎn)工況有()。

　　A.啟動(dòng)時(shí)間偏長(zhǎng)

　　B.安全裝置失效

　　C.配件或工件脫落飛出

　　D.運(yùn)動(dòng)不能停止或速度失控

　　E.意外啟動(dòng)

　　【答案】：BCDE

　　(二)失效安全

　　設(shè)計(jì)者應(yīng)該保證當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。相關(guān)裝置包括操作限制開關(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、失效安全的緊急開關(guān)等。

　　(三)定位安全

　　把機(jī)器的部件安置到不可能觸及的地點(diǎn)，通過定位達(dá)到安全。但設(shè)計(jì)者必須考慮到在正常情況下不會(huì)觸及到的危險(xiǎn)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)器進(jìn)行維修等情況。

　　(四)機(jī)器布置

　　車間合理的機(jī)器安全布局，可以使事故明顯減少。安全布局時(shí)要考慮如下因素：

　　(1)空間。便于操作、管理、維護(hù)、調(diào)試和清潔。

　　(2)照明。包括工作場(chǎng)所的通用照明(自然光及人工照明，但要防止炫目)和為操作機(jī)器而特需的照明。

　　(3)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。

　　(4)維護(hù)時(shí)的出入安全。

　　[例題](2008年考試題)

　　4. 機(jī)械安全設(shè)計(jì)與機(jī)器安全裝置包括本質(zhì)安全、失效安全、定位安全、機(jī)器布置和機(jī)器安全防護(hù)裝置等項(xiàng)技術(shù)。每項(xiàng)技術(shù)又包含若干安全措施，設(shè)計(jì)中把機(jī)器的危險(xiǎn)部件安置到不可能觸及的位置的做法屬于()技術(shù)。

　　A.失效安全

　　B.定位安全

　　C.機(jī)器布置

　　D.機(jī)器安全防護(hù)裝置

　　【答案】：B

　　(五)機(jī)器安全防護(hù)裝置

　　1.固定安全裝置

　　固定安全裝置是防止操作人員接觸機(jī)器危險(xiǎn)部件的固定安全裝置。該裝置能自動(dòng)地滿足機(jī)器運(yùn)行的環(huán)境及過程條件。裝置的有效性取決于其固定的方法和開口的尺寸，以及在其開啟后距危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)有的距離。該安全裝置只有用改錐、扳手等專用工具才能拆卸。

　　2.聯(lián)鎖安全裝置

　　聯(lián)鎖安全裝置的基本原理：只有當(dāng)安全裝置關(guān)合時(shí)，機(jī)器才能運(yùn)轉(zhuǎn);而只有當(dāng)機(jī)器的危險(xiǎn)部件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，安全裝置才能開啟。連鎖安全裝置可采取機(jī)械的、電氣的、液壓的、氣動(dòng)的或組合的形式。在設(shè)計(jì)連鎖裝置時(shí)，必須使其在發(fā)生任何故障時(shí)，都不使人員暴露在危險(xiǎn)之中。例如，利用光電作用，人手進(jìn)入沖壓危險(xiǎn)區(qū)，沖壓動(dòng)作立即停止。

　　3)控制安全裝置

　　為使機(jī)器能迅速地停止運(yùn)動(dòng)，可以使用控制裝置?？刂蒲b置的原理是，只有當(dāng)控制裝置完全閉合時(shí)，機(jī)器才能開動(dòng)。當(dāng)操作者接通控制裝置后，機(jī)器的運(yùn)行程序才開始工作;如果控制裝置斷開，機(jī)器的運(yùn)動(dòng)就會(huì)迅速停止或者反轉(zhuǎn)。通常在一個(gè)控制系統(tǒng)中，控制裝置在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)鎖定在閉合的狀態(tài)。

　　4.自動(dòng)安全裝置

　　自動(dòng)安全裝置的機(jī)制是把暴露在危險(xiǎn)中的人體從危險(xiǎn)區(qū)域中移開。它只能使用在有足夠的時(shí)間來完成這樣的動(dòng)作而不會(huì)導(dǎo)致傷害的環(huán)境下，因此，僅限于在低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)器上采用。

