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机械安全概述

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发表于 2011-1-2 15:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
第一节 安全系统的认识方法
一、人类对机械安全的认识阶段
安全问题伴随人类的生产活动而产生,是人类生存和生产的基本要求和前提,机械作为人类进行生产活动的主要工具,在人类的发展史上自始至终都占有极其重要的地位。从人类科学技术发展史看,人类对机械安全的认识经历了四个阶段:
1.安全的自发认识阶段
  在自然经济(农业经济)时期,人类的生产活动主要是劳动个体使用手用工具的初级劳动,人们在考虑提高生产力的同时,无形中解决了安全问题。在这个阶段,人类不是专门解决工具的安全问题,而是由于生产技术需要,不自觉地附带解决了安全问题,因而有很大的盲目性。
2.安全的局部认识阶段
  工业革命以后,特别是动力(例如蒸汽机)的发明和广泛使用,大量的机器代替手用工具。但劳动者在使用机器过程中受到的危害大大增加,为了生产不得不考虑安全问题。这时主要针对某种机器设备的局部、个别安全问题,采取专门技术方法去解决。例如,给锅炉装设安全阀,为机器加一个行程限位开关等,从而形成局部解决安全问题的局部专门技术。
3.系统安全的认识阶段
  进入工业化时代,特别是经过第二次世界大战,以制造业为主的工业化时代的到来,使生产技术向复杂化、规模化和高速化方向发展,分工的专业化形成了分属不同部门的生产方式和相对稳定的生产结构系统,对安全问题的局部认识已经很难适应要求,需要从机械整体系统的各个方面去考虑安全问题,形成了在某一生产领域应用的、从属于生产系统并为其服务的系统安全。例如,化工机械安全、建筑机械安全等,其特点是以解决机械事故为目的的 安全技术。
4.安全系统的认识阶段
  随着知识经济和信息时代的到来,计算机的应用使生产力进一步解放,市场经济的高度发展,出现了在安全问题上纵横交错的复杂局面。机械已经融入人们生产、生活的各个角落,需要解决的安全问题不仅仅限于一台机械设备或一个生产领域,而要在更大范围、更高层次上,在宏观和微观的结合上全面进行安全工程设计,提出安全要求,进行安全决策。这就要求安全工程技术人员不能就事论事,而是要从更高的认识角度,用安全系统的观念和知识结构武装头脑,去解决机械系统的安全问题。也就是说,解决问题的对象还是机械,这里强调的是解决问题的人的认识角度和思维方法的转变。
二、安全系统理论简介
系统安全和安全系统不仅仅是组成词的顺序换位,而是有其各自特定的概念,无论在内涵还是外延上都有显著的差异,表现在系统的结构和功能不同,系统的过程不同,系统的目的也不同。
1.系统安全的认识方法
  系统安全的认识是在近代科学技术高度分化基础上形成的,以机械系统为例,机械系统由机械设备、工夹具、被加工工件或物料、操作人员及加工工艺等多个基本要素组成,组成要素之间互相关联和制约,形成了制造系统的结构,并决定了制造系统的性质;系统的过程是生产要素(原材料、能量、信息等)的不断输入和有形财富(产品)的不断输出的过程;系统的目的是追求生产的高质量、短周期、低成本,把制造资源转变成财富或产品。在这样的生产系统中,安全作为生产系统正常运行的保障条件,围绕防止和解决系统发生的伤害事故问题,为系统的主要生产目的服务,但仍处于生产的辅助地位,与具体应用、服务的生产系统紧密联系,更多地表现出安全实用技术的特点。
  系统安全的认识是根据经济生产部门的专业分工,把安全问题分门别类地按物质生产的不同应用领域和生产的不同手段,分成为不同的系统安全,缺乏一个独立的、整体的安全理论把它们有机地结合起来,仅仅局限于附着在某种生产专业技术理论的应用层次上。其根本缺陷是没有从思维方式和认识的源头上解决对安全的认识。
2.安全系统的认识方法
  安全科学不是只附着于某个生产系统而存在,不是以它存在和应用的领域去划分,而是从安全的角度和以安全为着眼点建立的独立学科,它不同于具体的生产技术学科只研究生产领域中的某个别方面、个别领域或个别问题,不能归结为只是研究或解决具体安全问题的技术方法,而是揭示安全的内在本质与一般规律,并运用这种普遍规律和理论去解决具体应用领域中不同活动模式与机制转换中的安全问题的。安全科学是有自己独特的理论结构体系的独立科学,是从人的安全需要出发确立的知识体系。安全科学学科的发展主要集中在学科基本理论、思维逻辑和价值取向等几个方面。人才的培养以知识结构优化和整体素质提高为主要内容,关键的问题是人的思想观念和思维方式的转变,只有转换旧有系统安全的思维方式,才能够理解安全系统的理论;也只有理解了新的理论,才有可能彻底改变旧思维方式。
  安全系统是由人、物和物人关系三个基本要素组成的系统集合体。系统中诸要素按内在落逻辑规律,与存在于该系统中的其他要素互相关联,互相制约,互相补充。由于客观世界的复杂性,使系统的组成要素的某些性质表现出随机特性。当安全系统某一要素发生变化时,其他要素也相应地改变,要素关系不断变化输出,并反馈回控制过程的各个环节,使系统及时调整,以适应变化的环境这样一种动态过程。安全问题不能用单纯的某一个要素去解决,也不能仅仅用双要素交叉去解决,而必须是三要素的综合作用才能体现系统的整体功能。这里,人、物是安全系统过程中的直接要素,人离不开物,得益于物,受害于物;物人关系是安全的第三要素,关系是安全的本质与核心,安全的实质是关系问题,关系是社会物质活动正常运转的必要条件,同时又是实施安全的手段,因而具有很大的弹性。安全系统的三个要素在表现形式上有不同的特点,独立存在、互不可取代、构成缺一不可的安全系统整体。同时,三个要素互相制约,并在一定条件下互相转化,系统的突变或某一要素的恶化,往往会引起系统的安全劣化,甚至导致伤害事故的发生。安全系统的主要目的就是通过要素之间的相互配合、弥补、协调,实现系统的动态平衡,使安全整体得到优化,实现可接受的最高安全水平。
  安全是系统与过程的统一。安全认识就是对安全系统和安全过程的认识。安全系统的结构涉及到系统的内部层次,表现为人、物和物人关系三个基本要素及其相互联系和相互作用;安全系统的功能涉及到该系统与其他事物关系的外部层次,即安全问题与其他事物之间的相互联系和作用。从过程上讲,表现为对生产系统的危险因素识别,安全风险评价与预测,提出安全要求及对策建议……直至实现安全效果的全过程。这个过程的特征是过程的执行者不是安全工程专业技术人员本人,而是包括生产系统各个环节的全体成员。

第二节 机械的组成规律与机械的状态
一、机械的组成规律
