第二章机械安全设计.ppt

第二章第二章 机械安全机械安全设计n n基本技基本技基本技基本技术术原原原原则则：：：：风险评风险评价价价价优优先采用本先采用本先采用本先采用本质质安全措施安全措施安全措施安全措施符合人符合人符合人符合人类类工效学的准工效学的准工效学的准工效学的准则则符合安全符合安全符合安全符合安全卫卫生要求生要求生要求生要求考考考考虑虑安全措施和安全安全措施和安全安全措施和安全安全措施和安全设计设计的程序的程序的程序的程序n n主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：机械安全机械安全机械安全机械安全设计设计考考考考虑虑的四大方面的四大方面的四大方面的四大方面机械安全机械安全机械安全机械安全设计设计的主要内容的主要内容的主要内容的主要内容结构安全构安全设计、控、控制系制系统有关安全部有关安全部件的件的设计、防、防护装装置、附加信息置、附加信息n n机械安全防机械安全防机械安全防机械安全防护护装置的装置的装置的装置的设计设计：：：：安全防安全防安全防安全防护护装置分装置分装置分装置分类类安全防安全防安全防安全防护护装置装置装置装置设设置置置置安全防安全防安全防安全防护护装置装置装置装置设计设计要求要求要求要求1第二章机械安全设计第一第一节 基本技基本技术原原则§一一 、、对所所设计的机械的机械进行行风险评价价 风险的大小：机器的的大小：机器的类型、用途、使用方法、出入型、用途、使用方法、出入现场的的难易程度易程度 使用人使用人员的素的素质、技能与工作、技能与工作态度度 对危危险的了解程度和所采取的避免危的了解程度和所采取的避免危险的技能的技能 风险评价：价： 以系以系统方式方式对与机械有关的危与机械有关的危险进行考察的一系列的行考察的一系列的逻辑 步步骤，其目的是通，其目的是通过分析，找出原因，提高安全水平。

分析，找出原因，提高安全水平 采取定性与定量相采取定性与定量相结合的方式合的方式2第二章机械安全设计机械机械风险评价价: :　　 机械机械风险评价是指以机械或机械系价是指以机械或机械系统为研究研究对象，用系象，用系统方式方式分析机器使用分析机器使用阶段可能段可能产生的各种危生的各种危险、一切可能的危、一切可能的危险状状态，以，以及在危及在危险状状态下可能下可能发生生损伤或危害健康的危或危害健康的危险事件，并事件，并对危危险事事件的概率和程度件的概率和程度进行全面行全面评价的一系列价的一系列逻辑步步骤和和选代代过程风险要素要素: :　　 与机械的特定状与机械的特定状态或技或技术过程有关的程有关的风险由以下两个要素由以下两个要素组合合得出：得出：　　 （（1 1））发生生损伤或危害健康的概率或危害健康的概率这种概率与人种概率与人员暴露于危暴露于危险中的中的频次和面次和面临危危险的持的持续时间有关，与危有关，与危险事件出事件出现的概率有关的概率有关　　 （（2 2））损伤或危害健康的可或危害健康的可预见的最的最严重程度这种种严重程度有重程度有一定的随机性，与多种因素的一定的随机性，与多种因素的综合影响和作用有关，合影响和作用有关，这些因素如何些因素如何影响和怎影响和怎样作用具有很大的偶然性，作用具有很大的偶然性，难以以预见。

3第二章机械安全设计§1 、、风险评价的步价的步骤及内容及内容 （（1））风险分析：研究机械和人在分析：研究机械和人在规定的使用条件下，面定的使用条件下，面临或或处于一种于一种 或几种危或几种危险因素的状因素的状态或或环境 包括：包括： 1）机械限制的确定）机械限制的确定 机械的寿命、使用范机械的寿命、使用范围、使用者的、使用者的训练水平水平 2 ）危）危险识别 机械机械类危危险：各种：各种伤害如害如挤压，，缠绕等 非机械非机械类危危险：：电气危气危险、、热危危险、噪声危、噪声危险、振、振动等 3））风险评估估 考考虑在机械危在机械危险状状态下，造成人下，造成人员伤害的几率和害的几率和伤害程度害程度伤害的害的严重度重度伤害出害出现的概率的概率防防护对象的性象的性质、、损伤的的严重度、重度、对人人伤害的范害的范围、、对机器机器伤害的范害的范围暴露危暴露危险区的区的频次和持次和持续时间、、危危险事件出事件出现的概率、避免的概率、避免伤害的可能性害的可能性4第二章机械安全设计 （（2））风险评定：定：风险评估后要估后要进行行风险的的评定，以确定机械是否需要定，以确定机械是否需要 减少减少风险或是否达到了安全的要求。

