机械安全工程2-3途径与措施.ppt

机械安全工程,第二章 机械安全基础 2.3 实现机械安全的途径与措施,提纲,2.3.1 采用本质安全技术 2.3.2 履行安全人机工程学原则 2.3.3 安全防护措施 2.3.4 安全信息的使用 2.3.5 附加预防措施 2.3.6 实现机械安全的综合措施和实施阶段,2.3.1 采用本质安全技术,1 合理的结构形式 2 限制机械应力以保证足够的抗破坏能力 3 采用本质安全工艺过程和动力源 4 控制系统的安全设计 5 材料和物质的安全性 6 机械的可靠性设计,机械设计的通用技术知识： a) 机械应力： 应力限制； 过载保护； 应力疲劳； 回转平衡。 b) 材料及其性质： 抗腐蚀、抗老化、抗磨蚀、抗磨损； 硬度、延展性、脆性； 毒性、易燃性。 c) 排放值： 振动、噪声； 危险物质、辐射。,1 合理的结构形式,1) 避免锐边、尖角和悬凸部分； 2) 防止机械正常运行时发生障碍、卡塞、松脱或连接失效； 3) 避免软件瑕疵； 4) 满足安全距离的原则。,安全带自动松脱，导致了人员死亡 /focus/news/20090313/11716.shtml,2 限制机械应力以保证足够的抗破坏能力,1) 专业性：专业标准和规范； 2) 抗破坏：强度、刚度、抗疲劳、稳定性； 3) 连接紧固：防止连接松动或失效，保证连接精度，满足密封要求； 4) 防超载：避免受力部件破坏； 5) 平衡和稳定性：静平衡、动平衡，动态稳定性。,3 采用本质安全工艺过程和动力源,1) 爆炸环境中的安全动力源：隔爆、本安型电气设备，气动、液压驱动； 2) 安全电源：符合电气安全标准的要求； 3) 防止与能量有关的危险：气动、液压、热能等装置。,真空灭弧室,4 控制系统的安全设计,1) 统一的启、制动及变速方式； 2) 提供多种操作模式； 3) 手动控制原则； 4) 考虑复杂机器的特定要求； 5) 控制系统的可靠性。,PLC,5 材料和物质的安全性,1) 材料的力学性能； 2) 环境适应性； 3) 材料的均匀性； 4) 避免材料毒性和火灾爆炸的危险；,根据总统委员会的报告，爆炸是一个O型封环失效所致。这个封环位于右侧固体火箭推进器的两个低层部件之间。失效的封环使炽热的气体点燃了外部燃料罐中的燃料。由于发射时天气情况不佳，气温很低，导致O型封环在低温下失效而发生事故。,6 机械的可靠性设计,1) 概念：机器在预定条件下和使用寿命时间内，完成预定使用功能的能力。 2) 指标：可靠度、故障率、平均寿命、维修度等； 3) 方法：定性设计准则。故障模式和效应分析(FMEA)法。,冗余设计,有限损坏设计,水密隔舱,耐环境设计； 故障安全设计； 防误设计； 维修性设计。,2.3.2 履行安全人机工程学原则,1 违反安全人机工程学原则可能产生的危险 2 人机系统模型 3 合理分配人机功能 4 友好的人机界面设计 5 工作空间的设计 6 工作过程的设计 7 工作环境设计,1 违反安全人机工程学原则可能产生的危险,1) 生理影响； 2) 心理影响； 3) 人的各种差错。,2 人机系统模型,3 合理分配人机功能,数控机床,机器：笨重的、危险的、单调的、环境差的工作； 人：控制决策、监控检查。,4 友好的人机界面设计,1) 显示装置： (1) 信息清晰明确； (2) 信号种类符合信息特征； (3) 适应人是视觉习惯； (4) 危险报警； (5) 平衡负荷。,2) 操纵装置： (1) 操纵器的形状、尺寸和触感； (2) 降低操作者的劳动强度，防止疲劳； (3) 操作者肢体活动范围； (4) 操纵器的位置与排列； (5) 操纵器功能应易辨认，防止误操作； (6) 操纵器与机械变化趋势的协调； (7) 多位置操纵器。,5 工作空间的设计,1) 无障碍观察； 2) 考虑工作过程对人体的约束； 3) 良好的与人的劳动姿势有关的工作空间； 4) 与工作位置高度相关的安全设计。,6 工作过程的设计,1) 负载限度； 2) 工作节奏； 3) 作业姿势。,7 工作环境设计,1) 工作场所空间布置； 2) 避免人员暴露于危险有害物质； 3) 调节工作场所的热环境； 4) 提供最佳视觉感受的照明； 5) 避免有害或扰人的噪声和振动。,1076联合收割机 可选装空调系统,2.3.3 安全防护措施,1 采用安全防护装置可能存在的附加危险 2 安全防护装置的一般要求 3 防护装置 4 安全装置 5 安全防护装置的设置原则 6 安全防护装置的选择原则,安全防护装置(safeguard),防护装置(guard)：机器的组成部分，用于提供保护的物理屏障。,保护装置(protective device)：防护装置以外的安全装置。