机器的种类繁多,形状大小差别很大,应用目的也各不相同。从机器最基本的特征入手,把握机器组成的基本规律后可以发现,从最简单的千斤顶到复杂的现代化机床,机器组成的一般规律是:由原动机将各种形式的动力能变为机械能输入,经过传动机构转换为适宜的力或速度后传递给执行机构,通过执行机构与物料直接作用,完成作业或服务任务,而组成机械的各部分借助支承装置连接成一个整体,其组成结构如图1-1所示。

图1-1 机器的组成

1.原动机
  原动机是提供机械工作运动的动力源。常用的原动机有电动机、内燃机、人力或畜力(常用于轻小设备或工具,或作为特殊场合的辅助动力)等。
2.执行机构
  执行机构是通过刀具或其他器具与物料的相对运动或直接作用来改变物料的形状、尺寸、状态或位置的机构。机械的应用目的主要是通过执行机构来实现,机器种类不同,其执行机构的结构和工作原理就不同。执行机构是一台机器区别于另一台机器的最有特性的部分。执行机构及其周围区域是操作者进行作业的主要区域,称为操作区。
3.传动机构
  传动机构是用来将原动机和工作机构联系起来,传递运动和力(力矩),或改变运动形式的机构。一般情况是将原动机的高转速、小扭矩,转换成执行机构需要的较低速度和较大的力(力矩)。常见的传动机构有齿轮传动、带传动、链传动、曲柄连杆机构等。传动机构包括除执行机构之外的绝大部分可运动零部件。机器不同,传动机构可以相同或类似,传动机构是各种不同机器具有共性的部分。
4.控制操纵系统
  控制操纵系统是用来操纵机械的启动、制动、换向、调速等运动,控制机械的压力、温度。速度等工作状态的机构系统。它包括各种操纵器和显示器。人通过操纵器来控制机器;显示器可以把机器的运行情况适时反馈给人,以便及时、准确地控制和调整机器的状态,以保证作业任务的顺利进行并防止事故发生。控制操纵系统是人机接口处,安全人机学要求在这里得到集中体现。
5.支承装置
  支承装置是用来连接、支承机器的各个组成部分,承受工作外载荷和整个机器重量的装置。它是机器的基础部分,分固定式和移动式两类。固定式与地基相连(如机床的基座、床身、导轨、立柱等);移动式可带动整个机械相对地面运动(如可移动机械的金属结构、机架等)。支承装置的变形、振动和稳定性不仅影响加工质量,还直接关系到作业的安全。
机器在按规定的使用条件下执行其功能的过程中,以及在运输、安装、调整、维修、拆卸和处理时,可能对人员造成损伤或对健康造成危害。这种伤害在机器使用的任何阶段和各种状态下都有可能发生。

二、机械在各种状态的安全问题
1.正常工作状态
  在机器完好的情况下,机器完成预定功能的正常运转过程中,存在着各种不可避免的但却是执行预定功能所必须具备的运动要素,有些可能产生危害后果。例如,大量形状各异的零部件的相互运动、刀具锋刃的切削、起吊重物、机械运转的噪声等,在机械正常工作状态下就存在着碰撞、切割、重物坠落、使环境恶化等对人身安全不利的危险因素。对这些在机器正常工作时产生危险的某种功能,人们称为危险的机器功能。
2.非正常工作状态
  在机器运转过程中,由于各种原因(可能是人员的操作失误,也可能是动力突然丧失或来自外界的干扰等)引起的意外状态。例如,意外启动、运动或速度变化失控,外界磁场干扰使信号失灵,瞬时大风造成起重机倾覆倒地等。机械的非正常工作状态往往没有先兆,会直接导致或轻或重的事故危害。
3.故障状态
  故障状态是指机械设备(系统)或零部件丧失了规定功能的状态。设备的故障,哪怕是局部故障,有时都会造成整个设备的停转,甚至整个流水线、整个自动化车间的停产,给企业带来经济损失。而故障对安全的影响可能会有两种结果。有些故障的出现,对所涉及的安全功能影响很小,不会出现大的危险。例如,当机器的动力源或某零部件发生故障时,使机器停止运转,处于故障保护状态。有些故障的出现,会导致某种危险状态。例如,由于电气开关故障,会产生不能停机的危险;砂轮轴的断裂,会导致砂轮飞甩的危险;速度或压力控制系统出现故障,会导致速度或压力失控的危险等。
4.非工作状态
  机器停止运转处于静止状态时,在正常情况下,机械基本是安全的;但不排除由于环境照度不够,导致人员与机械悬凸结构的碰撞;结构垮塌;室外机械在风力作用下的滑移或倾覆;堆放的易燃易爆原材料的燃烧爆炸等。
5.检修保养状态
  检修保养状态是指对机器进行维护和修理作业时(包括保养、修理、改装、翻建、检查、状态监控和防腐润滑等)机器的状态。尽管检修保养一般在停机状态下进行,但其作业的特殊性往往迫使检修人员采用一些超常规的做法。例如,攀高、钻坑、将安全装置短路、进入正常操作不允许进入的危险区等,使维护或修理容易出现在正常操作不存在的危险。
在机械使用的各个环节,机器的不同状态都有危险因素存在,既可在机器预定使用期间经常存在(危险运动件的运动,焊接时的电弧等),也可能意外地出现,使人员不得不面临受到这样或那样伤害的风险。人们把使人面临损伤或危害健康风险的机器内部或周围的某一区域称为危险区。就大多数机器而言,传动机构和执行机构集中了机器上几乎所有的运动零部件。它们种类繁多,运动方式各异,结构形状复杂,尺寸大小不一,所以,即使在机器正常状态下进行正常操作时,在传动机构和执行机构及其周围区域,就有可能形成机械的危险区。由于传动机构在工作中不需要与物料直接作用,也不需要操作者频繁接触,所以常用各种防护装置隔离或封装起来。而执行机构由于在作业过程中,需要操作者根据情况不断地调整执行机构与

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 楼主| 发表于 2011-1-2 15:26 | 显示全部楼层
一系列安全要求也不同。
  (3)空间限制。这是指机械的应用场所、占用空间、整机或机器的组成部分的运动范围。人员操作机器的位置、"操作者-机器"和"机器-动力源"间的关系等。这样可以限定危险区,从而判定操作者和有关人员接近或介人危险区的可能。
  (4)时间限制。这是指根据机器的预定使用,确定机器或机器的某些组成部分(如工具。零部件、电气装置等)可预见的"寿命极限"。
2.人员(广义)情况
  人员的情况是指所有暴露于危险中的人员,包括操作者和可预见的与机器有关的其他人员的情况。这里所说的操作者,不仅仅指操作机器的人,而且包括对机器进行搬运、安装调试、保养清理、修理拆卸等与机器有关的所有人员。
  (1)体能限制。这是指机械对人员的体能限制要求,例如,性别、年龄、体力强弱、人体测量参数、视力和听觉、用手习惯等。
  (2)文化专业。这是指对人员的专业技能限制,包括文化程度、从事专业工作的经验和能力(如技术工、熟练工、无要求)等。
2、危险识别
危险识别是风险评价的关键信息环节。不论机械规模大小和结构差异,针对机器和人员的不同状态,都可能存在这样或那样不同程度的危险。有危险就有风险,风险与危险的关系是:危险产生风险;风险寓于危险之中。正确识别全部危险,需要运用科学方法进行多角度、多层次的分析。危险识别是否全面、准确、真实,任何一种危险尤其是对安全有重大影响的危险在识别阶段是否被忽略,都将直接影响风险评价和安全决策的质量,甚至影响整个安全管理工作的最终结果。应该识别所有可能产生的危险的种类、产生原因、危险所在机器的部位、危险状态和可能发生的危险事件。