或是否达到了安全的要求安全安全风险评价的流程价的流程图 5第二章机械安全设计 风险评定可以采用的方法：定可以采用的方法： 1））对所所见到的可能到的可能导致致损伤和危害健康的各种危和危害健康的各种危险状状态逐一核逐一核 对采取的安全措施，采取的安全措施，评定是否达到了定是否达到了风险减小的目减小的目标 2）在具有可比性的条件下，与已）在具有可比性的条件下，与已经过风险评价并被价并被认为安全的安全的 类似机械似机械进行行对比 其其对比的条件：比的条件： a: 现有的工有的工艺水平的水平的风险减小是可接受的减小是可接受的 b: 使用的工使用的工艺是可比的是可比的 c: 危危险和和风险要素是可比的要素是可比的 d:技技术目目标是可比的是可比的 e: 使用条件是可比的使用条件是可比的 6第二章机械安全设计(3)编制制风险评价价报告告 风险评价的价的结果果应形成文件（文字材料、形成文件（文字材料、图表与数据），表与数据），报告内容除了告内容除了合同合同书、参加、参加单位人位人员的的资质文件外，文件外，还应包括以下内容：包括以下内容：　　 第一，第一，评价依据，如法价依据，如法规、、标准等文献；准等文献；　　 第二，第二，评价机械的价机械的预期使用、技期使用、技术标准准规范和限制范范和限制范围、操作程序和、操作程序和对人人员的要求等；的要求等；　　 第三，第三，识别预期使用中的危期使用中的危险、危、危险状状态和危和危险事件的种事件的种类、原因和、原因和存在部位；存在部位；　　 第四，搜集的有关信息，例如事故，第四，搜集的有关信息，例如事故，职业病病历史，史，测试、、统计数据，数据，对类似机械似机械进行行风险评价价获得的得的经验和教和教训等；等；　　 第五，通第五，通过安全措施要达到的目安全措施要达到的目标；；　　 第六，第六，为消除危消除危险或减小或减小风险所所实施的安全措施建施的安全措施建议。

7第二章机械安全设计§2 、、风险评价的方法价的方法 危危险性性预先分析（先分析（PHA，， Preliminary Hazard Analysis ）） 故障模式与影响分析（故障模式与影响分析（FMEA，，Fault Modes and Effects Analysis ）） 致命度分析（致命度分析（CA ，，Critical Analysis ）） 故障故障树分析（分析（ FTA ，，Fault Tree Analysis ）） 事件事件树分析（分析（ ETA ，，Event Tree Analysis ）） 前因－后果分析（前因－后果分析（Reason and Result Analysis ）） 德德尔菲法（菲法（DELPHL) 风险系系统分析分析组织（（MOSAR）） 8第二章机械安全设计§二二 、、优先采用本先采用本质安全措施安全措施 1、尽量采用各种有效的先、尽量采用各种有效的先进的技的技术手段，从根本上消除危手段，从根本上消除危险的存在的存在 2、使机器具有自、使机器具有自动防止防止误操作的能力操作的能力 3、使机器具有完善的自我保、使机器具有完善的自我保护功能功能9第二章机械安全设计§三三 、符合人、符合人类功效学的准功效学的准则 1、正确地布置各种控制操作装置、正确地布置各种控制操作装置 2、正确地、正确地选择工作平台的位置及高度工作平台的位置及高度10第二章机械安全设计 工作座椅一般人工作座椅一般人类工效学要求工效学要求 3 3、尽量提供合适的工作座椅、尽量提供合适的工作座椅11第二章机械安全设计 4、出入作、出入作业地点要方便地点要方便§四四 、符合安全、符合安全卫生要求生要求 要求机器不得排放超要求机器不得排放超过规定的各种有害物定的各种有害物质，若不能，若不能消除有害物消除有害物质的排放，必的排放，必须配配备处理有害物理有害物质的装置。

