导图社区 中级注册安全工程师技术基础(第一章第一节 机械安全)
中级注册安全工程师技术基础第一章第一节知识点,考点。机械安全技术是机械设备在设计、生产、特别是使用过程中的安全要求和安全注意事项以及容易发生的安全事故。下图为中级注册安全工程师考试,安全生产技术基础笔记。
编辑于2021-04-28 16:40:51机械安全 基础知识
五、实现机械安全的 途径与对策措施
(一)概述
1.机械设备安全包括: 机械产品安全和机械使用安全
(1)机械设备安全应考虑其寿命的各个阶段。
(2)机械产品安全是通过设计、制造等环节实现。
(3)机械使用安全主要体现在执行预定功能的正常使用。
(4)决定机械产品安全性的关键是设计阶段采用安全措施。
2.消除或减小相关风险的措施
第一步:本质安全设计措施也称直接安全技术措施,此步是风险减小过程中的第一步,也是最重要的步骤。 指通过适当选择机器的设计特性和暴露人员与机器的交互作用,消除或减小相关的风险。
第二步:安全防护措施,也称间接安全技术措施。 如果仅通过本质安全设计措施不足以减小风险时,可采用用于实现减小风险目标的安全防护或补充保护措施。
第三步:使用安全信息,也称提示性安全技术措施。 如果以上两步技术措施不能实现或不能完全实现时,应使用信息明确警告剩余风险,说明安全使用设备的方法和相关的培训要求等。
(二)本质安全设计措施
1.合理的结构形式
1)机器零部件形状
避免有可能造成伤害的锐边尖角、粗糙面、凸出部位。
对可能造成“陷入”的机器开口或管口端进行折边、倒角或覆盖。
2)运动机械部件相对位置设计
满足安全距离的原则,防止在可涉及的危险部位造成人员 受到挤压或剪切伤害。
通过加大运动部件之间的最小间距,使得人体的相应部位 可以安全进入。
通过减小其间距使人体的任何部位不能进入。
3)足够的稳定性
机器底座的几何形状、包括载荷在内的重量分布。
由于机器部件、机器本身或机器所夹持部件运动引起的振动或重心摆动和 产生倾覆力矩的动态力。设备行走或安装地点(如地面条件、斜坡)的支承面特征。
2.限制机械应力以保证足够的抗破坏能力
1)专业符合性要求:机械设计与制造应满足专业标准或规范符合性要求,包括选择机械的材料性能数据、设计规程、计算方法和试验规则等。
2)足够的抗破坏能力:各组成受力零件应保证足够安全系数,应满足强度、刚度、抗疲劳性和构件稳定性要求。
3)连接紧固可靠:螺栓连接、焊接、铆接或粘接等连接方式,保证结合部的连接强度、配合精度和密封要求,防止运转状态下连接松动、破坏、紧固失效。
4)防止超载应力:采用“薄弱环节”预防超载,例如,采用易熔塞、限压阀断路器等限制超载应力。
5)良好的平衡和稳定性:
通过材料的均匀性和回转精度,防止在高速旋转时 引起振动或回转件的不平衡运动;
在正常作业条件下,机械的整体应具有抗倾覆或 防风抗滑的稳定性。
3.使用本质安全的工艺过程和动力源
1)爆炸环境中的动力源
应采用全气动或全液压控制操纵机构。
或采用“本质安全”电气装置,避免一般电气装置容易出现 火花而导致爆炸的危险。
2)采用安全的电源:电气部分应符合有关电气安全标准的要求,防止电击、短路过载和静电的危险。
3)防止与能量形式有关的潜在危险:动力源,除了电能以外,还有气动、液压、热能(蒸汽)等,对于此部分含有能量形式的动力源,设计时应考虑能量释放产生的危险。
4)改革工艺控制有害因素
消除或降低噪声、振动源
控制有害物质的排放
4.控制系统的安全设计
1)零部件应能承受在预定使用条件下的各种应力和干扰。
2)需要用户重新编程时,宜限制访问涉及安全功能的软件。
3)提供多种操作模式及模式转换功能
