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第一章 机械安全技术
注册安全工程师，技术基础第一章内容。《机械安全技术》从机械安全的基本知识入手，重点介绍了机械设备的机械伤害和易发生的机械事故，还介绍了机械设备在设计、生产、特别是使用过程中的安全要求和安全注意事项。
编辑于2021-07-02 22:44:23
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机械安全技术
机械安全知识
机械分类
机械分为动力机械（原力机）、金属切削机械（12类床）、金属成型机械（冲压机、剪切机）、交通运输机械、起重运输机械（低至高）、工程机械（搬砖用）、农业机械（农林牧渔）、通用机械（高速旋转，各类泵、阀门、干燥设备、气体净化设备）、轻工机械（食、药、纺、印、纸）、专用机械（冶金、化工、石油、煤矿）
危险有害因素
机械性
形状或表面特性，如尖角、锐边、粗糙或光滑表面。
相对位置。如剪切、挤压、缠绕。
动能，如加减速、旋转、部件甩出。
势能，如重力、气体液体的高压。
质量和稳定性，如抗倾翻。
强度不够断裂
坍塌、掩埋造成窒息
非机械性
电气、温度、噪声、震动、辐射、未履行人机安全工程学原则而产生的危险。
安全防护措施
转动部分
无凸起的转动轴：12mm净距的护套，与轴体间相互滑动。
有凸起的转动轴：固定式防护罩全面封闭。
对旋式轧辊：钳形防护罩。
牵引辊：钳形条，减少间隙。
辊式输送机：驱动轴下游装设防护罩；全驱动则无危险。
轴流风机：设防护网，网孔尺寸既要满足空气流通，还要保护手指。
径流风机：进风口长度要足够长，网孔尺寸既要满足空气流通，还要保护手指。
啮合齿轮：全封闭防护。齿轮不能外露；安装牢固无振动；不能有尖角、锐边；便于开启和维护；内壁涂红；电气联锁。
有辐轮：填充或加装离合器
砂轮机：除切削部位，其他部位全部防护。
旋转刀具：减少刀刃暴露部分，背板防护，专用工具拆卸。
直线运动部分
砂带机：止逆装置；向远离操作者方向移动。
机械工作台和滑枕：端面与固定结构间距>500mm
配重块：行程全封闭
带锯机：仅露出作业部分
冲压机：感知手指装置
剪刀式升降机：帘布封闭
直线和转动部分
齿条与齿轮：固定式防护罩、全封闭。
皮带
太矮：传动部分距地面<2m
太长：皮带轮中心距>3m
太宽：皮带宽度>15cm
太快：皮带运转速度>9m/s
必设防护，防护网与皮带间距>50mm
输送链和链轮：设置防护装置，阻止人员靠近。
机械设备安全技术措施（本、防、信）
本质安全技术
合理的结构型式
零部件避免伤人；满足安全距离（加大-保护、减小-阻挡）；足够稳定。
限制机械应力
制造符合国标；连接紧固可靠；设置薄弱环节预防超载；具备良好的平衡和稳定性。
使用本质安全工艺
爆炸环境中使用本质安全装置、设备；电气部分符合标准要求；动能保护措施；改革工艺。
控制系统安全设计
控制系统和软件硬件相互兼容；考虑非正常作业的需要；手动控制器符合安全人机学原则；考虑复杂机器的特定要求，定向失效模式或冗余设置。
材料和物质的安全性
材料的力学性能应满足设备带来的载荷；适应环境，抗腐蚀、磨损、耐老化；优先使用无毒或低毒的材料，必须使用有毒材料时考虑采用密闭或排放装置；防止火灾和爆炸。
机械的可靠性设计（少出事、易修复）
使用可靠性已知的组件；关键组件冗余或多样化设置；减少人员暴露于危险中，普及机械化和自动化；易拆解、维修，必须考虑检修人员安全。
遵循人机安全学