的装置12第二章机械安全设计五五 、按考、按考虑机械安全措施的原机械安全措施的原则和和设计程序程序进行安全行安全设计 1、机械安全措施、机械安全措施 1）消除）消除产生危生危险的原因的原因 2）减少接触机器危）减少接触机器危险部件的需求部件的需求 3）提供安全装置使人）提供安全装置使人难以接近机器的危以接近机器的危险部位部位 4）提供保）提供保护装置或防装置或防护服服 13第二章机械安全设计2、安全、安全设计的程序的程序 1）考）考虑设备的本的本质安全安全 2））对控制装置的控制装置的选择 3）考）考虑机器的失效安全机器的失效安全 4）考）考虑维护及隔离方法及隔离方法 5）定位安全）定位安全 6）机器布置）机器布置14第二章机械安全设计FAA: Safety Order of PrecedenceDescriptionPriorityDefinitionDesign for minimum risk.1Design to eliminate risks. If the identified risk cannot be eliminated, reduce it to an acceptable level through design selection.Incorporate safety devices.2If identified risks cannot be eliminated through design selection, reduce the risk via the use of fixed, automatic, or other safety design features or devices. Provisions shall be made for periodic functional checks of safety devices.Provide warning devices.3When neither design nor safety devices can effectively eliminate identified risks or adequately reduce risk, devices shall be used to detect the condition and to produce an adequate warning signal. Warning signals and their application shall be designed to minimize the likelihood of inappropriate human reaction and response. Warning signs and placards shall be provided to alert operational and support personnel of such risks as exposure to high voltage and heavy objects.Developprocedures and training.4Where it is impractical to eliminate risks through design selection or specific safety and warning devices, procedures and training areused. However, concurrence of authority is usually required when procedures and training are applied to reduce risks of catastrophic,hazardous, major, or critical severity.From FAA System Safety Hand book15第二章机械安全设计种种类优先等先等级详细说明明最小最小风险设计1设计中消除中消除风险。

如果已确如果已确认的的风险不能被消除，不能被消除，则通通过设计选择将其减少到可接受水平将其减少到可接受水平加入安加入安全装置全装置2如果通如果通过设计选择不能消除已知不能消除已知风险，，则使用固定的、自使用固定的、自动的的或其他安全或其他安全设计特征或装置降低特征或装置降低风险应当明文当明文规定定对安全安全设备做定期性能做定期性能检查装装备警警告装置告装置3当当设计和安全装置都不能有效地消除已知和安全装置都不能有效地消除已知风险或充分降低或充分降低风险时，，则应采用能探采用能探测到到风险状况并状况并发出警告信号的出警告信号的设备警告信号及其信号及其应用用应设计成能最大限度地减少不正确的人成能最大限度地减少不正确的人为反反应和和响响应的可能性的可能性应设立警告表示及警告牌警告运行人立警告表示及警告牌警告运行人员和地面和地面保障人保障人员勿接触高勿接触高电压和重物之和重物之类的的风险开开发程程序及培序及培训4当通当通过设计选择或特殊的安全和警告装置来消除或特殊的安全和警告装置来消除风险都不可行都不可行时，，则应使用程序及培使用程序及培训然而，使用程序及培然而，使用程序及培训来减少灾来减少灾难性的、危性的、危险的、的、严重的或重的或紧急急严重程度的重程度的风险，需要得到管理，需要得到管理当局的同意。

当局的同意安全安全优先次序先次序16第二章机械安全设计第二第二节 机械安全机械安全设计的主要内容的主要内容§一一 、机械的安全、机械的安全设计 1、零件安全、零件安全 在在规定定载荷和荷和规定定时间内，零件不内，零件不发生断裂、生断裂、过度度变形、磨形、磨损、腐、腐蚀等等 2、整机安全、整机安全 保保证整个技整个技术系系统在在规定条件下定条件下实现总的功能的功能 3、工作安全、工作安全 对操作人操作人员的防的防护，保，保证人身安全和身心健康人身安全和身心健康 4、、环境安全境安全 对整个系整个系统的周的周围环境和人不造成危害和境和人不造成危害和污染，同染，同时也保也保证机器机器对环境的境的 适适应性性17第二章机械安全设计§二二 、安全、安全设计的方法及的方法及应用用 1、直接安全、直接安全设计法法 遵循三个原理遵循三个原理 1）安全存在原理）安全存在原理 零件和零件之零件和零件之间在在规定定载荷和荷和时间内安全。