,阻挡装置,1 采用安全防护装置可能存在的附加危险,1) 增加损伤或危害健康； 2) 操作者心理依赖； 3) 有运动零部件的安全防护装置； 4) 安全防护装置的结构隐患； 5) 与机器运动本身的距离及连接。,2 安全防护装置的一般要求,1) 布局设计合理； 2) 坚固耐用； 3) 消除或降低危险； 4) 保护全面； 5) 与机器连接及布置合理； 6) 操作不产生明显干扰； 7) 对机器功能不影响； 8) 便于检查维修。,3 防护装置,1) 防护装置的功能 (1) 隔离作用 (2) 阻挡作用 (3) 容纳作用 (4) 其它：,2) 防护装置的类型 (1) 固定式 (2) 移动式 (3) 联锁式,固定式防护装置,移动式防护装置,联锁式防护装置,3) 防护装置的安全技术要求 (1) 固定可靠； (2) 防护全面； (3) 活动连接安全； (4) 防护失效时的安全； (5) 设置位置； (6) 强度和刚度； (7) 调整件的固定和自锁。,4 安全装置,1) 安全装置的技术特征 (1) 可靠性； (2) 在危险即将发生时停止危险过程； (3) 重新启动功能； (4) 自检功能； (5) 与控制系统形成整体； (6) 定向失效、冗余、监控。,2) 安全装置的种类 (1) 联锁装置； (2) 使动装置； (3) 止动操作装置； (4) 双手操作装置； (5) 自动停机装置； (6) 机械抑制装置； (7) 限制装置； (8) 有限运动控制装置； (9) 排除阻挡装置。,联锁装置,联锁装置,可编程系统自动监控的联锁装置,电磁联锁,机电联锁,混合联锁(位置探测、防护监控),混合联锁(机、电、液),距离杆自动停机防护,双手操作装置,5 安全防护装置的设置原则,1) 高度在2m以内的各种运动零部件应设防护。 2) 高度在2m以上在施工机械施工处的下方，应设置防护。 3) 坠落高度2m以上的作业位置应设置防护。 4) 直线运动部件之间及其与静止部件之间的间距应符合安全距离。 5) 运动部件有行程距离要求的，应设置可靠的限位装置。 6) 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。 7) 有惯性冲撞运动部件必须采取可靠的缓冲装置。 8) 运动中可能松脱的零部件必须采取有效措施加以紧固。 9) 每台机械都应设置紧急停机装置。,6 安全防护装置的选择原则,1) 正常运行期间操作者不需要进入：优选固定式防护装置。 2) 正常运行期间操作者需要进入：根据进入频率、部位、工作环境确定。 3) 非运行状态的其它作业期间需要进入：根据进入方式、工作条件确定。,2.3.4 安全信息的使用,1 安全信息概述 2 安全色 3 信号和警告装置 4 安全标志 5 随机文件,1 安全信息概述,1) 安全信息的功能 (1) 明确机械的预定用途； (2) 规定和说明机械的合理使用方法； (3) 通知和警告遗留风险。 2) 安全信息类别 (1) 信号和警告装置等； (2) 标志、符号(象形图)、安全色、文字警告等； (3) 随机文件，如操作手册、说明书等。 3) 信息的使用原则,2 安全色,1) 颜色含义和适用范围 (1) 红：禁止、停止和危险； (2) 黄：注意、警告； (3) 绿：通行、安全和正常工作状态； (4) 蓝：需要执行的指令。 2) 安全色的对比色,3 信号和警告装置,1) 信号和警告装置的类别 (1) 视觉信号； (2) 听觉信号； (3) 视听组合信号。 2) 信号和警告装置的安全要求 (1) 信号发出时刻和接受范围； (2) 含义明确； (3) 能被明确地察觉和识别； (4) 避免信号过多或过于频繁。,(a1)触觉信号,(a2)操作符号,启动,停止,中断,快速启动,快速停止,紧急停止,常速转动,快速转动,慢速运转,4 安全标志,1) 安全标志的功能分类：禁止、警告、指令、提示。 2) 安全标志的基本特征：由安全色、图形符号和几何图形构成，可附简短文字说明。 3) 安全标志应满足的要求 (1) 含义明确； (2) 内容具体； (3) 位置醒目； (4) 维护和更新。,禁止标志,警告标志,指令标志,紧急出口和急救标志,消防标志,5 随机文件,1) 随机文件应包括的内容 (1) 关于机械的运输、搬运和储存的信息； (2) 关于机械的自身安装和交付运行的信息； (3) 劳动安全卫生信息； (4) 使用操作信息； (5) 维修信息。 2) 对随机文件的要求 (1) 随机文件的载体：耐久性； (2) 使用语言。 (3) 多种信息形式：图文并茂； (4) 面向使用者，有针对性。,2.3.5 附加预防措施,1 急停装置着眼紧急状态的预防措施 2 人们陷入危险时的躲避和援救保护措施 3 保证机械的可维修性 4 安全进出机械的措施 5 发现和纠正故障的诊断系统 A1 断开动力源和能