操作台尺寸应考虑人体构造；避免操作者使用时紧张，避免工作节奏与自动循环连在一起；照明不足时设置局部照明（防眩光）；手动装置清晰可见、易识别，位置恒定；指示器、刻度盘等显示设备易于理解、显示清晰，便于观察。
安全防护措施
防护装置（事前保护、物理屏障） 隔离（防人）、阻挡（防物）、容纳（收物）、其他（防无形）
类型
固定式
活动式
联锁式
一般要求
满足防护功能，不能漏保
结构坚固，具有防破坏性
不能成为新的危险源
满足安全距离
满足特殊工艺
遵循人机工程学，不影响机器使用
安全技术要求
设置在进入危险区的唯一通道上
固定式防护装置应永久固定，不用专用工具无法打开。
活动式防护装置与机器保持连接（防丢、联锁），其失效时机器无法运行。
可调式防护装置应保持固定、自锁状态。
必须装设的部位
旋转机械外露部分
冲压设备的施压部分应设挡手板、光电控制、联锁按钮、安全开关
起重运输设备都应有自动联锁装置、限制装置、制动器、缓冲器
加工过热或过冷部件必须配置防接触屏蔽设置
生产、使用、贮存或运输中涉及易燃易爆的生产设施，应设置安全阀、水位计、温度计、防爆阀、自动报警装置、截止阀、限压装置。
自动生产线、复杂生产设备和重要的安全系统应设自动监控装置
产生粉尘、有害气体、蒸汽、辐射的生产设备，应设自动加卸料装置、净化排放装置、监测报警装置、联锁装置、屏蔽
检修设备时挂牌
选用原则
需多次进入
优先选用固定防护罩
联锁、可调、双手操作等
无需进入或很少进入
优先选用固定防护罩
保护装置（事中保护、看不到）
类型
联锁装置
能动装置：动力分配功能，从无到有。
保持-运行控制装置：有并保持。
双手操作装置：强迫。
敏感保护设备：探测人体部位。
有源光电保护装置：发射-接收
机械抑制装置：楔、轴、销
限制装置：防止超过设计限度
有限运动控制装置：行程限制
技术特征
零部件冗余
重启原则
光电式、感应式设备具有自检功能
性能水平适应系统
必要时采用自动监控
安全信息
使用原则
根据风险大小和危险性质：安全色<安全标志<警告信号<警报器
根据需要信息的时间：操作要求信息-简洁；状态信息-同步运行；警告信息-阈值前发出。
满足人机安全学原则：优先使用视觉信号
安全色含义
安全标志
警告标志
禁止标志
指令标志
提示标志
设置要求
设在醒目、明亮的位置
排列顺序按警告、禁止、指令、提示，从上到下，从左到右设置
至少每半年检查一次
信号和警告装置
分类
听觉信号
紧急>撤离>警告
视觉信号
视听>紧急>警告
安全要求
含义明确
不低于65dB，警告视觉信号亮度至少为背景亮度的5倍，紧急视觉信号则大于背景亮度10倍
容易分辨，位置设置合理，
机械制造生产场所安全技术
总平面布置
结合气象条件，确保采光和通风良好，达到防寒、防湿、防暑、防风要求。
采用联合、集中、多层布置，使工序紧密，运输方便。
涉及水的车间-底层 粉尘、毒气、火灾危险性大-顶层 烟尘、高温、有害介质排出-靠外墙 发热、尘毒、易燃易爆、辐射等危害严重的工序-靠外墙或下风向
车间与有人的场所其距离符合防火防爆、职业卫生、消防的规定
运输网符合防火防爆防尘防毒要求，紧急情况便于撤离
通道
人流、物流出入口分开设置。避免人流与货流交叉、铁路与道路交叉、进出厂主要货流与外部交通干线交叉
生产区、仓库区、动力区的道路应环形布置；道路尽端要有消防车辆回转场地；道路上方管道和桥架净高>5m
车间通道
纵向主要通道（必有一条）
横向主要通道，宽度不小于2m
机床间次要通道，宽度不小于1m
加工车间通道尺寸
划分消防区段，每区一套消防设施
设备布置及安全防护措施