1、机器的各种状态
  既要考虑机器执行预定功能正常运行的工作状态,也要预测非工作状态可能出现的危险,更要重视由于某些可能原因(如零件的失效、运动失控或故障)引起意外的非正常状态。另外,对检修、保养或调整等辅助作业的危险应给予充分的重视。
2.考虑机械使用"寿命"各阶段
  机械使用寿命各阶段,包括安装、调整、设定、示教、编程或过程转换,运转和清理,查找故障、维修,以及从安全的角度停止使用、拆卸及处理等,各个阶段可能产生的危险及危险状态。
3.预测可预见的误用
  在进行危险识别时,必须考虑人的不安全行为,如误用(非有意滥用机器或非故意破坏)导致的危险。可预见的误用一般发生在机器使用阶段,有以下多种表现形式:
  (1) 可能在机器失灵、故障等情况下人的无意识的本能反射行为;
  (2)在操作时图省事走捷径,采用错误的方法,或由于疏忽(不小心)所导致的差错;
  (3)由于动作不准确造成的控制过度、不到位置或偏离;
  (4)其他外来干扰等非操作者的行为对操作者产生影响而引发的错误。
  特别要注意非专业人员使用的机器,尤其是某些人,如不识字或无劳动能力的人的可预见误用行为。对于一般人不危险的情况,当涉及儿童、老人安全时,必须加以特殊考虑。
3、有关事故的历史信息
依据已掌握的机械的实际统计资料,特别是近5年的事故隐患的检查和测量数据,工伤事故停工和经济损失统计,重伤、死亡事故的分析报告等劳动卫生统计和测试数据资料,采用科学的类比方法估计、推算得到基本符合实际的所需资料,供分析研究之用。还可以通过查阅文献和相似的类比机械进行实地调查、测试,获得具有可比性的各类机械及作业的相关信息。
1.相同或类似机械的资料
  相同或类似机械的事故或职业病历史资料:在机械使用时期的有关危险和事故的数据资料,对于风险评价有直接的借鉴意义。
2. 不同类型机械的资料
  当相同或类似机械的有关资料不充分时,可借鉴不同类型机械的类似危险状态的事故资料进行比较。
  值得注意的是,我国相当多的企业不重视劳动安全卫生方面的数据统计和资料积累,给风险评价工作造成资料缺口,使评价工作的质量受到影响,这是今后安全管理工作需要引起注意并需要大大加强的一个方面。
第三节 风险要素的分析确定
一、        伤害出现的概率
危险是产生伤害的起源,但有危险并不一定都产生伤害。风险是产生伤害的可能性(概率)和如果发生伤害可能造成的严重程度这两个要素的组合。风险分析也就是对这两个要素的分析确定。风险与风险要素之间的关系可以用公式表示为:
  风险=危险可能伤害的程度X伤害出现的概率
  危险识别后,对每一种危险都应通过分析,确定其风险要素,然后进行风险评估。
  伤害是指对人的身体造成损伤或危害健康。危险事件是指可能引起伤害的事件。分析伤害出现的概率时,要从人员暴露的频次、持续时间和危险事件出现的概率两方面进行。
1.人员暴露的频次和持续时间
  (1)需要考虑机械"寿命"期间各个阶段,如生产操作、维护或修理、安装或拆卸等的各种操作模式下,人员处于危险区或接近危险的作业需要;
  (2)分析接近危险的性质,例如,正常操作、手动送料、搬运重物、高处作业、加工物料有毒性或环境粉尘等;
  (3)分析每次介入危险区的时间和人数,进入危险区的频次等。
2.危险事件出现的概率及影响因素
  (1)危险事件出现的概率,一般是根据统计数据、伤害事故和损害健康的档案资料,以及相似机械的风险比较确定。在判断危害出现的概率时,需要考虑一些对避免或限制伤害的可能性有影响的因素作用,这些因素既有来自机械技术上的,也有人员方面的。
  (2)机械技术方面的影响因素:
  ①机械是否设置危险警告,如果有,其显示方式是采用一般信息直接观察,还是通过声、光等指示装置;
  ②危险事件出现的速度,是突然发生、快速作用还是有先兆的慢过程(如钢丝绳的断裂先从断丝开始);
  ③人员避免危险的可能性和条件(例如是否采用安全装置、急停装置、避让空间、逃难通道等),是有可能还是在某些情况下可能或根本不可能。
  (3)人员技能和安全意识方面的影响因素:
  ①对使用机器的人员是否有专业要求,是由熟练工操作,还是非熟练工操作,还是采用机器人,无需人操作。
  ②人员对风险的了解程度、避免伤害的知识、实践经验和实际技能等,是否受过专门培训,是否有使用该机械或类似机械的经验。
人的不安全行为同个人的知识、经验、生理和心理状态有关,不同的人面临相同的客观危险会有不同的主观的不确定性。
二、伤害的严重程度
伤害的严重程度可从以下几个方面考虑:
1.确定防护对象
  确定防护对象,即确定是对人身安全的直接损伤作用,还是对人的健康和环境的影响或对劳动安全与卫生的综合影响。
2.损伤的严重程度
  估计损伤程度时,应该考虑同一原因所致的各种损伤形态,包括直接损失和间接损失;还要考虑一个损失原因所涉及的范围,范围越大,涉及的人员越多,严重程度就越大。这大体可以分为以下三个等级:
  (1)轻度。它是指可恢复正常的损伤或对健康的危害。
  (2)严重。它是指伤势严重,人体要害部位(头、眼部、内脏损伤、严重骨折等)受伤,经医生诊断成为残废或可能成为残废的(手或脚),且不能恢复正常的损伤或对健康的危害。
  (3)死亡。它包括个体死亡事故,重大死亡事故(一次死亡3-9人),特大死亡事故(一次死亡10人以上)。
  风险评价依赖于判断决定,应通过定性的方法来支持,并尽可能通过定量方法补充。在许多情况下,伤害可能出现的概率和伤害可能的严重程度不容易确定,特别是定量法,受到是否能得到有用数据量的限制。因此,除了少数定量化的因素(如暴露在某一噪声级的时间限值,有毒物质的允许浓度等)外,在许多应用场合,在得不到精确资料的情况下只能是定性的估计。
  历史事故资料对判断风险有重要的参考价值,但在风险评价中需要注意,仅仅根据事故次数不多或事故性质不严重的事故资料,和在这个基础上得到的风险评价结果,不能用来确定机器的安全水平,特别是在没有事故历史资料时,不能自然得出低风险水平的推测。一定要全面分析判断,保证风险评价结论的公正和正确性。

第四节 风险评定和安全对策建议
风险分析后,要进行风险评定,以确定所评价的机械风险是否减小,是否达到了安全国一标。如果需要减小机械存在的风险,则应选择相应的安全措施对策,并应重复风险分析的选代过程。直到通过风险比较后的结果使人确信机械是安全的,实现了机械安全的预定目标。
  风险评定是风险评价过程中的重要环节,是在风险分析基础上综合考虑各方面的因素,对评价对象给出评价结论。判断评价对象是否安全,危险是否减小,是否仍然存在风险,其影响程度是否可接受,以便针对风险寻求安全措施对策。