　　5.隔離安全裝置

　　隔離安全裝置是一種阻止身體的任何部分靠近危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)施，例如固定的柵欄等。

　　6.可調(diào)安全裝置

　　在無法實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行隔離的情況下，可以使用部分可調(diào)的固定安全裝置。這種安全裝置的保護(hù)作用取決于操作者的使用和對(duì)安全裝置正確的調(diào)節(jié)以及合理的維護(hù)。

　　7.自動(dòng)調(diào)節(jié)安全裝置

　　自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置由于工件的運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)開啟，當(dāng)操作完畢后又回到關(guān)閉的狀態(tài)。

　　8.跳閘安全裝置

　　跳閘安全裝置的作用，是在操作到危險(xiǎn)點(diǎn)之前，自動(dòng)使機(jī)器停止或反向運(yùn)動(dòng)。該類裝置依賴于敏感的跳閘機(jī)構(gòu)，同時(shí)也有賴于機(jī)器能夠迅速停止(使用剎車裝置可能做到這一點(diǎn))。

　　9.雙手控制安全裝置

　　這種裝置迫使操縱者應(yīng)用兩只手來操縱控制器。它僅能對(duì)操作者提供保護(hù)。

　　五、 機(jī)械制造場(chǎng)所安全技術(shù)

　　(一)采光

　　生產(chǎn)場(chǎng)所采光是生產(chǎn)必須的條件，如果采光不良，長(zhǎng)期作業(yè)，容易使操作者眼睛疲勞，視力下降，產(chǎn)生誤操作，或發(fā)生意外傷亡事故。同時(shí)，合理采光對(duì)提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量有直接的影響。因此，生產(chǎn)場(chǎng)所要有足夠的照度，以保證安全生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　(1)生產(chǎn)場(chǎng)所一般白天依賴自然光，在陰天及夜間則由人工照明采光作補(bǔ)充和代替。

　　(2)生產(chǎn)場(chǎng)所內(nèi)照明應(yīng)滿足《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求。

　　(3)對(duì)廠房一般照明的光窗設(shè)置：廠房跨度大于12 m時(shí)，單跨廠房的兩邊應(yīng)有采光側(cè)窗，窗戶的寬度應(yīng)不小于開間長(zhǎng)度的1/2;多跨廠房相連，相連各跨應(yīng)有天窗，跨與跨之間不得有墻封死。車間通道照明燈要覆蓋所有通道，覆蓋長(zhǎng)度應(yīng)大于90%車間安全通道長(zhǎng)度。

　　(二)通道要求

　　通道包括廠區(qū)主干道和車間安全通道。廠區(qū)主干道是指汽車通行的道路，是保證廠內(nèi)車輛行駛、人員流動(dòng)以及消防滅火、救災(zāi)的主要通道;車間安全通道是指為了保證職工通行和安全運(yùn)送材料、工件而設(shè)置的通道。

　　1.廠區(qū)干道的路面要求。車輛雙向行駛的干道，寬度不小于5 m;有單向行駛標(biāo)志的主干道，寬度不小于3 m。進(jìn)入廠區(qū)門口，危險(xiǎn)地段需設(shè)置限速牌、指示牌和警示牌。

　　2.車間安全通道要求。通行汽車，寬度>3 m;通行電瓶車的寬度>1.8 m;通行手推車、三輪車的寬度>1.5 m;一般人行通道的寬度>l m。

　　3.通道的一般要求。通道標(biāo)記應(yīng)醒目，畫出邊沿標(biāo)記。轉(zhuǎn)彎處不能形成直角。通道路面應(yīng)平整、無臺(tái)階、無坑、溝。道路土建施工應(yīng)有警示牌或護(hù)欄，夜間要有紅燈警示。

　　(三)設(shè)備布局

　　車間生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的擺放，相互之間的距離，與墻、柱的距離，操作者的空間，高處運(yùn)輸線的防護(hù)罩網(wǎng)，與操作人員的安全都有很大關(guān)系。如果設(shè)備布局不合理或錯(cuò)誤，操作者空間窄小，當(dāng)工件、材料等飛出時(shí)，容易造成人員的傷害，造成人員的傷害或意外事故。