4)控制装置和操作位置的定位应使操作者对工作区或危险区直接观察范围最大,以便发现险情及时停机。
5)手动控制器应配置在安全可达的位置,并设置在危险区以外
6)手动启动装置附近均应配置相应的停止控制装置还应配备主系统失效时用于减速或停机的紧急停机装置。
5.材料和物质的安全性
1)材料的力学性能
2)对环境的适应性
3)避免材料的毒性
4)防止火灾和爆炸风险
6.机械的可靠性设计
1)可靠性:机械设备要尽量少出故障,
可靠性指标包括:机器的无故障性、耐久性、维修性、可用性和经济性等。 可靠性指标表示:可靠度、故障率、平均寿命(或平均无故障工作时间)、维修度等。
A.使用可靠性已知的安全相关组件。
B.关键组件或子系统加倍(或冗余)和多样化设计
共因失效: 由单一事件引发的不同 产品的失效,这些失效不互为因果。
共模失效:可能由不同原因引起,以相同 故障模式为特征的产品失效。
C.操作的机械化或自动化设计
可通过机器人、搬运装置、传送机构、鼓风设备实现自动化
可通过进料滑道、推杆和手动分度工作台等实现机械化。
减少人员在操作点暴露于危险,而限制由这些操作产生的风险。
D.机械设备的维修性设计
设计应考虑机械的维修性,当产品一旦出故障,易发现、易拆卸、易检修、易安装,维修性是产品固有可靠性的指标之一。
①将维护、润滑和维修设定点放在危险区之外。
②检修人员接近故障部位进行检查、修理、更换零件等维修作业的可达性,即安装场所可达性:有足够的检修活动空间。设备外部的可达性:考虑封闭设备用于人员进行检修的开口部分的结构及其固定方式。设备内部的可达性:设备内部各零、组部件之间的合理布局和安装空间。
③零、组部件的标准化与互换性
④必须考虑维修人员的安全。
7.遵循安全人机工程学的原则
1)操作台和作业位置应考虑人体测量尺寸、力量和姿势运动幅度、重复动作频率、易用性等
2)避免操作者在机器使用过程中的紧张姿势和动作,避免将操作者的工作节奏与自动的连续循环连在一起。
3)手动控制操纵装置的选用、配置和标记应满足以下要求
①必须清晰可见、可识别,且作用明确必要处适当加标志。
②其布局、行程和操作阻力与所要执行的操作相匹配,能安全地即时操作。
③按钮的位置、手柄和手轮运动与它们的作用应是恒定的操作时不会引起附加风险。
(三)安全 防护 措施
1.防护装置:通常采用壳、罩、屏、门、盖、栅栏等结构和封闭式装置,用于提供保护的物理屏障,将人与危险隔离,为机器的组成部分。
1)功能
隔离作用,防止人体任何部位进入机械的危险区,触及各种运动零部件。
阻挡作用,防止飞出物打击,高压液体意外喷射或防止人体灼烫腐蚀伤害等。
容纳作用,接受可能由机械抛出、掉落、射出的零件及其破坏后的碎片等
其他作用,在有特殊要求的场合,还应对电、高温、火、爆炸物振动、辐射、粉尘、烟雾、噪声等具有特别阻挡、隔绝密封、吸收或屏蔽作用。
2)一般要求
满足安全防护装置的功能要求
满足安全距离的要求
满足某些特殊工艺要求
不应成为新的危险源
不应出现漏保护区
不影响机器的预定使用
构成元件及安装的抗破坏性
遵循安全人机工程学原则
3)类型
固定式防护装置:保持在所需位置(关闭)不动的防护装置。不用工具不能将其打开或拆除
活动式防护装置:通过机械方法(如铁链、滑道等)与机器的构架或邻近的固定元件相连接,并且不用工具就可打开。
联锁防护装置:防护装置的开闭状态直接与防护的危险状态相联锁,只要防护装置不关闭,被其“抑制”的危险机器功能就不能执行,只有当防护装置关闭时,被其 “抑制”的危险机器功能才有可能执行;在危险机器功能执行过程中,只要防护装置被打开,就给出停机指令。
4)技术要求
活动式防护装置应与被防护的机械借助铰链或导链保持连接
可调式防护装置的调整件,应保持固定、自锁状态。