1.风险评定应考虑的因素
  (1)危险和风险是否消除或减小。这是指通过实现预定功能的结构设计,是否将各种危险已消除或减小;使用机械的人员或其他相关人员在危险中的暴露,是否符合有关要求;选择和应用的材料或物质是否有危险,能否有替代的措施。
  (2)采用安全防护措施是否合适。这是指所选的安全防护类型对预期使用所起的防护是否充分并经过验证,安全防护装置能否被毁坏或避开,安全防护措施对正常操作是否有妨碍。假如安全防护失效,由此可能引起的伤害是否在允许范围内。
  (3)提供的信息是否充分。这是指有关机械的预定使用信息是否清楚;安全标志是否符合要求,是否提供了使用说明书,机械使用安全操作规程是否已充分说明;是否通知或警告用户有关遗留风险。
  (4)附加预防措施是否有效。附加预防措施,如机器的可维修措施、机器及其重型零部件安全搬运和稳定性措施等是否有效。
2.风险比较
  风险比较是风险评定过程的一部分。根据类推原理,作为评价对象的机械有关风险可与类似机械的风险相比较,使评价结论有可信的参照依据。风险比较时应注意以下问题:
  (1)两种机械具有可比性。两种机械预定使用和采用的工艺水平是可比的,技术目标是可比的,使用条件是可比的,危险和风险要素是可比的。
  (2)被比较机械的资料可靠。这是指有确凿的数据资料表明,参照比较的类似机械按照现有工艺水平,其安全性是可信的或风险水平是可接受的。
  (3)两种机械的差异性。这是指风险比较不能忽视两种机械的差异,诸如特定使用的条件、生产对象的不同、操作方式的差异等。进行比较时,应对差异有关的风险给以特别关注,并需要遵循风险评价程序予以确认。
 楼主| 发表于 2011-1-2 15:23 | 显示全部楼层
物料的相互位置和状态,使人体的某些部位不得不经常进入操作区等原因,使操作区成为机械伤害的高发区,这是机械的主要危险区,是安全防护的重点。又由于不同种类机器的工作原理区别很大,表现出来的危险有较大差异,因此又成为安全防护难点。另外,移动式支承装置的安全防护较固定式更应引起注意。

第三节 由机械产生的危险
由机械产生的危险是指在使用机械过程中,可能对人的身心健康造成损伤或危害的起源。由于危险是引起或增加伤害的条件,所以我们常称为危险因素。危险通常与其他词组合使用,或具体限定其起源的特定性质,如机械危险、电危险、噪声危险等,或预测对人员造成伤害的作用方式,如打击危险、挤压危险、中毒危险等。还有其他表述形式,在此不-一列举。机械的危险可能来自机械自身、机械的作用对象、人对机器的操作,以及机械所在的场所等。有些危险是显现的,有些是潜在的;有些是单一的,有些交错在一起,表现为复杂、动态。随机的特点。因此,必须把人、机、环境这个机械加工系统作为一个整体研究对象,用安全系统的观点和方法,识别和描述机械在使用过程中可能产生的各种危险、危险状态以及预测可能发生的危险事件,为机器的安全设计以及制定有关机械安全标准和对机械系统进行安全风险评价提供依据。
一、危险有害因素的分类
1.按客体对人体的不利影响分类
 按客体对人体的不利影响,危险有害因素可分为危险因素和有害因素。这是我国劳动安全卫生学领域长期延用的分类方法。
(1)危险因素,即导致人员伤亡的因素。该因素强调危险事件的突发性和瞬间作用,例如,物体打击、切割、电击、爆炸等。
(2)有害因素,即导致人员患病的因素。该因素强调在一定时间和范围内危险因素的累积作用效果,例如,粉尘、振动、有毒物等。
2.按不利因素的性质分类
按不利因素的性质不同,可分为物理因素、化学因素、生物因素和生理心理因素。这是前苏联标准规定的分类方法。
(1)物理性危险和有害的因素。运转的机器,机械设备的可动部分,能移动的零件、毛坯和材料,破裂结构,作业环境中的粉尘、有害气体、噪声、振动、电的危害等。
(2)化学性危险和有害的因素。该因素按对人的肌体作用特征不同,又可分为有毒的、刺激的、致癌的、器官病变的化学性危险因素;按进入人体的渠道不同,可分为通过呼吸道。肠胃消化道、皮肤和粘膜等有害因素。
(3)生物性危险和有害的因素。该因素主要包括:细菌、病毒、螺旋体、真菌等致病微生物及其生命活动产物;植物和动物等大机体。
(4)生理-心理性危险和有害的因素。如:体力负荷过大(长期静态型或动态型的体力超负荷);神经心理负荷过重(脑力过度紧张,个别器官过度紧张,劳动单调或感情负担过重)等。
3.按诱发事故的危险源分类
 按诱发事故的危险源不同,可分为机械能、化学能、电能、热能、放射能等有害因素。这是日本青岛贤司根据引发事故的能量形态不同而进行的分类。
4.根据机械设备自身的特点、能量形式及作用方式分类
 这是根据国际标准化组织(ISO)的标准,参考工业发达国家的普遍做法,我国现行国家标准采用的分类方法。由机械产生的危险可分为两大类,一类是机械危险,另一类是非机械危险。其中非机械危险又可分为电气危险、温度危险、噪声危险、振动危险、辐射危险、材料和物质产生的危险、违反安全人机学原理产生的危险等。
 对机械加工设备及其生产过程中的不利因素,不再细分危险与有害因素,一律称为危险因素。实际上在很多情况下,同一危险因素由于物理量不同,作用的时间和空间不同,有时导致人身伤害,有时引起职业病,有时甚至二者兼有,硬要人为地将同一危险因素时而视为危险因素,时而视为有害因素,反而会造成认识混乱,不利于危险因素的识别和风险的分析评价。本课件采用的正是这一分类方法。
二、由机械产生的危险
1.机械危险
  由于机械设备及其附属设施的构件、零件、工具、工件或飞溅的固体和流体物质等的机械能(动能和势能)作用,可能产生伤害的各种物理因素以及与机械设备有关的滑绊、倾倒和跌落危险。
2.电气危险
  电气危险的主要形式是电击、燃烧和爆炸。其产生条件可以是人体与带电体的直接接触;人体接近带高压电体;带电体绝缘不充分而产生漏电、静电现象;短路或过载引起的熔化粒子喷射热辐射和化学效应。
3.温度危险
  一般将29℃以上的温度称为高温,-18℃以下的温度称为低温
  (1)高温对人体的影响。高温烧伤、烫伤,高温生理反应。
  (2)低温冻伤和低温生理反应。
  (3)高温引起的燃烧或爆炸。
  温度危险产生的条件有:环境温度、热源辐射或接触高温物(材料、火焰或爆炸物)等。
4.噪声危险
  噪声产生的原因主要有机械噪声、电磁噪声和空气动力噪声。其造成的危害有:
  (1)对听觉的影响。根据噪声的强弱和作用时间不同,可造成耳鸣、听力下降、永久性听力损失,甚至暴震性耳聋等。
  (2)对生理、心理的影响。通常90dB(A)以上的噪声对神经系统、心血管系统等都有明显的影响;低噪声,会使人产生厌烦、精神压抑等不良心理反应。
  (3)干扰语言通讯和听觉信号而引发其他危险。
5.振动危险
  振动对人体可造成生理和心理的影响,造成损伤和病变。最严重的振动(或长时间不太严重的振动)可能产生生理严重失调(血脉失调,如自指;神经失调;骨关节失调;腰痛和坐骨神经痛)等。