机床安全距离
机床传动件需防护； 机床设防护挡板，高于500mm的操作台周围设不低于1050mm的栏杆
噪音源集中设置在端头，设减噪设施，高振动设备亦如此
横跨处设走桥；跌落危险处设栏杆、盖板；钢直梯3m以上设护笼
设置必要的消防器材
采光照明
优先使用自然光
不同区域对照度有要求时，分区设置照明
照明熄灭后，需正常工作的场所，备用照明不小于一般照度的10%； 照明熄灭后，需确保人员安全的场所，安全照明不小于一般照度的10%； 照明熄灭后，需确保人员疏散的场所，疏散照明水平lx>1，垂直lx>5
如有需要，还可设置值班照明、警卫照明
物资堆放
原料、成品归类有序排放至指定区域，用白色或黄色划出界限或架设栏杆
易燃易爆物品单独储存，专人管理
胚料限量存储，白班为每班加工量的1.5倍，夜班为2.5倍，大件不得超过当班定额
物料堆垛高度<1.4m，高与底边长之比<3
作业场所地面要求
地面平整，保持清洁，沟池有盖板，有安全标志
第一级台阶和高差300mm以上的边缘设防止踏空线； 凸于地面高差300mm以上的管线，设防止绊跤线
金属切削机床及砂轮机安全技术
危险有害因素
机械危险
卷绕和绞缠。如轴体、圆轮形零件
挤压、剪切和冲击。如滑枕、滑块
引入、卷入或辗轧。如蜗轮与蜗杆、齿轮与齿条、轮子与轨道
飞出物的打击
物体坠落打击
形状和表面特征
滑倒、绊倒和跌落
电气危险
对人：触电、燃烧爆炸
对设备：过载、短路
热危险：过冷或过热
振动：引起噪声
噪声：听力损伤、精神紊乱
辐射：视力、皮肤、辐射穿透
物质和材料带来的危险。有害气体、有害液体、发火因素、微生物
忽视人体工程学设计。作业位值不适、防护不足、照明不够、标识不清
故障、能量供应中断、零件损坏。（第一类危险）
停电、坏了、倒了
安全措施错误、设置缺陷、定位不当。（第二类危险）
安全装置、压力
安全技术要求和防范措施
防止机械危险安全措施
机床结构：足够稳定，外形不会伤人
运动部件
传动装置封闭防护； 有坠物设护网、防护棚； 行程距离有要求的设限位装置； 有惯性的往复件设缓冲装置； 可能超负荷的设超负荷保护装置； 单向传动的设防反转装置； 不允许同时运动的设联锁装置
防挤压最小间距
手指=25mm 脚趾=50mm 手臂=120mm 腿=250mm 头=300mm 身体=500mm
夹持装置：防止动力失效惯性脱出；夹紧联锁机器开始、松开联锁机器停止
平衡装置：平衡用的配重与人隔离；采用动力平衡装置；移动范围内有防碰、防夹保护
防喷溅措施
禁止手抠嘴吹
有防护带状屑的护板，屑多时设排屑装置
高压管道设安全阀或溢流阀
液体回收，避免流淌至地面
工作平台、通道、开口防滑措施
坠落高度>500mm装设护栏、护笼
工作平台、通道最小净高>2100mm
通道净宽600mm，800mm最佳，经常走人的1000mm
地板构件高度差<4mm
平台或通道最大开口<35mm，下面走人时<20mm
电气系统
防静电放电或设置放电装置
控制系统设置在危险区之外，必须可靠，其故障时不会出现危险
物质和物料
优先使用无毒或低毒材料，消除或减少有毒物排放； 有害气体或油雾浓度<5mg/m3，粉尘浓度<10mg/m3设有应急防护设施
机器使用阻燃材质，配备消防设施
满足安全人机学要求
工作位置合适，操作界面友好，显示器视距至少0.3m，安装高度距地面或操作高度为1.3-2m
其他危险
热危险：绝热包覆、屏障、警示标识、个人防护
噪声振动：小型机床（10-30T）空转噪声小于85dB；大型机床（>30T）空转噪声<90dB
辐射：屏蔽、防护；激光作业禁用镜面材料
