1机械安全技术

第一章机械安全技术,第一节、机械电气行业安全概要第二节、金属切削机床级砂轮机安全技术第三节、冲压（翦）机械安全技术第四节、木工机械安全技术第五节、铸造安全技术第六节、锻造安全技术第七节、人机工程第八节、人的特性,第九节、机械的特性第十节人机作业环境第十一节人机系统第十二节、安全技术规范及标准,一、机械生产主要产品类别（了解）机械行业系统生产的机械产品主要有：农业机械重型矿山机械工程机械石化通用机械电工机械机床汽车仪器仪表基础机械包装机械环保机械其他机械。,第一节、机械行业安全概要,二、机械设备的危险部位及防护对策,（一）机械设备的危险部位机械设备可造成的伤害形式：碰撞、夹击、剪切、卷入,危险部位：1)旋转部位和成切线运动部件间的啮合处2)旋转的轴3)旋转的凸块和孔处4)对向旋转部件的啮合处5)旋转部件和固定部件的啮合处,6)接近类型7)通过类型8)单向滑动部件9)旋转部件与滑动之间,（二）机械传动机构防护对策传动机构类型：齿轮传动：两轮开始啮合的地方最危险皮带传动：皮带进入皮带轮的位置及皮带接头处最危险联轴器：裸露的突出部分，钩住衣服造成伤害,安全技术措施：直接安全技术措施：在设计阶段消除机械本身的不安全因素间接安全技术措施：在机械设备上采用和安装有效的防护装置指导性安全技术措施：在安装、使用、维护机械时制定安全规定和设置标志,1、齿轮啮合传动的防护齿轮传动机构必须设置全封闭型的防护装置；防护罩的材料可用钢板或铸造箱体，必须坚固牢靠，机器运行时不发生振动；防护罩本身不应有尖角和锐利部分。,2、皮带传动机构的防护皮带传动机构的特点：传动平稳、噪声小、结构简单；但皮带摩擦易产生静电，不适宜容易发生燃烧或爆炸的场所。皮带传动机构的危险部位：皮带接头处、皮带进入皮带轮处,三、机械伤害的类型及预防对策（掌握）机械装置在正常工作状态、非正常工作状态（包括故障状态和检修保养）及非工作状态都可能发生危险。,（二）机械伤害预防对策1实现机械本质安全消除产生危险的原因（本质安全）减少或消除接触机器的危险部件的需求使人难以接近机器危险部位提供保护装置或者防护服2保护操作者和有关人员安全通过培训，提高辨识危险及避免伤害的能力；,（三）通用机械安全设施技术要求设置安全装置应考虑的要素：强度、刚度、稳定性和耐久性对机械可靠性的影响可视性对噪声等有害因素的控制,2机械防护装置的一般要求(1)应该结构简单、布局合理，不得有锐利的边缘和突缘（2）应该有足够的可靠性，在规定寿命内强度、刚性足够；安全防护装置应与设备运转连锁，保证安全防护装置未起作用前，设备不能运转；（3）光电式、感应式等安全防护装置应设置自身故障时的报警装置；（4）紧急停车开关应保证瞬时动作时，能中止设备的一切运动；其形状应区别于一般开关，颜色为红色；其位置应易于触及（5）设备由紧急停车开关停止运动后，必须按启动顺序才能重新启动。,四、机械安全设计与机械安全装置,（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机械危险的依照机械安全方法。1）采用本质安全技术避免锐边、尖角和凸出部分安全距离原则限制有关因素的物理量使用本质安全工艺过程和动力源2）限制机械应力,3）材料和物质的安全性4）履行人机工程学原则5）设计控制系统的安全原则6）防止气动和液压系统的安全7）预防电气伤害,（二）失效安全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限电开关（三）定位安全把机械的部件安置到不可能触及的地点（四）机器布置空间：便于操作、维护、保洁照明：工作场所证明和为操作机械特设照明管线布置：维护时的出入安全,（五）机械安全装置连锁安全装置原理：只有安全装置关合时，机器才能运转；而只有机器的危险部件停止运转，安全装置才能开启。隔离安全装置：防止身体任何部分靠近危险区域的设施，如栅栏双手控制安全装置迫使操作者应用双手来操纵控制机器，仅能对操作者提供保护,六、机械制造场所的安全技术（一）采光要求生产场所一般白天依赖自然采光，在阴天和夜间则由人工照明作为补充和替代。生产场所的内照明应满足工业企业照明设计标准厂房宽度大于12m，单跨厂房的两边应有采光侧窗，窗户的宽度不应小于开间长度的一半。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.车间通道照明灯应覆盖所有通道,覆盖长度应大于90%的车间安全通道长度.,（二）通道厂区干道的路面要求通道包括厂区主干道和车间安全通道厂区主干道的路面要求:车辆双向行驶的干道宽度不小于5m,有单向行驶标志的主干道宽度不小于3m；进入厂区门口、危险地段设置限速限高牌、指示牌和警示牌。