机械伤害及其防护考试试题及答案

机械伤害及其防护考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.某台带式输送机传动滚筒表面线速度为2.5m/s，若操作者衣袖被卷入，假设卷入点距滚筒中心轴半径0.125m，则衣袖在0.1s内被拉入的长度约为A.0.125m  B.0.25m  C.0.375m  D.0.5m2.根据GB/T8196-2018，固定式防护装置与运动部件的安全距离计算公式为S其中K=1600mm/s，T为停机时间0.25s，C为附加距离15mm，则最小安全距离S为A.415mm  B.425mm  C.435mm  D.445mm3.在金属切削加工中，导致“缠屑”最频繁的切削用量组合是A.高转速、小进给  B.低转速、大进给  C.中转速、中进给  D.高转速、大进给4.若一台压力机离合器接合扭矩为180N·m，飞轮角速度为12rad/s，则飞轮在0.05s内可输出的最大能量约为A.54J  B.108J  C.216J  D.432J5.关于急停按钮颜色与功能，下列说法正确的是A.红色蘑菇头只能切断控制回路  B.黄色背景红色蘑菇头表示可锁定  C.红色蘑菇头必须能断开动力回路  D.蓝色蘑菇头用于紧急停止6.某企业采用双手按钮控制冲床，按钮间距550mm，依据ISO13851，该间距满足A.Ⅰ型双手控制  B.Ⅱ型双手控制  C.Ⅲ型双手控制  D.不满足任何型式7.在齿轮啮合点安装可拆卸护罩，依据GB/T18831，护罩打开时机器应A.仅报警  B.仅减速  C.立即停机并锁定  D.延时3s停机8.一台链式输送机链条节距p=25mm，链轮齿数z=17，若链轮转速n=30r/min，则链条线速度约为A.0.10m/s  B.0.21m/s  C.0.42m/s  D.0.84m/s9.若操作者手指可穿过12mm方形孔，则依据GB/T8196，该孔到危险区的最小安全距离为A.80mm  B.92mm  C.120mm  D.150mm10.在砂轮机上安装可调式护目板，其主要作用是A.降低噪声  B.防止砂轮破裂飞出  C.阻挡火花与颗粒  D.减少振动11.某机器人系统采用安全围栏，围栏高度1.4m，底部离地间隙180mm，依据ISO13857，该间隙可防止A.成人躯体通过  B.成人手指通过  C.儿童躯体通过  D.儿童头部通过12.若安全光幕的分辨率为30mm，则其可检测的最小物体直径理论值为A.15mm  B.30mm  C.45mm  D.60mm13.在液压机回路中设置溢流阀，其主要安全功能是A.防止超载爆破  B.降低油温  C.提高速度  D.减小冲击14.某企业采用LOTO（上锁挂牌）程序，下列哪把锁具符合OSHA1910.147要求A.塑料一次性扎带  B.可重复使用的部门通用锁  C.带唯一编号的红色钢制锁  D.蓝色磁性锁15.若一台风机叶片外缘线速度为85m/s，依据ISO21904，排风罩开口面风速应不低于A.0.5m/s  B.1.0m/s  C.1.5m/s  D.2.0m/s二、多项选择题（每题3分，共30分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）16.下列哪些属于机械性危险源A.旋转轴  B.噪声  C.啮合齿轮  D.高温管道  E.往复式锯条17.关于安全防护装置的设计原则，正确的有A.可拆卸护罩必须需工具才能打开  B.护罩本身不得产生新危险  C.护罩颜色应与机器主体一致  D.护罩强度应能承受预期冲击  E.护罩开启应便于生产操作18.在计算安全距离时，需考虑的因素包括A.接近速度  B.停机时间  C.人体部位尺寸  D.地面摩擦系数  E.附加距离19.下列哪些措施可降低压力机意外启动风险A.双手控制  B.光电保护  C.安全销  D.冗余电磁阀监控  E.降低电机功率20.关于砂轮安全，说法正确的有A.新砂轮需进行额定转速下空转试验  B.砂轮与法兰间应加软垫  C.砂轮存储应防潮防冻  D.侧磨需使用专用侧磨砂轮  E.砂轮护罩开口角应≤180°21.下列哪些属于机械伤害的典型致因模型“多米诺骨牌”中的环节A.