砂轮机安全技术
特点
转速高，30-35m/s，带来高热
砂轮结构不均匀，强度低于单一材质的金属切削工具
磨削产生的粉尘多
危险因素
机械伤害、噪声、粉尘、火花
安全要求
砂轮主轴：端部螺纹防松脱； 旋向与机器转向相反； 长度不得超过砂轮厚度的一半
卡盘：直径>砂轮直径的1/3；切断用砂轮的卡盘直径>砂轮直径的1/4
防护罩
总开口角度<90°，下部也工作时<125°
与卡盘外侧间距<15mm
上部可调护板与砂轮轮周间距<6mm，磨损后<1.6mm
下部工件托架与砂轮轮周间距<3mm，磨损后<2mm
电气安全
绝缘电阻>1MΩ
保护接地装置不易受腐蚀影响，标志清晰
其他要求
空转噪音<80dB
粉尘浓度<10mg/m3
只能单向旋转，而且要标注转向
使用安全
检查
定期检查，砂轮不得有裂纹和损伤
尺寸匹配，特性符合要求
新砂轮要做平衡试验
操作
站在斜前方作业且不得多人同时使用，使用时佩戴护目镜
不得超过最高转速
使用圆周面磨削
冲压剪切机械安全技术
事故原因
操作简单，动作单一，人易产生厌倦情绪
作业频率高，消耗体力
噪声振动大，影响生理和心理
模具不合理、安全装置失效、机器故障
多人操作时动作不协调
对策：工具替代人手； 使用安全模具，设置行程； 提升自动化水平； 安全装置保证人手在模口外
作业区安全保护
控制系统
刚性离合器-上死点 弹性离合器-任意位置
故障时离合器立即脱开，制动器立即作用
禁止使用带式制动器
设置急停装置
安全防护装置 （危险区开口<6mm可不设）
固定式封闭防护装置
牢固可靠，专用工具拆卸
安全距离符合要求
联锁式防护装置复位后机器才可以启动
双手操作式安全保护装置
一手松开，立即停止下行程或超过下死点
要启动需双手再次同按
符合安全距离
双手操作的两个按钮间隔>260mm
多人操作时，每人都是双手操作
光电保护装置
保护范围够大，响应时间<20ms
滑块回程不保护
具备自检功能和抗干扰能力
装置生效后需复位滑块才能启动
剪板机安全要求
一般要求
单次循环模式：刀架和压料脚不能同时工作
压料器确保压实，刀片安装牢固，各部件防松脱
前托料、后挡料不能移动至刀口下方
激光器符合标准规定，不能伤人
设置急停装置
安全防护装置
固定式防护装置：安装牢固，不挡视线，有效防止进入危险区，最小安全距离满足上下肢保护要求
联锁防护装置：关闭与机器开启联锁，配合固定式防护装置使用
光电保护装置：前、后进入危险区路径必须穿过光电感应区，一个检测区只有一个复位按钮，满足安全距离要求
木工机械安全技术
特点
转速高
木材存在天然缺陷，微生物对人造成伤害
原料和产品易燃，粉尘易爆
手工送件操作比例很高
危险因素
机械危险
火灾爆炸
职业卫生伤害因素：皮肤症状、过敏、粉尘、噪声、振动
安全技术措施
结构稳定
惯性伤害要求自动制动器10s内使刀具主轴停转
工作台、导向板平滑平整
刀具要做平衡试验，标定最高转速，并控制刀片伸出量
安全防护装置
尺寸满足防护需求，传动装置也要防护
刀轴联锁，应有止逆器、分料刀
配备必要的手用工具
非机械性危险的防护
保护接地、过载保护、短路保护
应设消声、降噪装置，个人防护用品齐全
工作场所粉尘浓度<5 mg/m3； 含水率<18%的木屑，导管中速度=20m/s 含水率>18%的木屑则为28m/s
减少粉尘堆积，消防设施齐全
木工平刨床安全技术
作业平台
工作台高度为750~800mm
导向板能自锁紧或被锁紧
开口应保证加工需要和噪声消除的要求
刨刀轴
必须圆柱形，禁止方形
刨刀径向伸出量<1.1mm