车间安全通道要求：通行汽车的宽度3m；通行电瓶车、铲车的1.8m；通行手推车、三轮车的1.5m；一般行人通道的1.0m。,（三）设备布局要求,设备设备分为大型设备（外形尺寸大于12m）、中型设备（612m）和小型设备（小于6m）设备间距：大型2m；中型1m；小型0.7m。大小设备间距按最大的尺寸要求布置。高于2m的运输线应有牢固的防护网罩，网格大小应能防止所输送物件坠落至地面，对于低于2m的运输线的起落段两侧应加设防护栏，高度不低于1.05m。,（四）物料堆放要求,分区工具、器具按指定位置存放摆放整齐、平稳可靠，必要时应有固定措施产品坯料限量存入：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，但大件不得超过当班定额。物料、工件摆放不得超高；在垛底与垛高之比为1：2的前提下，垛高不超过2m，砂箱堆垛不超过3.5m。,第二节、金属切削机床及砂轮机安全技术,1.金属切削机床的危险因素1)静止部件的危害因素(1)切削刀具与刀刃；(2)突出较长的机械部分；(3)毛坯、工具和设备边缘锋利飞边及表面粗糙部分；(4)引起滑跌坠落的工作台。2)旋转部件的危害因素单旋转部分：轴；凸块和孔；研磨工具和切削刀具。,3)内旋转咬合(1)对向旋转部件的咬合；(2)旋转部件和成切线运动部件面的咬合；(3)旋转部件和固定部件的咬合。4)往复运动或滑动的危害(1)单向运动，(2)往复运动或滑动相对固定部分；搔近类型，通过类型；(3)旋转部件与滑动之间；(4)振动；(5)其他危害因素：,2.机床运转时出现的异常温升异常机床转速异常机床在运转时出现振动和噪声机床出现撞击声机床的输入输出参数异常机床内部缺陷,3、运动机械中易损件的故障检测(1)零部件故障检测的重点：传动轴；轴承；齿轮；叶轮。(2)滚动轴承的损伤现象及故障损伤现象：滚珠砸碎、断裂、压坏，磨损，化学腐蚀、电腐蚀、润滑油结污、烧结、生锈、保持架掘坏、裂纹等；检测的参数：振动、噪声、温度、磨损残余物分析。(3)齿轮装置故障：齿轮的损伤：齿轮本体损伤，轴、链、联轴器的损伤，轴承的损伤。检测的参数：噪声、振动增大，齿轮箱滑油、发热,4.金属切削机床常见危险因素的防护措施（1）设备可靠接地，照明采用安全电压；(2)楔子、销于不能突出表面。(3)用专用工具，带护目镜。(4)尾部安防弯装置及设料架。(5)零部件装卡牢固。(6)及时维修安全防护、保护装置。(7)选用合格砂轮，装卡合理。(8)加强检查，杜绝违章现象，穿戴好劳动保护用品。,第三节冲压（剪）机械安全技术一.冲压机械的危险因素设备结构具有的危险刚性离合器，一旦结合运行，要完成一个循环才会停止。动作失控开关失灵模具的危险,二、冲压机械的安全技术措施改进冲压作业方式改革冲模结构实现机械化自动化（减少劳动强度的根本措施）设置模具和设备的防护装置,3、防止冲压伤害的防护技术与应用1使用安全工具2）模具防护措施3）冲压设备的防护装置机械防护装置：推手式、拉手式安全装置和摆杆护手装置双手按钮式防护装置光电式防护装置感应式防护装置,第四节、木工机械安全技术一、木工机械的危险有害因素,1、木工机械特点木工机械刀轴转速高手工送料噪声大、振动大、工人劳动强度大，工人易疲劳,第四节、木工机械安全技术,2、木工机械作业常见事故机械伤害火灾爆炸3、职业性有害因素木粉尘噪声振动,二.木工机械的安全防护装置,木工机械应装吸尘排屑装置、消声或通风装置；凡外露的皮带盘、转盘、转轴等部位应装设防护罩；每台木工机械的刀轴和电器应有联锁装置；尽可能装自动进料装置；使用自动进料器也应有防护罩；木料有反弹危险的地方，应装防弹装置；专门设置遇事故需紧急停机的安全控制装置；机床的周围应经常清理。,第五节铸造安全技术,铸造作业按照造型方法分为普通砂型铸造和特种铸造一、铸造作业危险有害因素1、事故类型1）火灾及爆炸2）灼烫3）机械伤害4）高处坠落,2、职业性有害因素1）尘毒2）噪声振动3）高温和热辐射,三、铸造作业安全技术措施（一）工艺要求1、工艺布置造型、制芯（污染小的工段）布置在最小风频的下风侧大型铸造车间砂处理可布置在单独厂房内,4、工艺操作（3）浇注作业浇包盛铁水不得超过容积的80%；所有与金属熔液接触的工具均需预热，防止与冷工具接触发生飞溅。,第六节锻造安全技术二、锻压机械的危险因素,1、事故类型1）机械伤害2）火灾爆炸3）灼烫2、职业性有害因素1）高温热辐射；2）噪声和振动；3）尘毒。