6.辐射危险
  可以把产生辐射危险的各种辐射源(离子化或非离子化)归为以下几个方面:
  (1)电波辐射:低频辐射、无线电射频辐射和微波辐射;
  (2)光波辐射:主要有红外线辐射、可见光辐射和紫外线辐射;
  (3)射线辐射:X射线和Y射线辐射;
  (4)粒子辐射:主要有α、β粒子射线辐射、电子束辐射、离子束辐射和中子辐射等。
  (5)激光。
  辐射的危险是杀伤人体细胞和机体内部的组织,轻者会引起各种病变,重者会导致死亡。
7.材料和物质产生的危险
  材料和物质产生的危险有:
  (1)接触或吸入有害物(如有毒、腐蚀性或刺激性的液、气、雾、烟和粉尘)所导致的危险;
  (2)火灾与爆炸危险;
  (3)生物(如霉菌)和微生物(如病毒或细菌)危险。
  使用机械加工过程的所有材料和物质都应考虑在内。例如:构成机械设备、设施自身(包括装饰装修)的各种物料;加工使用、处理的物料(包括原材料、燃料、辅料、催化剂、半成品和产成品);剩余和排出物料,即生产过程中产生、排放和废弃的物料(包括气、液、固态物)。
8.未履行安全人机学原则而产生的危险
  由于机械设计或环境条件不符合安全人机学原则的要求,存在与人的生理或心理特征、能力不协调之处,可能会产生以下危险:
  (1)对生理的影响。负荷(体力负荷、听力负荷、视力负荷、其他负荷等)超过人的生理范围,长期静态或动态型操作姿势、劳动强度过大或过分用力所导致的危险。
  (2)对心理的影响。对机械进行操作、监视或维护而造成精神负担过重或准备不足、紧张等而产生的危险。
  (3)对人操作的影响。表现为操作偏差或失误而导致的危险等。
三、机械危险的主要伤害形式和机理
机械危险的伤害实质,是机械能(动能和势能)的非正常做功、流动或转化,导致对人员的接触性伤害。机械危险的主要伤害形式有夹挤、碾压、剪切、切割、缠绕或卷入、戳扎或刺伤、摩擦或磨损、飞出物打击、高压流体喷射、碰撞和跌落等。
  动能是物体由于作机械运动而具有的能量,平均物体的动能等于1/2mv2(m为物体的质量;V为物体的速度);转动物体的动能等于1/2Jω2(平方)(J为物体的转动惯量;ω为物体的转动角速度)。势能是物质系统由于相互之间存在作用而具有的能量,由物体的相对位置决定的势能等于mgh(h为物体离地的高度; g为重力加速度)。动能和势能可以互相转化。无论机械危险以什么形式存在,总是与质量、位置、不同运动形式、速度和力等物理量有关。
1.机器零件(或l件)产生机械危险的条件
  (1)形状和表面性能:切割要素、锐边、利角部分,粗糙或过于光滑。
  (2)相对位置:相向运动、运动与静止物的相对距离小。
  (3)质量和稳定性:在重力的影响下可能运动的零部件的位能。
  (4)质量和速度(加速度):可控或不可控运动中的零部件的动能。
  (5)机械强度不够:零件、构件的断裂或垮塌。
  (6)弹性元件(弹簧)的位能,在压力或真空下的液体或气体的位能。
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2.机械伤害的基本类型
  (1)卷统和绞缠。引起这类伤害的是作回转运动的机械部件(如轴类零件),包括联轴节、主轴、丝杠等;回转件上的凸出物和开口,例如轴上的凸出键、调整螺栓或销、圆轮形状零件(链轮、齿轮、皮带轮)的轮辐、手轮上的手柄等,在运动情况下,将人的头发、饰物(如项链)、肥大衣袖或下摆卷缠引起的伤害。
  (2)卷入和碾压。引起这类伤害的主要危险是相互配合的运动副,例如,相互啮合的齿轮之间以及齿轮与齿条之间,皮带与皮带轮、链与链轮进入啮合部位的夹紧点,两个作相对回转运动的辊子之间的夹口引发的卷入;滚动的旋转件引发的碾压,例如,轮子与轨道、车轮与路面等。
  (3)挤压、剪切和冲撞。引起这类伤害的是作往复直线运动的零部件,诸如相对运动的两部件之间,运动部件与静止部分之间由于安全距离不够产生的夹挤,作直线运动部件的冲撞等。直线运动有横向运动(例如,大型机床的移动工作台、牛头刨床的滑枕、运转中的带链等部件的运动)和垂直运动(例如,剪切机的压料装置和刀片、压力机的滑块、大型机床的升降台等部件的运动)。
  (4)飞出物打击。由于发生断裂、松动、脱落或弹性位能等机械能释放,使失控的物件飞甩或反弹出去,对人造成伤害。例如:轴的破坏引起装配在其上的皮带轮、飞轮、齿轮或其他运动零部件坠落或飞出;螺栓的松动或脱落引起被它紧固的运动零部件脱落或飞出;高速运动的零件破裂碎块甩出;切削废屑的崩甩等。另外,弹性元件的位能引起的弹射。例如:弹簧、皮带等的断裂;在压力、真空下的液体或气体位能引起的高压流体喷射等。
  (5)物体坠落打击。处于高位置的物体具有势能,当它们意外坠落时,势能转化为动能,造成伤害。例如,高处掉下的零件、工具或其他物体(哪怕是很小的);悬挂物体的吊挂零件破坏或夹具夹持不牢引起物体坠落;由于质量分布不均衡,重心不稳,在外力作用下发生倾翻、滚落;运动部件运行超行程脱轨导致的伤害等。
  (6)切割和擦伤。切削刀具的锋刃,零件表面的毛刺,工件或废屑的锋利飞边,机械设备的尖棱、利角和锐边;粗糙的表面(如砂轮、毛坯)等,无论物体的状态是运动的还是静止的,这些由于形状产生的危险都会构成伤害。
  (7)碰撞和刮蹭。机械结构上的凸出、悬挂部分(例如起重机的支腿、吊杆,机床的手柄等),长、大加工件伸出机床的部分等。这些物件无论是静止的还是运动的,都可能产生危险。
  (8)跌倒、坠落。由于地面堆物无序或地面凸凹不平导致的磕绊跌伤,接触面摩擦力过小(光滑、油污、冰雪等)造成打滑、跌倒。假如由于跌倒引起二次伤害,那么后果将会更严重。
  人从高处失足坠落,误踏入坑井坠落;电梯悬挂装置破坏,轿厢超速下行,撞击坑底对人员造成的伤害。
  机械危险大量表现为人员与可运动物件的接触伤害,各种形式的机械危险、机械危险与其他非机械危险往往交织在一起。在进行危险识别时,应该从机械系统的整体出发,考虑机器的不同状态、同一危险的不同表现方式、不同危险因素之间的联系和作用,以及显现或潜在的不同形态等。
四、事故原因分析
安全隐患可存在于机器的设计、制造、运输、安装、使用、报废、拆卸及处理等各个环节。机械事故的发生往往是多种因素综合作用的结果,用安全系统的认识观点,可以从物的不安全状态、人的不安全行为和安全管理上的缺陷找到原因。
1.物的不安全状态(技术原因)