内安全 受力、受力、试验负荷、腐荷、腐蚀、温度、老化温度、老化 2）有限）有限损坏原理坏原理 功能被破坏或干功能被破坏或干扰时，破坏次要部件破坏次要部件 安全安全销、安全、安全阀、易、易损件等 安全安全销座座 安全安全销 18第二章机械安全设计§二二 、安全、安全设计的方法及的方法及应用用 3）冗余配置原理）冗余配置原理 重复的重复的备用系用系统 飞机的多机的多驱动和副油箱、和副油箱、压力容器的两个安全力容器的两个安全阀、、 矿山排水的水山排水的水泵系系统采用三套配置（运采用三套配置（运转、、维修、修、备用用) 19第二章机械安全设计 2、、间接安全接安全设计法法 通通过防防护系系统和保和保护装置来装置来实现技技术系系统的安全可靠。

的安全可靠 如：液如：液压回路中的安全回路中的安全阀 3、提示性安全、提示性安全设计法法 在危害出在危害出现前，通前，通过指示灯、警指示灯、警铃等提醒等提醒人人们注意，及注意，及时停止机停止机器的工作，排除故障器的工作，排除故障 如：行如：行驶机械在燃机械在燃油箱的燃油所剩不多油箱的燃油所剩不多时，，指示灯亮指示灯亮 20第二章机械安全设计§三三 、机械安全、机械安全设计的主要内容的主要内容 1、机械、机械结构的安全构的安全设计 2、消除和减少机械危、消除和减少机械危险的的设计 3、机械控制系、机械控制系统安全部件的安全部件的设计 4、机械安全装置的、机械安全装置的设计 5、机械的安全使用信息、机械的安全使用信息 6、机械的附加、机械的附加预防措施的防措施的设计21第二章机械安全设计 1、机械、机械结构的安全构的安全设计 1）机械零、部件形状和相）机械零、部件形状和相对位置的位置的设计 2）限制运）限制运动件的件的质量和速度量和速度 3）限制往复运）限制往复运动件的运件的运动距离和加速度距离和加速度 4）限制）限制弹性元件的位能性元件的位能 5）限制操）限制操纵器的操器的操纵力力 6）限制机器的噪声和振）限制机器的噪声和振动 7）限制机器的表面温度）限制机器的表面温度 22第二章机械安全设计 8）合理）合理规定和定和计算零件的算零件的强度和度和应力力 9）合理）合理选用材料用材料 10）采用本）采用本质安全的技安全的技术、工、工艺和和动力源力源 11）采用）采用强制机械作用原制机械作用原则 12）遵循人）遵循人类功效学原功效学原则 13）提高机器及其零部件的可靠性）提高机器及其零部件的可靠性 14）提高装卸和送取料工作的机械化、自）提高装卸和送取料工作的机械化、自动化程度化程度 15）尽量使）尽量使维修、修、润滑和滑和调整点位于危整点位于危险区之外区之外23第二章机械安全设计 2、消除和减少机械危、消除和减少机械危险的主要途径与措施的主要途径与措施 （一）机械性危（一）机械性危险 1））挤压危危险 减少运减少运动件的最大距离件的最大距离 2）剪切危）剪切危险 消除运消除运动件的件的间隙隙 3）切割危）切割危险 消除运消除运动件的尖角、件的尖角、锐边、减少粗糙度等、减少粗糙度等 4））缠绕危危险 降低运降低运动速度，凸出物被覆盖等速度，凸出物被覆盖等 5）冲）冲击危危险 限制往复运限制往复运动的速度、加速度、距离等的速度、加速度、距离等 6）摩擦磨）摩擦磨损危危险 尽量使用光滑的表面等尽量使用光滑的表面等24第二章机械安全设计 （二）非机械性危（二）非机械性危险 1））电的危的危险 减少减少电击、短路、、短路、过载、静、静电 2））热危危险 降低相降低相对速度、冷却、防止高温流体速度、冷却、防止高温流体喷射射 3）噪声危）噪声危险 提高配合精度、减少振提高配合精度、减少振动 4）振）振动危危险 加加强平衡、减振平衡、减振 5））辐射危射危险 尽量少用、尽量少用、严格密封等格密封等 6）材料或物）材料或物质产生的危生的危险 少用易燃、有害等物少用易燃、有害等物质、密封、隔离、密封、隔离25第二章机械安全设计第三第三节 机械安全防机械安全防护装置的装置的设计一一 、安全防、安全防护装置的装置的类别 安全保安全保护装置装置 ：： 对人人 安全控制装置安全控制装置 ：： 对物物 按照功能分按照功能分类：： 1））连续检测和自和自动控制装置控制装置 有毒、有害、易燃等有毒、有害、易燃等 ，如排，如排风机、自机、自动切断切断电源、停止加料等源、停止加料等 2））联锁装置装置 防止机器零部件在防止机器零部件在特定条件下（一般只要特定条件下（一般只要防防护装置不关装置不关闭）运）运转的装置。