管理缺陷  B.不安全行为  C.防护缺失  D.事故  E.伤害22.在机器人协作场景中，实现功率与力限制（PFL）需监控的参数有A.关节扭矩  B.末端执行器速度  C.电机电流  D.底座振动  E.表面温度23.下列哪些属于机械安全防护的“本质安全”措施A.消除锐边  B.降低运动件质量  C.设置急停  D.采用低压驱动  E.涂装警示色24.关于LOTO程序，正确的有A.上锁后需验证零能量  B.钥匙应交由主管统一保管  C.多人作业需使用多孔锁具  D.解锁前需确认人员撤离  E.可仅挂牌不上锁25.下列哪些标准与机械安全直接相关A.ISO12100  B.ISO13849-1  C.IEC61508  D.ISO45001  E.GB5226.1三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）26.只要安装了安全光幕，就可完全取消机械护罩。27.弹性联轴器可吸收冲击，因此可替代安全联轴器。28.依据GB/T30574，皮带传动装置必须采用全封闭式护罩。29.在计算停机时间时，应取控制信号发出到危险运动完全停止的最长时间。30.安全继电器与普通继电器的最大区别在于具有强制导向触点。31.使用双手按钮时，若一只手意外松开，机器必须立即停机。32.砂轮法兰直径小于砂轮外径的1/3时，仍可使用。33.机械安全等级PLe对应平均危险失效时间MTTFd≥100年。34.防护装置的颜色应为红色，以突出危险。35.机器人协作运行时，若接触力超过150N，系统必须停机。四、填空题（每空2分，共20分）36.依据ISO13855，当接近速度为K=2000mm/s，系统停机时间t=0.15s，则最小安全距离S=________mm。37.某齿轮模数m=2mm，齿数z=30，则分度圆直径d=________mm。38.若安全光幕检测能力为14mm，则其安全等级可达________。39.在LOTO中，验证零能量需检查________、________、________三类常见能量。40.压力机离合器脱开后，滑块因惯性继续下行，该行程称为________行程。五、简答题（每题10分，共30分）41.某工厂一台卧式铣床原无防护，现计划加装可调式护罩。请写出从风险评估到护罩验收的完整流程，并指出关键测量项目。42.说明“安全控制系统性能等级（PL）”与“类别（Cat.）”的区别与联系，并给出将Cat.3系统提升至PLe所需的主要技术措施。43.一台机器采用伺服电机驱动，额定扭矩30N·m，减速比i=10，输出轴安装有直径200mm的飞轮。现需计算在紧急停止时，从控制信号发出到输出轴完全停止的最大允许时间，以确保手指（可模型化为直径12mm圆柱）在触碰危险区前停止。已知手指最大接近速度为2m/s，安全裕量取15mm，忽略传动损耗。六、计算题（每题15分，共30分）44.某带式输送机滚筒直径D=0.4m，转速n=60r/min，输送带速度v=1.26m/s。现需在送料侧安装固定防护罩，罩边缘到滚筒外缘距离初定为300mm。若操作者手臂接近速度K=1800mm/s，停机响应时间t=0.2s，附加距离C=20mm。（1）验证初定距离是否满足GB/T8196要求；（2）若不足，计算并给出最小合格距离；（3）若无法加大距离，提出两种替代方案并说明理由。45.一台机械压力机飞轮转动惯量J=12kg·m²，角速度ω=25rad/s，离合器脱开后，制动力矩T=180N·m恒定。（1）计算飞轮完全停止所需时间t；（2）若滑块在离合器脱开后因惯性继续下行30mm，求该段时间内滑块平均速度；（3）依据ISO13855，若手指从操作点以1.6m/s速度伸入，安全裕量取20mm，求护罩开口到危险线的最小距离。七、案例分析题（20分）46.某食品厂包装线使用一台伺服驱动的立式封口机，封口刀上下往复运动，行程80mm，周期0.6s。操作者需将包装袋放入导向槽，触发光电传感器后刀头下行。近期发生两起手指压伤事故：案例1：操作者误将右手食指放在刀头下方，光电被遮挡，刀头下行；案例2：光电被油污遮挡失效，刀头未按预期停止。现场调查发现：a)光电传感器为单通道，无自检；b)控制系统为普通PLC，无安全模块；c)刀头驱动为伺服电机，无抱闸；d)未设置双手控制或机械挡块。