  物的安全状态是保证机械安全的重要前提和物质基础。这里,物包括机械设备、工具、原材料、中间与最终产成品、排出物和废料等。物的不安全状态构成生产中的客观安全隐患和风险。例如,机械设计不合理、未满足安全人机要求、计算错误、安全系数不够、对使用条件估计不足等;制造时零件加工超差、以次充好、偷工减料等;运输和安装中的野蛮作业使机械及其元部件受到损伤而埋下隐患等。近些年来,大量境外的机械设备进入国内,其中有些设备由于不符合中国人的人体测量参数而引发伤害,有些已被淘汰的垃圾设备非法进入我国,没有生产许可证的国内企业生产的缺少安全装置的不合格机械产品,这些有严重安全问题的机械设备流入市场,成为安全隐患的源头。再加上使用中的问题,例如,报废零件未及时更换,缺乏必要的安全防护,润滑保养不良等,造成使用环节大量的机械伤害事故。此外,超过安全极限的作业条件或卫生标准的不良作业环境,直接影响人的操作意识水平,使身体健康受到损伤,造成机械系统功能降低甚至失效。物的不安全状态是引发事故的直接原因。
2.人的不安全行为
  在机械使用过程中人的不安全行为,是引发事故的另一重要的直接原因。人的行为受到生理、心理等各种因素的影响,表现是多种多样的。缺乏安全意识和安全技能差(即安全素质低下)是引发事故的主要的人的原因。例如,不了解所使用机械存在的危险,不按安全规程操作,缺乏自我保护和处理意外情况的能力等。指挥失误(或违章指挥)、操作失误(操作差错及在意外情况时的反射行为或违章作业)、监护失误等是人的不安全行为常见的表现。在日常工作中,人的不安全行为大量表现在不安全的工作习惯上。例如:工具或量具随手乱放;测量工件不停机;站在工作台上装卡工件;越过运转刀具取送物料;攀越大型设备不走安全通道等。
3.安全管理缺陷
  安全管理水平包括领导的安全意识水平,对设备(特别是对危险设备)的监管,对人员的安全教育和培训,安全规章制度的建立和执行等,安全管理缺陷是事故发生的间接原因。

第二章 实现机械安全的途径
 第一节 机械设备的安全卫生基本要求
一、机械安全基本要求
机械设备在规定的整个使用期内,不得发生由于机械设备自身缺陷所引起的、目前已为人们认识的各类危及人身安全的事故和对健康造成损害的职业病,避免给操作者带来不必要的体力消耗、精神紧张和疲劳。无论是机器预定功能的设计还是安全防护的设计,都应该遵循以下两个基本途径:选用适当的设计结构,尽可能避免危险或减小风险;通过减少对操作者涉入危险区的需要,限制人们面临危险。
1.足够的抗破坏能力、良好的可靠性和对环境的适应性
 (1)合理的机械结构型式。机械设备的结构型式一定要与其执行的预定功能相适宜,不能因结构设计不合理而造成机械正常运行时的障碍、卡塞或松脱;不能因元件或软件的暇疵而引起微机数据的丢失或死机;不能发生任何能够预计到的与机械设备的设计不合理的有关事件。
 (2)足够的抗破坏能力。机械的各组成受力零部件及其连接,应满足完成预定最大载荷的足够强度、刚度和构件稳定性,在正常作业期间不应发生由于应力或工作循环次数产生断裂破碎或疲劳破坏、过度变形或垮塌;还必须考虑在此前提下机械设备的整体抗倾覆或防风抗滑的稳定性,特别是那些由于有预期载荷作用或自身质量分布不均的机械及那些可在轨道或路面行驶的机械,应保证在运输、运行、振动或有外力作用下不致发生倾覆,防止由于运行失控而产生不应有的位移。
 (3)对使用环境具有足够的适应能力。机械设备必须对其使用环境(如温度、湿度、气压、风载、雨雪、振动、负载、静电、磁场和电场、辐射、粉尘、微生物、动物、腐蚀介质等)具有足够的适应能力,特别是抗腐蚀或空蚀,耐老化磨损,抗干扰的能力,不致由于电气元件产生绝缘破坏,使控制系统零部件临时或永久失效,或由于物理性、化学性、生物性的影响而造成事故。
 (4)提高机械的可靠性。可靠性是指机器或其零部件在规定的使用条件下和规定期限内,执行规定功能而不出现故障的能力。传统机械设计只按产品的性能指标进行设计,而可靠性设计除要保证性能指标外,还要保证产品的可靠性指标,即产品的无故障性、耐久性、维修性、可用性和经济性等,可靠性是体现产品耐用和可靠程度的一种性能,与安全有直接关系。
2.不得产生超过标准规定的有害物质
 (1)有毒有害物质。应采用对人无害的材料和物质(包括机械自身的各种材料、加工原材料、中间或最终产品、添加物、润滑剂、清洗剂,以及与工作介质或环境介质反应的生成物及废弃物)。对不可避免的毒害物(例如粉尘、有毒物、辐射、放射性、腐蚀等),应在设计时考虑采取密闭、排放(或吸收)、隔离、净化等措施。在人员合理暴露的场所,其成分、浓度应低于产品安全卫生标准的规定,不得构成对人体健康的有害作用,也不得对环境造成污染。
 (2)预防物理性危害。机械产生的噪声、振动、过热和过低温度等指标,都必须控制在低于产品安全标准中规定的允许指标,防止对人的心理及生理危害。
 (3)防火防爆。有可燃气体、液体、蒸气、粉尘或其他易燃易爆或发火性物质的机械生产设备,应在设计时考虑防止跑、冒、滴、漏,根据具体情况配置监测报警、防爆泄压装置及消防安全设施,避免或消除摩擦撞击、电火花和静电积聚等,防止由此造成的火灾或爆炸危险。
3.可靠有效的安全防护
 任何机械都有这样那样的危险,当机械设备投入使用时,生产对象(各种物料)、环境条件以及操作人员处于动态结合情况下的危险性就更大。只要存在危险,即使操作者受过良好的技术培训和安全教育,有完善的规程,也不能完全避免发生机械伤害事故的风险。因此,必须建立可靠的物质屏障,即在机械上配置一种或多种专门用于保护人的安全的防护装置、安全装置或采取其他安全措施。当设备或操作的某些环节出现问题时,靠机械自身的各种安全技术措施避免事故的发生,保障人员和设备安全。危险性大或事故率高的生产设备,必须在出厂时配备好安全防护装置。
4.履行安全人机学的要求
 人机界面是指在机器上人、机进行信息交流和相互作用的界面。显示装置、控制(操纵)装置、人的作业空间和位置以及作业环境,是人机要求集中体现之处,应满足人体测量参数、人体的结构特性和机能特性、生理和心理条件,合乎卫生要求。其目的是保证人能安全、准确、高效、舒适地工作,减少差错,避免危险。
5.维修的安全性
 (1)机械的可维修性。机器出现故障后,在规定的条件下,按规定程序或手段实施维修,可以保持或恢复其执行预定功
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能状态,这就是机器的可维修性。设备的故障会造成机器预定功能丧失,给工作带来损失,而危险故障还会引发事故。从这个意义上讲,解决了危险故障,恢复安全功能,就等于消除了安全隐患。
 (2)维修作业的安全。在按规定程序实施维修时,应能保证人员的安全。由于维修作业是不同于正常操作的特殊作业,往往采用一些超常规的做法,如移开防护装置,或是使安全装置不起作用。为了避免或减少维修伤害事故,应在控制系统设置维修操作模式;从检查和维修角度,在结构设计上考虑内部零件的可接近性;必要时,应随设备提供专用检查、维修工具或装置;在较笨重的零部件上,还应考虑方便吊装的设计。
二、实现机械安全的措施