它可以是机械的装置它可以是机械的、的、电动的、液的、液压的或的或气气动的快开快开门压力容器安全力容器安全联锁保保护装置装置 26第二章机械安全设计 3）故障保）故障保险装置装置 熔断器和保熔断器和保险丝、双、双电源、冗余源、冗余设备等等 4）双手操作式安全控制装置双手操作式安全控制装置 使操作者操作使操作者操作设备时不可能不可能进入危入危险区区 5 ）固定安全装置）固定安全装置 防止接触机器危防止接触机器危险部件的固定的安全装置部件的固定的安全装置 6）控制安全装置）控制安全装置 控制机器的运控制机器的运转，装置完全，装置完全闭合合时，机器才能开，机器才能开动 7）自）自动停机装置停机装置 超越安全度，触超越安全度，触发线、光、光电装置装置 8 ）隔离安全装置）隔离安全装置 如固定的如固定的护栏 9）可）可调安全装置安全装置 27第二章机械安全设计28第二章机械安全设计§二二 、安全防、安全防护装置的装置的设置置 1）旋）旋转机械的机械的传动外露部分外露部分 如砂如砂轮、、电锯、皮、皮带轮等等 防防护网、防网、防护栏杆、防杆、防护罩等罩等 2）冲）冲压设备的施的施压部分部分 加加挡手板、安全开关、光手板、安全开关、光电控制等控制等 3 ）起重运）起重运输设备 信号装置、行程限制、自信号装置、行程限制、自动连锁装置等装置等 4）加工）加工过热或或过冷的部件冷的部件 安装防接触装置安装防接触装置 29第二章机械安全设计 5 ）易燃、易爆的生）易燃、易爆的生产设备 自自动报警、限警、限压装置、防爆装置、防爆阀等等 6）复）复杂的生的生产设备和重要的安全系和重要的安全系统 自自动控制装置、控制装置、预警信号装置、警信号装置、连锁装置等装置等 7 ））产生粉生粉尘、有害气体、、有害气体、发生生辐射射 自自动加料、加料、净化和排放装置、化和排放装置、检测、、报警、屏蔽装置等警、屏蔽装置等 8））进行行检修的机械、修的机械、电气气设备 挂上警告或危挂上警告或危险牌牌 30第二章机械安全设计§三三 、安全防、安全防护装置的装置的设计 通通过结构构设计不能避免的危不能避免的危险，，应采用安全防采用安全防护装置。

装置 1、防、防护装置和安全装置的装置和安全装置的选用用 1）机械正常运）机械正常运转时操作者不需操作者不需进入危入危险区的区的场合合 a: 固定防固定防护装置：送料取料装置、装置：送料取料装置、护栏、、辅助工作台等助工作台等 b: 联锁装置装置 c: 自自动关关闭防防护装置装置 d: 自自动停机装置：光停机装置：光电装置、装置、压敏敏垫等等 2）机械正常运）机械正常运转时操作者需要操作者需要进入危入危险区的区的场合合 a: 联锁装置装置 b:自自动停机装置停机装置 c: 可可调防防护装置装置 d:自自动关关闭防防护装置装置 e: 双手操双手操纵装置装置 f: 可控防可控防护装置装置31第二章机械安全设计 2、防、防护装置和安全装置的装置和安全装置的设计与制造要求与制造要求 安全防安全防护装置符合以下要求装置符合以下要求 a: 结构构坚固、耐用固、耐用 b: 不易出不易出现操作上的干操作上的干扰或或变得无法操作得无法操作 c: 不增加任何附加危不增加任何附加危险 d: 其位置离危其位置离危险区区应有足有足够距离距离 e: 对生生产过程的程的视线产生障碍最小生障碍最小 f: 减少安全防减少安全防护装置的移装置的移动来来执行工具的安装、更行工具的安装、更换、、维修修 各种防各种防护装置的具体要求装置的具体要求 1）固定式防）固定式防护装置：永久固定或借助装置：永久固定或借助紧固件固定固件固定 2）活）活动式防式防护装置装置 a: 打开打开时尽量与机器保持相尽量与机器保持相对固定固定 b: 联锁防防护装置没有关装置没有关闭就停机的指令就停机的指令 32第二章机械安全设计。