在要求通过防护装置观察机器运行的场合,宜提供大小合适开口的观察孔或观察窗。
2.保护装置
概念:通过自身的结构功能限制或防止机器的某种危险,消除或减小风险的装置。 常见的有联锁装置、双手操作式装置、能动装置、限制装置等。
1)种类
联锁装置。用于防止危险机器功能在特定条件下(通常是指只要防护装置未关闭)运行的装置。可以是机械、电气或其他类型的。
能动装置。一种附加手动操纵装置,与启动控制一起使用,并且只有连续操作时,才能使机器执行预定功能。
保持-运行控制装置。一种手动控制装置,只有当手对操纵器作用时机器才能启动并保持机器功能。
双手操纵装置。至少需要双手同时操作,强制操作者在机器运转期间,双手没有机会进入机器的危险区。
敏感保护装置。用于探测人体或人体局部,并向控制系统发出正确信号以降低被探测人员风险的装置。
有源光电保护装置。通过光电发射和接收元件完成感应功能的装置可探测特定区域内由于不透光物体出现引起的该装置内光线的中断。
有限运动控制装置(也称行程限制装置)。与机器控制系统一起作用的,使机器元件做有限运动的控制装置。
机械抑制装置。在机构中引入的能靠其自身强度,防止危险运动的机械障碍(如楔、轴 、撑杆、销)的装置。
限制装置。防止机器或危险机器状态超过设计限度(如空间限度、压力限度、载荷限度等)的装置。
2)技术特征
保护装置零部件的可靠性应作为其安全功能的基础。
保护装置应能在危险事件即将发生时,停止危险过程。
当保护装置动作第一次停机后,只有重新启动,机器才能开始工作。
光电式、感应式保护装置应具有自检功能。
保护装置必须与控制系统一起操作并与其形成一个整体
保护装置的设计应采用“定向失效模式”。
3)安全防护装置的选择
机械传动机构常见的防护装置
用金属铸造或金属板焊接的防护箱罩,一般用于齿轮传动或传输距离不大的传动装置的防护。
金属骨架和金属网制成的防护网常用于皮带传动装置的防护。
栅栏式防护适用于防护范围比较大的场合,或作为移动机械移动范围内临时作业的现场防护,或 高处临边作业的防护等。
正常运行时操作者不需要进入危险区
机械正常运行期间操作者不需要进入危险区的场合,优先考虑选用固定式防护装置。
正常运转时操作者需要进入危险区,可考虑采用
联锁装置
自动停机装置
自动关闭防护装置
可调防护装置
可控防护装置
双手操纵装置
非运行状态操作者需要进入危险区
手动控制模式
止一动操纵装置
点动一有限的运动操纵装置
双手操纵装置
3.补充保护措施
急停
被困人员逃生
隔离和能量耗散
搬运机器
安全进入机器
(四)安全 信息 的使用
1.什么是安全信息
1)概念:安全信息由文本、文字、标记、信号、符号或图表等组成,用以指导使用者安全、合理、正确地使用机器,警示剩余风险和可能需要应对机械危险事件。
2)使用信息的类别
标志、符号(象形图)、安全色、文字警告等。
信号和警告装置。
随机文件,例如,操作手册、说明书等。
3)安全信息使用原则
根据风险的大小和危险的性质
根据需要信息的时间
根据机器结构和操作的复杂程度
根据信息内容和对人视觉的作用采用不同的安全色
满足安全人机学的原则
4)安全信息使用要求
根据风险大小和危险性质,可依次采用安全色、安全标志、警告信号,直到警报器。
文字信息应采用使用机器的国家语言。
在使用上,图形符号和安全标志应优先于文字信息。
安全色的使用不能取代防范事故的其他安全措施。
提示操作要求的信息应采用简洁形式,长期固定在所需的机器部位附近
显示状态的信息应尽量与工序顺序一致,与机器运行同步出现。
警告超载的信息应在负载接近额定值时,提前发出警告信息。