机械设备安全应考虑其"寿命"的各阶段,包括设计、制造、安装、调整、使用(设定、示教、编程或过程转换、运转、清理)、查找故障和维修、拆卸及处理;还应考虑机器的各种状态,包括正常作业状态、非正常状态和其他一切可能的状态。决定机械产品安全性的关键是设计(机械产品设计和制造工艺设计)阶段采用安全措施,还要通过使用阶段采用安全措施来最大限度地减小风险。不同阶段的安全措施可用图2-1表示。
由设计者采取的安全措施
本质安全技术
(直接安全措施)
安全防护
(间接安全措施)
使用信息
(指示性安全措施)
附加预防措施

提供个人防护装备
安全培训教育
安全规章制度
安全监察

由用户采取的安全措施图2-1 实现机械安全的阶段和安全措施
1.由设计者采取的安全措施
 (1)本质安全技术。这是指在机械的功能设计中采用的、不需要额外的安全防护装置而直接把安全问题解决的措施,因此也称为直接安全技术措施。本质安全技术是机械设计优先考虑的措施。
 (2)安全防护。直接安全技术措施不能或不完全能实现安全时,必须在生产设备总体设计阶段设计出一种或多种专门用来保证人员安全的装置,也称为间接安全技术措施。
 (3)使用信息。本质安全技术和安全防护都无效或不完全有效的那些风险,可通过使用文字、标记、信号、符号或图表等信息,向人们作出说明,提出警告,并将遗留风险通知用户,局称指示性(说明性)安全技术措施。
 (4)附加预防措施:
 ①着眼紧急状态的预防措施。如急停装置、陷入危险时的躲避和援救保护措施;
 ②附加措施,如机器的可维修性、断开动力源和能量泄放措施;机器及其重型零部件容易而安全的搬运措施、安全进入机器的措施、机器及其零部件稳定性措施等。
2.由用户采取的安全措施
 (1)个人劳动防护用品。个人防护用品是保护劳动者在机器的使用过程中的人身安全与健康所必备的一种防御性装备,在意外事故发生时对避免伤害或减轻伤害程度能起到一定的作用。按防护部位不同,劳动防护用品可分为九大类:安全帽、呼吸护具、眼防护具、听力护具、防护鞋、防护手套、防护服、防坠落护具和护肤用品。使用个人劳动保护用品时应注意:
 ①根据接触危险能量的作业类别和可能出现的伤害,按规定正确选配。该用的一定要坚持佩戴,不该用的坚决不用,否则不但没有保护作用,还可能造成不应有的危害。
 ②防护用品一定要达到保护功能的要求并合乎使用条件的技术指标。使用中应注意有效使用期,及时检查报废,否则起不到应有的防御作用。
 ③个人防护用品既不是也不可取代安全防护装置,它不具有避免或减少面临危险的功能,只是当危险来临时起一定的防御作用,必要时,可与安全防护装置配合使用。
 (2)作业场地与工作环境的安全性。作业场地是指利用机械进行作业活动的地点、周围区域及通道。作业场地与工作环境的安全要求如下:
 ①机器布局应方便操作,机器之间、机器与固定建筑物之间应保持安全距离;通道宽敞无阻,充分考虑人和物的合理流向,满足物料输送的需要并有利于安全。
 ②作业场地不得过于狭小,工、卡、量具应按规定摆放,原材料、成品、半成品应堆放整齐、平稳,防止坍塌或滑落。
 ③地面平整,无坑凹,无油垢水污,废屑应及时清理;室外作业场地应有必要的防雨雪遮盖;有障碍物或悬挂突出物,以及机械可移动的范围内应设防护或加醒目标志。
 ④保证足够的作业照明度,满足通风、温度、湿度要求,严格控制尘、毒、噪声、振动、辐射等有害物,使其不得超过规定的卫生标准。
 (3)安全管理措施。它包括对人员的安全教育和培训;建立安全规章制度;对设备(特别是重大、危险设备)的安全监察等。
由用户采取的安全措施对减小设计的遗留风险是很重要的,但是这些措施与技术措施相比,可靠性相对较低,它们都不能用来代替在设计阶段可用来消除危险、减小风险的措施。
三、通过选用适当的设计结构尽可能避免或减少危险
通过设计减小风险,是指在机器的设计阶段,从零件材料到零部件的合理形状和相对位置,从限制操纵力、运动件的质量与速度到减少噪声和振动,采用本质安全技术与动力源,应用零部件间的强制机械作用原理,履行安全人机工程学原则等多项措施,通过选用适当的设计结构,尽可能避免或减小危险;也可以通过提高设备的可靠性、操作机械化或自动化,以及实行在危险区之外的调整、维修等措施。总之,通过采用使机器达到本质安全的措施,来减少或限制操作者涉入危险区的需要,从而降低人们面临危险的概率;通过机器的设计和制造,把实现机器的预定功能与实现机器使用安全的目标结合起来,以达到机械本质安全的目的。
1.采用本质安全技术
  本质安全技术,是指利用该技术进行机器预定功能的设计和制造,不需要采用其他安全防护措施,就可以在预定条件下执行机器的预定功能时满足机器自身安全的要求。
  (1)避免锐边、尖角和凸出部分。在不影响预定使用功能前提下,机械设备及其零部件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙的、凸凹不平的表面和较突出的部分。金属薄片的棱边应倒钝、折边或修圆。可能引起刮伤的开口端应包覆。
  (2)安全距离的原则。利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区,是减小或消除机械风险的一种方法。在规定安全距离时,必须考虑使用机器时可能出现的各种状态、有关人体的测量数据、技术和应用等因素。机械的安全距离包括两类距离要求:
  ①防止可及危险部位的最小安全距离。它是指作为机械组成部分的有形障碍物与危险区的最小距离,用来限制人体或人体的某部位的运动范围。当人体某部位可能越过障碍物或通过机械的开口去触及危险区时,安全距离足够长,限制其不可能触碰到机械的危险部位,从而避免了危险。
  ②避免受挤压或剪切危险的安全距离。当两移动件相向运动或移动件向着固定件运动时,人体或人体的某部位在其中可能受到挤压或剪切。这时,可以通过增大运动件间最小距离,使人的身体可以安全地进入或通过;也可以减小运动件间的最小距离,使人的身体部位伸不进去,从而避免了危险。
  (3)限制有关因素的物理量。在不影响使用功能的情况下,根据各类机械的不同特点,限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险。例如,将操纵力限制到最低值,使操作件不会因破坏而产生机械危险;限制运动件的质量或速度,以减小运动件的动能;限制噪声和振动等。
  (4)使用本质安全工艺过程和动力源。对预定在爆炸气氛中使用的机器,应采用全气动或全液压控制系统和操纵机构,或"本质安全"电气装置,也可采用电压低于"功能特低电压"的电源,以及在机器的液压装置中使用阻燃和无毒液体。
2.限制机械应力
  机械选用的材料性能数据、设计规程、计算方法和试验规则,都应该符合机械设计与制造的专业标准或规范的要求,使零件的机械应力不超过许用值,保证安全系数,以防止由于零件应力过大而被破坏或失效,避免故障或事故的发生。同时,通过控制连接、受力和运动状态来限制应力。
  (1)连接应力。采用可靠的紧固方法,对诸如螺栓连接、焊接等,通过采用正确计算、结构设计和紧固方法来限制应力,防止运转状态下连接松动、破坏,紧固失效。