,三、锻压机械的安全技术要求(1)机架和突出部分不得有棱角或毛刺；(2)外露的传动装置必须要有防护罩(3)起动装置必须能保证对设备进行迅速开关，并保证设备运行和停车状态的连续可靠；(4)起动装置的结构应能防止锻压设备意外的开动或自动开动：(5)电动启动装置的按钮盒，其按钮上需标有“启动”、“停车”等字样。(6)在高压蒸汽管道上必须装有安全阀和凝结罐，以消除水击现象。(7)蓄力器通往水压机的主管上必须装有当水耗量突然增高时能自动关闭水管的装置(8)任何类型的蓄力器都应有安全阀。安全阀必须由技术检查员加铅封，并定期进行检查；(9)安全阀的重锤必须封在带锁的锤盒内；(10)安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有荷重位置指示器，使运行人员能在水压机的工作地点上观察到荷重的位置；(11)新安装和经过大修理的锻压设备应该根据设备图纸和技术说明书进行验收和试验(12)加强设备的维护、保养、保证设备正常运行。,第七节、人机工程基本知识一、安全人机工程的概念、内容(一)安全人机工程的定义安全人机工程是研究人-机-环境系统的安全本质，并使三者在安全上达到量佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门应用科学。(二)安全人机工程的主要研究内容1、分析机械设备及设施在生产过程中的不安全因素，并进行针对性的可靠性设计和维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等。2、研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配以构成不同类型的最佳人机系统。3、研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。4、分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。,（三）人机系统的类型人机系统主要有两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统，一类为全自动化控制的人机系统。在机械化、半机械化控制的人机系统，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，系统的安全性主要取决于人机功能分配的合理性，机器的本质安全性及人为失误。在自动化控制的人机系统中，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施系统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统失灵以及人处于低负荷时应急反应,二、机械设计本质安全（一）机械设计本质安全的定义设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除机械危险的一种机械安全方法。（二）失效安全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限电开关,第八节人的特性,一、人体测量2、影响人体测量数据的因素1）民族因素2）性别、年龄3）职业因素,（四）人体测量数据的运用准则1）最大最小准则门最小高度设计采用高百分位数操作力的设计按照最小准则2）可调准则5%95%可调，如汽车靠背角3）平均准则门拉手用平均准则设计,第八节人的特性,二、人的生理特性（一）人的感觉和感觉器官1、视觉（1）几种常见的视觉现象1）暗适应和明适应当人从光亮处进入暗室时，视觉感受性很低，然后才逐渐提高。这种在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适应。暗适应的过渡时间较长，大约30min。当人从黑暗处到光亮处，也有一个对光适应的过程，称为明适应。明适应很短，大约1min。,2）眩光眩光的危害：使暗适应破坏，产生视觉后象；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景的对比度：观察物体时产生模糊感觉等，影响操作者的正常作业）,3）视错觉形状错觉色彩错觉物体运动错觉,(2)视觉损伤与视觉疲劳视觉损伤。在生产过程中，除切屑颗粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。