请：（1）画出危险源-事故链图；（2）依据ISO12100给出三条“本质安全”改进建议；（3）给出完整的安全控制系统架构图（文字描述即可），并说明所选器件的安全等级；（4）计算改进后刀头在最坏情况下从触发到完全停止的最大允许时间，要求手指安全距离≤120mm，接近速度取2m/s。答案与解析1.B 解析：l=v·t=2.5×0.1=0.25m。2.C 解析：S=1600×0.25+15=415mm，但标准取整到435mm（含余量）。3.A 解析：高转速易使切屑卷曲不断，小进给减少断屑力。4.B 解析：E=½Jω²，J=T/α，α=T/J=180/12=15rad/s²，t=ω/α=25/15=1.67s，E=½×12×25²=3750J，但0.05s内仅输出约108J（积分近似）。5.C 解析：急停必须断开动力。6.B 解析：Ⅱ型要求按钮间距≥550mm。7.C 解析：可拆护罩须联锁停机锁定。8.B 解析：v=p·z·n/(60×1000)=25×17×30/60000=0.2125m/s。9.B 解析：12mm方孔对应92mm。10.C 解析：护目板挡火花。11.D 解析：180mm间隙可容儿童头部，需加底部护板。12.B 解析：分辨率即最小检测直径。13.A 解析：溢流阀防超载爆破。14.C 解析：唯一编号红色钢制锁符合LOTO。15.D 解析：高线速度需2.0m/s罩面风速。16.ACE 解析：噪声与高温非机械性。17.ABD 解析：颜色无需一致，开启应安全而非便生产。18.ABCE 解析：摩擦系数不直接相关。19.ABCD 解析：降功率不降低启动风险。20.ABCD 解析：开口角应≤90°。21.ABCDE 解析：完整五骨牌。22.ABC 解析：振动与温度非PFL核心。23.ABD 解析：急停与警示非本质安全。24.ACD 解析：钥匙由作业者保管，必须上锁。25.ABDE 解析：IEC61508为功能安全基础，非机械专属。26.× 解析：光幕需与护罩互补。27.× 解析：弹性联轴器无扭矩限制功能。28.√ 解析：GB/T30574要求全封闭。29.√ 解析：取最长路径。30.√ 解析：强制导向为安全继电器核心。31.√ 解析：Ⅱ型要求任一松停机。32.× 解析：法兰直径≥1/3砂轮外径。33.√ 解析：PLe要求MTTFd≥100年。34.× 解析：颜色推荐黄/橙，红仅用于急停。35.√ 解析：协作力限150N。36.315 解析：S=2000×0.15=300mm，加15mm裕量。37.60 解析：d=mz=2×30=60mm。38.PLe 解析：14mm对应Type4，PLe。39.机械液压弹性 解析：三类能量。40.惯性 解析：惯性下行。41.流程：（1）风险预估：确定刀具暴露区域、飞屑方向、操作频率；（2）危险分析：采用HAZOP识别卷入、切割、飞溅；（3）安全距离计算：K=2000mm/s，t=停机时间实测0.18s，S=2000×0.18+20=380mm；（4）护罩设计：钢板1.5mm，透明窗PC5mm，抗冲击≥5J，开口≤6mm；（5）联锁设计：采用Cat.3/PLd安全开关，打开即停机；（6）验证测试：测量停机时间、护罩强度、视野满意度；（7）验收文件：包含CE符合性声明、维护手册、培训记录。42.区别：Cat.为结构分类，PL为性能量化；联系：Cat.3+高MTTFd+DC≥90%可达PLe。提升措施：冗余CPU、双通道输入、自检传感器、监控输出、故障诊断覆盖率≥99%、使用SIL3器件。43.输出扭矩T=30×10=300N·m，飞轮惯量J=½mR²，m=πR²bρ，取b=0.02m，ρ=7850kg/m³，R=0.1m，m=4.93kg，J=0.0246kg·m²，角加速度α=T/J=12195rad/s²，ω=v/R，假设触碰半径0.1m，则ω=2/0.1=20rad/s，停止时间t=20/12195≈0.0016s，远小于手指到达时间0.06s，满足。44.（1）S=1800×0.2+20=380mm>300mm，不足；（2）最小距离380mm；（3）方案A：加装安全光幕，分辨率30mm，PLe；方案B：采用自动送料机械手，消除人工