　　車間生產(chǎn)設(shè)備分為大、中、小三類。最大外形尺寸分類長(zhǎng)度>12 m者為大型設(shè)備，6～12m者為中型設(shè)備，<6m者為小型設(shè)備。大、中、小型設(shè)備間距和操作空間的規(guī)定：

　　(1)設(shè)備間距(以活動(dòng)機(jī)件達(dá)到的最大范圍計(jì)算)：大型≥2 m，中型≥l m，小型≥0.7 m。大、小設(shè)備間距按最大的尺寸要求計(jì)算。如果在設(shè)備之間有操作工位，則計(jì)算時(shí)應(yīng)將操作空間與設(shè)備間距一并計(jì)算。若大、小設(shè)備同時(shí)存在時(shí)，大、小設(shè)備間距按大的尺寸要求計(jì)算。

　　(2)設(shè)備與墻、柱距離(以活動(dòng)機(jī)件的最大范圍計(jì)算)：大型≥0.9 m，中型≥0.8 m，小型≥0. 7 m。在墻、柱與設(shè)備間有人操作的，應(yīng)滿足設(shè)備與墻、柱間和操作空間的最大距離要求。

　　(3)高于2 m的運(yùn)輸線應(yīng)有牢固的防罩(網(wǎng))，網(wǎng)格大小應(yīng)能防止所輸送物件墜落至地面;對(duì)低于2 m的運(yùn)輸線的起落段兩側(cè)應(yīng)加設(shè)護(hù)欄，欄高1.05m。

　　(四)物料堆放

　　生產(chǎn)場(chǎng)所的工位器具、工件、材料擺放不當(dāng)，不僅妨礙操作，而且引起設(shè)備損壞和工傷事故。為此，應(yīng)該做到：

　　(1)生產(chǎn)場(chǎng)所要?jiǎng)澐置鲄^(qū)，成品、半成品區(qū)，工位器具區(qū)，廢物垃圾區(qū)。原材料、半成品、成品應(yīng)按操作順序擺放整齊且穩(wěn)固，一般擺放方位與墻或機(jī)床軸線平行，盡量堆垛成正方形。

　　(2)生產(chǎn)場(chǎng)所的工位器具、工具、模具、夾具要放在指定的部位，安全穩(wěn)妥，防止墜落和倒塌傷人。

　　(3)產(chǎn)品坯料等應(yīng)限量存入，白班存放量為每班加工量的1.5倍，夜班存放量為加工量的2.5倍，但大件不超過當(dāng)班定額。

　　(4)工件、物料擺放不得超高，在垛底與垛高之比為1：2的前提下，垛高不超出2 m(單位超高除外)，砂箱堆垛不超過3.5 m。堆垛的支撐穩(wěn)妥，堆垛間距合理，便于吊裝。流動(dòng)物件應(yīng)設(shè)墊塊楔牢。

　　(五)地面狀態(tài)要求

　　生產(chǎn)場(chǎng)所地面平坦、清潔是確保物料流動(dòng)、人員通行和操作安全的必備條件。為此，要求：

　　(1)人行道、車行道和寬度要符合規(guī)定的要求。

　　(2)為生產(chǎn)而設(shè)置的深大于0.2 m、寬大于0.1 m的坑、壕、池應(yīng)有可靠的防護(hù)欄或蓋板。夜間應(yīng)有照明。

　　(3)生產(chǎn)楊所工業(yè)垃圾、廢油、廢水及廢物應(yīng)及時(shí)清理干凈，以避免人員通行或操作時(shí)滑跌造成事故。

　　(4)生產(chǎn)場(chǎng)所地面應(yīng)平坦、無絆腳物。

　　[例題](2006年考試題)

　　機(jī)械制造場(chǎng)所工件、物料擺放不得超高。在垛底與垛高之比為1：2的前提下，垛高不應(yīng)超過( )m(單位超高除外)。

　　A.2.0

　　B.4.0

　　C.3.0

　　D.5.0

　　【答案】 A