危险紧急状态的信息应即时发出,持续的时间应与危险存在的时间一致,持续到操作者干预为止 或信号的消失应随危险状态解除而定。
2.安全标志和安全色
1)安全色
红色表示禁止、停止、危险或消防设备、设施的信息。
黄色表示注意、警告的信息。
蓝色表示必须遵守规定的指令性信息。
绿色表示安全的提示性信息。
2)安全标志分为禁止标志、警告标志、指令标志、提示标志四类。
3)文字辅助标志
概念:仅靠安全标志本身不能够传递安全所需的全部信息时,用辅助标志给出附加的文字信息并且只能与安全标志同时使用。
基本型式是矩形边框,有横写和竖写两种形式。
横写时,文字辅助标志写在标志的下方。
竖写时,文字辅助标志写在标志杆的上部。
竖写时,四类标志均为白色衬底,黑色字。
标志杆下部色带的颜色应和标志的颜色相一致。
4)安全标志应满足的要求
标志牌的设置位置。不宜设在门、窗、架或可移动的物体上,标志牌前不得放置妨碍认读的障碍物。
多个安全标志在一起设置。应按警告、禁止、指令、提示类型的顺序,先左后右、先上后下排列。
标志检查与维修。至少每半年检查一次。
3.信号警告装置
1)类别
听觉信号:警告听觉信号、紧急听觉信号、紧急撤离听觉信号
视觉信号:警告视觉信号、紧急视觉信号
2)信号和警告装置安全要求
含义明确
可察觉性(65dB)
可分辨性
有效性(定期复查)
设置位置
优先级(紧急撤离信号→紧急信号→警告信号→其他信号),紧急撤离信号优先级最高。
六、机械制造 生产场所安全
1.总平面布置
顶层: 粉尘 毒气 腐蚀气体 火灾危险性较大
底层: 运动量 荷载 腐蚀溶液 噪声 振动 用水
外墙: 烟尘 高温 有毒
墙和下风侧: 尘毒 热量 腐蚀性 易燃易爆 电磁电离辐射
2)通道
道路上部管架和栈桥等,在干道上的净高不得小于 5m。
车间厂房出入口的数量不少于 2 个。
厂房大门净宽度应比最大运输件,宽度大 600mm,比净高度大 300mm。
除厂房四周应设消防通道外在厂房内部尚须设置纵横贯通的消防通道。
工厂铁路专用线,必须与人行主干道交叉时,应设置:看守道口、护栏、 限速标志、 警铃。
车间通道一般分为纵向主要通道、横向主要通道和机床之间的次要通道。 车间横向主要通道其宽度不应小于 2000mm。 机床之间的次要通道宽度不应小于 1000mm。
3)设备 布置 及安全 防护
设备要求
具有潜在危险的设备应进行防护,重型机床高于 500mm 的操作平台周围应设高度不低于 1050 mm 的防护栏杆。
需登高检查和维修的设备处宜设钢梯。当采用钢直梯时,钢直梯 3m 以上部分应设安全护笼。
所有车间应配置必要的灭火器。用过的灭火器不应放回原处。
4)采光照明
照明方式
一般照明:工作场所通常设置,即照亮整个场所的均匀照明。
局部照明:同场所内不同区域有不同照度要求时,应分区设置一般照明或局部照明(例如, 机 床的床头灯)。
混合照明:对于部分作业面照度要求较高, 宜采用由一般照明与局部照明组成的混合照明。
照明种类
正常照明
正常照明:在正常情况下使用的室内外照明。
应急照明:因正常照明的电源失效而启用的照明
疏散照明
需确保人员安全疏散的出口和通道,应设置疏散照明
安全照明
需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所,应设置安全照明。
备用照明
需确保正常工作或活动继续进行的场所应设置备用照明。
其他照明
值班照明
非工作时间,在车间、营业厅、展厅等大面积场所提供值班照明。
警卫照明
为防范需要,在重要厂区库区等有警戒任务的场所,根据警戒范围要求而设置的警卫照明等。
避免眩光、频闪和阴影
备用照明的照度值,不低于该场所一般照明照度值的 10%。
安全照明的照度标准值,不低于该场所一般照明照度标准值 10%。