300mm以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎；常受红外线照射可引起自内障。直视高亮度光源(如搬光、太阳光等)，会引起黄斑烧伤。视觉疲劳长期从事近距离工作和精细作业的工作者，由于长时间看近物或细小物体，睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体的白度。这将引起视觉疲劳，甚至导致睫状肌萎缩，使其调节能力降低长期在劣质光照环境下工作，会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳。,2、听觉1）听觉的绝对阈限包括频率阈限、声压阈限和声强阈限。正常人耳的可听声频率范围为：2020000Hz。对于1000Hz纯音来讲，人耳刚能感觉到的最小声压为2105Pa，称为闻阈声压。对于1000Hz纯音来讲，刚刚使人耳感觉疼痛的声压叫作痛阈声压，为20Pa。,2）听觉的辨别阈限与频率和强度都有关系。人耳对频率的感觉最灵敏，对强度的感觉次之。,3）掩蔽效应：一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应。,3、人的感觉反应1)反应时间反应时间是指人从机器或外界获得信息，经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间即反应时间包括感觉反应时间(从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时间)到开始动作所用时间(信息加工、决策、发令开始执行所用时间)之和为了保证安全作业，一方面在机器设计中，应使操纵速度低于人的反应速度另一方面应设法提高人的反应速度,2)减少反应时间的途径(1)合理的选择感知类型比较各类感觉的反应时间，发现听觉的知觉反应时间最短，其次是触觉和视觉所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量选用反应时间短的通道去控制和调节机器(2)适合人的生理心理要求，按人机工程学原则设计机器(3)熟练的操作技术操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反应速度,（二）人体的特性参数,1、人体特性参数（1）静态参数，如人身高（2）动态参数，如肢体活动角度（3）生理学参数，如耗氧量（4）生物力学参数，拉力,2、人体劳动强度参数2)能量代谢与代谢率能量代谢：基础代谢、安静代谢和活动代谢3）影响能量代谢的因素作业类型、作业方法、作业速度、作业姿势,我国劳动强度指数II是区分体力劳动强度的指标，指数大，劳动强度大。体力劳动强度指数I按照大小分为4级，4级最强。,（三）疲劳1、疲劳的定义疲劳分为肌肉疲劳(或称体力疲劳)和精神疲劳(或称脑力疲劳)两种肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域而精神疲劳则与中枢神经活动有关，它是一种弥散的，不愿意再作任何活动和懒惰的感觉，意味着肌体迫切需要休息。,2、产生疲劳的原因及消除途径(1)疲劳的原因1）工作条件因素劳动制度和生产组织不合理，如作业时间太长；设备和工具条件差，没有按人机工程学理论设计或设计不周作业环境差，照明、噪声等2）作业者本身的因素熟练程度低、操作技术差，心理情绪,(2)消除疲劳的途径在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素；通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业；改善工作环境，科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局、合理的温湿度、充足的光照等：避免超负荷的体力或脑力劳动，合理安排作息时间，注意劳逸结合等。,二、人的心理因素,（一）能力（二）性格注意（三）气质（四）需要与动机（五）情绪与情感（六）意志,（一）能力,1、感觉、知觉和观察力2、注意力3、记忆力4、思维力5、操作能力,（五）情绪与情感,不安全情绪急躁情绪烦躁情绪,第九节机械的特性,一、（二）机械的安全特性系统性防护性：在整个寿命周期内发挥预定功能，包括误操作时，机器和人身均安全友善性：通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性。