组装后必须做强度和离心试验
动力装置设防护，须设有制动器
加工区
不用时防护罩宽度必须全覆盖刀轴
工件多宽，刀轴打开多宽
防护罩和护指键应承受1kN=100kg的径向压力，发生径向位移后与刀刃的剩余间隙>0.5mm
接到指令到闭合响应时间<80ms，爪形护指键式的相邻键间距<8mm
不得反射光泽
带锯机安全技术
安全要求
齿深不超过锯宽1/4
锯条接头不超过3个；两接头长度>总长1/5
裂纹超长要重新焊接锯条
升降机构与启动装置联锁
制动器与急停装置
防护装置
锯轮防护罩要有足够强度，可覆盖锯轮3/4以上表面
上锯轮上端与防护罩内衬间隔>100mm
非工作锯齿不外露，设置防卷入装置
空转噪声<90dB
圆锯机安全技术
锯片与锯轴
转速不得超过最大允许转速
锯片与法兰盘接触面积足够大，与锯轴旋转中心线垂直
锯齿连续断裂2齿或有裂纹未修复的不得使用
刀具防护
使用部分封闭防护罩，表面无棱角尖锐，强度足够，其他危险部位（传动装置）也要设置防护
分料刀
优质碳素钢45或等同材料制造
楔形，圆弧半径>锯片半径
分料刀顶部高于锯片圆周最高点
与锯片距离为3~8mm
手用工具
推棒长度>400mm；推块长度300~450mm，宽度80~100mm，厚度15~20mm，小工件建议用推块
吸尘罩或接口应考虑防火防爆
铸造安全技术
常见设备
砂处理设备：混砂机、多边筛
造型机、造芯机
金属冶炼设备
铸件清理设备
危险有害因素
火灾爆炸、灼烫、机械伤害、高处坠落、尘毒、噪声、高温和热辐射
安全技术措施
工艺要求
工艺布置
污染较小的造型、制芯工段在集中采暖地区应布置在非采暖季节最小频率风向的下风侧；非集中采暖地区应位于全年最小频风的下风侧。
砂处理等工段宜用实体墙与其他部分分开
大型铸造车间的砂处理工段可布置在单独厂房内
造型、落砂、清砂、打磨、切割、焊补等工序宜固定作业场地
为除尘系统的布置提供条件
工艺设备
产生粉尘的定型铸造设备应配置密闭罩，使用减少粉尘的设备
工艺方法
冲天炉不宜加萤石（加速炉衬分解）
工艺操作
破碎金属块料最容易在准备过程中发生事故
铁水不得超过容积的80%；金属工具均需预热
建筑要求
铸造车间要有局部通风、天窗或屋顶通风器
熔化、浇筑、落砂、清理区应设避风天窗
除尘
电弧炉宜采用干式除尘；冲天炉的粉尘浓度在400~600mg/m3时最好利用自然通风和喷淋装置进行排烟净化
直接给料的颚式破碎机上部落差小于1m时，可只做密闭罩而不排风；大于1m时，下部均应设排风密闭罩。球磨机的旋转滚筒应设在密闭罩内
锻造安全技术
危险有害因素
灼烫、热辐射、烟尘粉尘、机械伤害、噪声和振动、火灾爆炸、
安全技术措施
支架和突出部分无毛刺棱角
外露传动装置必有防护罩
按钮盒需标注启动、停车等字样；停车按钮为红色，且比启动按钮高10~12mm
高压蒸汽管道上必须有安全阀和凝结罐，防止水击现象；安全阀的重锤必须锁在锤盒内
任何形式的蓄力器必须有安全阀，并定期检验
安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有带荷重位置显示器
人机安全工程
主要研究内容
分析机械设备在生产中存在的不安全因素
研究人与机器相互接触、联系的人机界面中信息传递的安全问题
研究人的生理和心理特性
分析人机系统的可靠性
人的特性
人的生理特性
体能与劳动强度分级
主要参数：尺度、动态、生理、生物力学
能量代谢：基础代谢、安静代谢、活动代谢
劳动强度分级
WBGT:湿球黑球温度（℃）
体力劳动分四级。15-20-25