疏散照明的地面平均水平照度值,水平疏散通道不应低于 1lx。垂直疏散区域不应低于 5lx。
5)物资堆放
白班存放为每班加工量的 1.5 倍,夜班存放为加工量的 2.5 倍。
直接存放在地面上时堆垛高度不应超过 1.4 m 且高与底边长之比不应大于 3。
6)作业场所地面要求
容易发生危险事故的场地,应设置醒目的安全标志。
落地电柜箱、消防器材的前面,禁止阻塞线。
突出悬挂物及机械可移动范围内,避免碰撞的安全提示线
高出地面的设备安装平台边缘的安全警戒线;
楼梯第一级台阶和人行通道高差 300mm 以上的边缘处的防止踏空线;
凸出于地面或人行横道上、高差 300mm 以上的管线或其他障碍物上的防止绊跤线。
四、机械 危险部位 及其安全防护 措施
1.转动 的危险部位及其防护
1)转动轴(无凸起部分)
危险性:轴可能会将松散的衣物等挂住,并将其缠绕在轴上。
防护措施:没有适当的位置来安装固定式防护装置。在光轴的暴露部分安装一个护套,与轴具有 12mm净距,护套和轴可以相互滑动。
2)转动轴(有凸起部分)
危险性:轴上的凸起物不仅能挂住衣物,造成缠绕,还能对人体造成伤害。
防护措施:利用固定式防护罩进行全面封闭。
3)对旋式轧棍
危险性:即使相邻轧辊的间距很大,但是操作人员的手、臂以及身体都有可能被卷入。
防护措施:采用钳型防护罩进行防护。
4)牵引辊
危险性:当操作人员向牵引辊送入材料时,靠近这些转辊风险较大。
防护措施:安装一个钳型条,通过减少间隙来提供保护,通过钳型条上的开口,便于材料的输送。
5)辊式输送机
危险性:如果所有的辊轴都被驱动,将不存在卷入的危险故无须安装防护装置。
防护措施:在驱动轴的下游安装防护罩。
6)啮合齿轮
危险性:密闭的齿轮是安全的,暴露的齿轮危险。
防护措施:暴露的齿轮应使用固定式防护罩进行全面的保护。齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置。防护装置材料可用钢板或铸造箱体。
防护罩壳体不应有尖角和锐利部分。
防护罩内壁应涂成红色。
便于机器的维护保养,防护罩能方便地打开和关闭。最好装电气联锁,使防护装置在开启的情况下机器停止运转。
7)旋转的有辐轮
危险性:当有辐轮附属于一个转动轴时,用手动有辐轮来驱动机械部件是危险的。
防护措施:利用一个金属盘片填充有辐轮来提供防护,也可以在手轮上安装一个弹簧离合器。
8)砂轮机
危险性:磨削区域有危险
防护措施:无论是固定式砂轮机,还是手持式砂轮机除了其磨削区域附近,均应加以密闭来提供防护。
注:在其防护罩上应标出砂轮旋转的方向和最高线速度等技术参数。
2.直线运动 的危险部位
1)切割刀刃
危险性:切割纸张、塑料等材料的刀刃极其锋利,具有较高的危险性。
防护措施:应使其暴露部分尽可能少。当需要对刀具进行维护时需要提供特殊的卡具。
2)砂带机
危险性:擦伤、反弹、打击等。
防护措施:砂带机的砂带应该向远离操作者的方向运动,并且具有止逆装置,仅将工作区域暴露出来,靠近操作人员的端部应进行防护。
3)机械工作台和滑枕
危险性:挤伤。
防护措施:具有运动平板或者滑枕的机械设备应该被合理布置,当其运动平板(或者滑枕)达到极限位置时,平板(或者滑枕)的端面距离应和固定结构的间距不能小于 500mm,以免造成挤压。
4)配重块
危险性:挤压。
防护措施:当使用配重块时,应对其全部行程加以封闭,直到地面或者机械的固定配件处,避免形成挤压陷阱。
5)带锯机
危险性:锯齿碰伤。
防护措施:安装可调防护装置,仅露出材料切割部分,其他部分得以封闭。
6)冲压机和铆接机
危险性:可能需要操作人员手持工件靠近冲击头容易伤手。