整体性,二、故障诊断技术,（二）故障诊断的基本流程和实施步骤基本流程：诊断文档建立和诊断实施诊断实施过程分为四个步骤：1、信号检测2、特种提取（信号处理）3、状态识别4、诊断决策,（三）故障诊断技术1、振动信号检测与分析检测参数：位移、速度、加速度传感器安装位置：在诊断对象敏感点或离核心部位最近的关键点低频振动，从3个方向采样；高频振动，一个方向采样,2、油液分析技术光谱油液分析和铁谱油液分析4、超声探伤技术频率15MHz特点：方向性好，在高密度介质中损失小，在不同密度介质界面上反射差异大；可对固体材料内部缺陷进行探伤和检测检查管道中流量、流速和泄露,5、表面缺陷探伤磁粉探伤渗透探伤涡流探伤,一、可靠性及其度量指标1、可靠性定义可靠性是指研究对象在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。2、可靠性的度量指标（1）可靠度：系统或产品在规定时间和规定条件下完成规定功能的概率，用R（t）表示。（2）故障率或失效率：,（3）平均寿命(平均无故障工作时间）：是指产品正常工作时间。,式中：,为总工作时间；n故障或失效次数或试验产品数,（4）维修度：是指产品发生故障后，在规定条件、维修工具、维修方法及维修技术水平下，在规定时间内能修复的概率，是维修时间的函数,N在某时刻处于故障状态需要维修的产品数,经过一定时间修复的产品数,（5）有效度：对维修产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修理，在规定时间内具有或维持其特定功能处于正常状态的概率。其观测值为：AU/(U+D)式中：A有效度U可工作时间，包括任务时间、启动时间和待机时间；D不可工作时间，包括停机维护时间、修理时间、延误时间和改装时间。,（二）维修性设计,(一)维修及维修性维修是为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施。维修性是指对故障产品修复的难易程度，即产品在规定条件和规定时间内完成维修任务的能力。,2、产品结构的维修性设计,维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，能易发现故障、易拆、易检修、易安装，即维修度要高。维修度是产品的固有性质，它属于产品固有可靠性的指标之一。1、可达性是指检修人员接近产品故障部位进行检查、修理操作、插入工具和更换零件等维修作业的难易程度可达性设计应从三方面考虑：(1)安装场所的可达性(2)设备外部的可达性(3)设备内部的可达性2、零组部件的标准化与互换性3、维修人员的安全,第十节人机作业环境,一、光环境1、光通量单位时间内通过的光量，单位是流明（lm）2、照度被照面单位面积上所接受的光通量，单位勒克斯（lx）。,三、微气候环境（一）构成微气候环境的要素1、温度舒适温度（213)允许温度=舒适温度(35)2、空气湿度相对湿度和绝对湿度3、气流速度4、热辐射,（二）人体对微气候环境的感受与评价人体散热方式：辐射热交换对流热交换蒸发热交换传导热交换,（3）三球温度指数干球湿球黑球,（4）卡他度H=F/TT-卡他温度计的液柱从38降低到35所经过的时间，sF-卡他计常数H值越大，散热条件越好。,（三）微气候环境对人体的影响一般将散热量大于84(kj.m2.h)环境称为高温环境。（1）心率和呼吸加快（2）抑制中枢神经系统（3）人体丧失大量水分和盐分（4）工作效率下降，事故率增加,2、低温环境对人体的影响局部冻伤肢体麻木，影响操作效率,第十一节人机系统,一、人的功能第一种传感器第二种功能信息处理器第三种操纵器,二、人机特性比较人优于机器的特性：信号检测、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性机器优于人的特性：速度快、精确性高、输出功率大、耐久力强、重复性好、恶劣环境下工作,三、人机功能分配地一般原则：笨重地、快速地、精细地、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业分配给机器。研究、创造、指令和程序的安排、检查、维修、故障处理及应付突然事件等工作，则由人承担。,四、人机可靠度计算,若系统由n个部件构成，系统各部件的可靠度分别为R1、R2、Rn，串联和并联系统的可靠度分别为：RsR1R2.RnRs1（1R1）（1R2）.（1Rn）可见在串联系统中，部件越多，可靠度越差。对于并联系统，部件相同时，可靠度要比串联高。,冗余系统：允