体力劳动强度指数：I=T(劳动时间率经：净劳动时间/总工时)·M(8小时能量代谢率)·S(男=1、女=1.3)·W(搬=1、扛=0.4、推/拉=0.05)·10(计算常数)
疲劳
肌肉疲劳、精神疲劳
产生原因
工作条件因素
泛指对劳动过程产生影响的工作环境 包括制度和组织不合理； 机器和工具条件差； 工作环境很差
比如作业时间久、强度大、速度快、体位欠佳、控制器不适合人的心理生理要求、照明差、噪声振动大等
作业者自身因素
熟练程度、身体素质、劳动情绪等
消除途径
设计控制器时充分考虑人的生理和心理因素
改变单调乏味的作业
改善工作环境，保证合理的光照和湿度
避免超负荷体力、脑力劳动
轮班与单调作业
单调作业
特点
简单、变化少、刺激少、引不起兴趣；受制约多，缺乏自主性，丧失工作热情；对技能要求不要；只完成工作的一小部分，自我实现价值低；作业内容只有少量单项动作
改进措施
一专多能，多面手
工作延伸，参与研发、制造、开发等
操作再设计，如合并动作、工序，达到多样化作业
显示作业终极目标，让作业人员意识到最终目标由单项作业组成
动态信息报告，定时报告作业信息，使作业者了解工作成果
推行消遣工作法，任务完成时自主安排时间
改善工作环境，善用照明、颜色、音乐等
轮班作业
特点
夜班比白班工作效率低8%，生理机能只有白班70%，表现为体温、血压、脉搏低，反应能力差；凌晨3:00-4:00错误率最高
改善措施
通过改变环境来使节律和休息时间一致。 体温节律需5天，脑电波节律需5天，呼吸功能节律需11天，钾代谢节律需25天 实行“四班三运转”制
人的心理特性
能力
完成任务的本领
性格
冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型、迟钝型
需要与动机
需要产生动机
情绪与情感
两种不安全情绪
急躁情绪
速度快但马虎，不仔细、严谨，不遵守规章
烦躁情绪
沉闷、不愉快、精神不集中
意志
它是意识的能动作用与表现
机械的特性
信息接收
检测量的范围广（包括视觉范围之外）
信息处理
调出速度快；连续精密的重复操作，可靠性高；处理液体、气体、粉状体比人快，处理柔软物体不如人；可以正确计算但难以修正错误；图形识别能力弱
信息交流与输出
可传输极大或极小的功率；精细调整方面不如人手；不能随机应变
学习与归纳能力
学习能力、灵活性较差，只能按编程来
可靠性与适应性
连续稳定运转，但需要保养维护；胜任单调和重复性作业；对意外事件无能为力；不易出错，但一出错就不易修正
环境适应性
可在恶劣或危险环境下工作
成本
一次性成本过高，运行成本低
人与机器相比
人优于机器的功能
感知能力强
运用多种通道接受信息
高灵活性和可塑性，随机应变
长期大量储存信息并进行分析和判断
总结经验，改进工作
人能归纳、推理，形成概念，发明创造
有感情、个性和意识，具有能动性
机器优于人的部分
可输出巨大动力，上限高
动作、反应速度极快
精度高，误差小
稳定性好
可接收的信号范围广
能同时完成多种操作
可以在恶劣环境下工作
人机系统和人机作业环境
类型
人工操作系统
半自动化系统
人是操作者，系统执行； 安全性取决于：人机功能分配的合理性、机器的本质安全性和人为失误情况
自动化系统
机器是主体，人是监视者； 安全性取决于：机器本质安全性、冗余系统是否失灵、人处于低负荷时的应急反应变差
色彩环境
蓝色、紫色最易引起视觉疲劳；红色、橙色次之；黄绿、蓝绿、绿色、最不易，且认读速度快、准确度高
红色使人兴奋、不稳定，血压、脉搏高；蓝色、绿色抑制兴奋并使机能稳定，降压、减缓脉搏