防护措施: 提供能够感知手指存在的特殊失误防护装置。
7)剪刀式升降机
危险性:剪切、挤压。
防护措施:可利用帘布加以封闭。在维护过程中,可以通过障碍物(木块等)来防止剪刀机构闭合。
3.转动 和 直线运动 的危险部位
1)齿条和齿轮
危险性:咬合、卷入。
防护措施:利用固定式防护罩将齿条和齿轮全部封闭起来。
2)皮带传动
危险性:卷入、摩擦生热。
危险部位:皮带接头及皮带进入到皮带轮的部位。
防护措施:防护措施必须能够保证足够的通风。焊接金属网适用防护。焊接金属网的安装位置,应能保证手指不会触及皮带。防护罩与皮带距离≥50mm。 必须装设防护罩的四点要求: 高度:传动机构离地面 2m 以下。 距离:皮带轮中心距之间的距离在 3m 以上。 宽度:皮带宽度在 15cm 以上。 速度:皮带回转的速度在 9m/min 以上。
3)输送链和链轮
危险性:卷入、咬合
危险部位:危险来自输送链进入到链轮处以及链齿
防护措施:防止接近链轮的锯齿和输送链进入到链轮部位。
三、机械使用过程中的 危险有害因数
1.机械性危险: 由机器或机械产生的危险。
1)形状特征:锋利刀刃、锐边、尖角形等零部件、粗糙或光滑表面
2)相对位置:如由于机器零部件运动可能产生挤压、剪切、缠绕区 域的 相对位置
3)动能:具有运动的机器零部件与人体接触,零部件由于松动、 松脱、掉落或折断、碎裂、甩出。
4)势能:高空作业人员跌落危险、弹性元件的势能释放、在压力或 真空下的液体或气体的势能高压流体(液压和气动)压力 超过系统元器件额定安全工作压力等。
5)质量和稳定性:机器抗倾翻性或移动机器防风抗滑的稳定性、 机械强度不够导致的断裂或破裂、料堆(垛)坍塌、土岩滑动 造成掩埋所致的窒息危险
2.非机械性危险: 由电气、温度、噪声、振动、 辐射、材料和物质产生的危险、 未履行安全人机工程学原则而 产生的危险等
1)电气危险:电击、电伤
2)温度危险:灼烫、冷冻
3)辐射危险:电离辐射、非电离辐射
4)材料、物资:中毒、腐蚀、燃烧、 爆炸
5)职业危害:噪声、震动
6)未履行安全人机工程学原 则而产生的危险
二、机械分类
1.动力机械
2.金属切削机械
主要指一些床类,(机床)车床、钻床、镗床、磨床、铣床、刨(插)床、拉床、锯床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、电加工机床。
3.金属成型机床
锻压机、铸造机
4.交通运输机械
5.起重运输机械
各种起重机、运输机、升降机、卷扬机
6.工程机械
建筑物、建材、路桥等挖掘机、工程起重机、打桩机、钢筋切割机、混凝土搅拌机、压 实机、路面机凿岩机、线路工程机械、铲运机以及其他专用工程机械等
7.农业机械
农、林、牧、副、渔+拖拉机
8.通用机械
风机、水泵、压缩机……
9.轻工机械
和日常生活有关的属于轻工:纺织机械、食品加工机械、印刷机械、制药机械、造纸机械等。
10.专用机械
和工业有关的属于专用:冶金机械、采煤机械、化工机械、石油机械。
一、机械基本概念
机械包括:单台的机械、实现完整功能的机组或大型成套设备以及可更换设备。
单台的机械:例如,木材加工机械、金属切削机床、起重机等。
机组或大型成套设备:如自动生产线、加工中心、组合机床等。
可更换设备:可以改变机械功能的、可拆卸更换的、非备件或工具设备,这些设备可自备动力或不具备动力。
机械安全的保证:机械安全是指在机械生命周期所有阶段,不产生损伤或危害健康的能力(运输、安装、调整、维修、拆卸、停用以及报废)
机械安全由: 1.组成机械的各部分及整机的安全状态来保证。 2.由使用机械的人的安全行为来保证。 3.由人—机的和谐关系来保证。