  (2)防止超载应力。通过在传动链预先采用"薄弱环节"预防超载(例如,采用"易熔"塞、限压阀、断路器等限制应力),避免主要受力件因超载而被破坏。
  (3)避免交变应力。避免在可变应力(主要是周期应力)下零件产生疲劳。例如,钢丝绳滑轮组的钢丝绳在缠绕时,尽量避免其反向弯折导致的疲劳破坏。
  (4)回转件的平衡。设计时,对材料的均匀性和回转精度应作出规定,并在使用前经过静平衡或动平衡试验,防止在高速旋转时引起振动,还可能使回转件的应力加大,甚至造成碎裂(如砂轮)。
3.材料和物质的安全性
  用以制造机器的材料、燃料和加工材料在使用期间不得危及面临人员的安全或健康。
  (1)承载能力。材料的力学特性,如抗拉强度、抗剪强度、冲击韧性、屈服极限等,应能满足执行预定功能的载荷作用的要求。
  (2)对环境的适应性。材料应有良好的环境适应性,机械在预定的环境条件下工作时,应有抗腐蚀,耐老化、磨损的能力,不致于受物理性、化学性、生物性的影响而失效,从而避免事故的发生。
  (3)材料的均匀性。根据零件的功能,保证材料的均匀性,防止由于工艺设计不合理,使材料的金相组织不均匀而产生残余应力,防止由于内部缺陷(如夹渣、气孔、异物、裂纹)给安全埋下隐患。
  (4)避免材料的危险。在设计和制造选材时,应避免采用有毒性的材料或物质;应能避 免机器自身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和 爆炸风险;对可燃、易爆的液体及气体材料,应设计使其在填充、使用、回收或排放时减小危险或无危险。
4.履行安全人机工程学原则
  在机械设计中,通过合理分配人机功能、适应人体特性、人机界面设计、作业空间的布置等方面履行安全人机工程学原则,提高机器的操作性能和可靠性,使操作者的体力消耗和心理压力尽量降到最低,从而减小操作差错。
5.设计控制系统的安全原则
  机械在使用过程中,典型的危险工况有:意外启动;速度变化失控;运动不能停止;运动机器零件或工件掉下飞出;安全装置的功能受阻等。控制系统的设计应考虑各种作业的操作模式或采用故障显示装置,使操作者可以安全进行干预的措施,并遵循以下原则和方法:
  (1)机构启动及变速的实现方式。机构的启动或加速运动应通过施加或增大电压或流体压力去实现,若采用二进制逻辑元件,应通过由"0"状态到"1"状态去实现;相反,停机或降速应通过去除或降低电压或流体压力去实现,若采用二进制逻辑元件,应通过"1"状态到"0"状态去实现。
  (2)重新启动的原则。动力中断后重新接通时,如果机器自发启动会产生危险,就应采取措施,使动力重新接通时机器不会自行启动,只有再次操作启动装置机器才能运转。
  (3)零部件的可靠性。这应作为安全功能完备性的基础,使用的零部件应能承受在预定使用条件下的各种干扰和应力,不会因失效而使机器产生危险的误动作。
  (4)定向失效模式。这是指部件或系统主要失效模式是预先已知的,而且只要失效总是这些部件或系统,这样可以事先针对其失效模式采取相应的预防措施。
  (5)"关键"件的加倍(或冗余)。控制系统的关键零部件,可以通过备份的方法,当一个零部件万一失效,用备份件接替以实现预定功能。当与自动监控相结合时,自动监控应采用不同的设计工艺,以避免共因失效。
  (6)自动监控。自动监控的功能是保证当部件或元件执行其功能的能力减弱或加工条件变化而产生危险时,以下安全措施开始起作用:停止危险过程,防止故障停机后自行再启动,触发报警器。
  (7)可重编程序控制系统中安全功能的保护。在关键的安全控制系统中,应注意采取可靠措施防止储存程序被有意或无意改变。可能的话,应采用故障检验系统来检查由于改变程序而引起的差错。
  (8)有关手动控制的原则:
  ①手动操纵器应根据有关人类工效学原则进行设计和配置。
  ②停机操纵器应位于对应的每个启动操纵器附近。
  ③除了某些必须位于危险区的操纵器(如急停装置、吊挂式操纵器等)外,一般操纵器都应配置于危险区外。
  ④如果同一危险元件可由几个操纵器控制,则应通过操纵器线路的设计,使其在给定时间内,只有一个操纵器有效;但这一原则不能用于双手操纵装置。
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⑤在有风险的地方,操纵器的设计或防护应做到不是有意识的操作不会动作。
  ⑥操作模式的选择。如果机械允许使用几种操作模式以代表不同的安全水平(如允许调整、维修、检验等),则这些操作模式应装备能锁定在每个位置的模式选择器。选择器的每个位置都应相应于单一操作或控制模式。
  (9)特定操作的控制模式。对于必须移开或拆除防护装置,或使安全装置的功能受到抑制才能进行的操作(如设定、示教、过程转换、查找故障、清理或维修等),为保证操作者的安全,必须使自动控制模式无效,采用操作者伸手可达的手动控制模式(如止-动、点动或双手操纵装置),或在加强安全条件下(如降低速度、减小动力或其他适当措施)才允许危险元件运转并尽可能限制接近危险区。
6.防止气动和液压系统的危险
  当采用气动、液压、热能等装置的机械时,必须通过设计来避免与这些能量形式有关的各种潜在危险。
  (1)借助限压装置控制管路中最大压力不能超过允许值;不因压力损失、压力降低或真空度降低而导致危险。
  (2)所有元件(尤其是管子和软管)及其连接应密封,要针对各种有害的外部影响加以防护,不因泄漏或元件失效而导致流体喷射。
  (3)当机器与其动力源断开时,贮存器、蓄能器及类似容器应尽可能自动卸压,若难以实现,则应提供隔离措施或局部卸压及压力指示措施,以防剩余压力造成危险。
  (4)机器与其能源断开后,所有可能保持压力的元件都应提供有明显识别排空的装置和绘制有注意事项的警告牌,提示对机器进行任何调整或维修前必须对这些元件卸压。
7.预防电的危险
  电的安全是机械安全的重要组成部分,机器中电气部分应符合有关电气安全标准的要求。预防电的危险尤其应注意防止电击、短路、过载和静电。
四、减少或限制操作者涉入危险区的需要
1.设备的可靠性
  可靠性是指机器或其零部件在规定的使用条件下和规定期限内执行规定的功能而不出现故障的能力。
  (1)规定的使用条件。这是指机械设计时考虑的空间限制,包括环境条件(如温度、压力、湿度、振动、大气腐蚀等)、负荷条件(载荷、电压、电流等)、工作方式(连续工作或断续工作)、运输条件、存贮条件及使用维护条件等。
  (2)规定的时间。这是指机械设备在设计时规定产品的时间性指标,如使用期、有效期。行驶里程、作用次数等。
  (3)规定的功能。这是指机械设备的性能指标,是该机械若干功能全体的总和,而不是其中一个元件或一部分的功能。
  可靠性应作为安全功能完备性的基础,这一原则适用于机器的零部件及机械各组成部分。提高机械的可靠性可以降低危险故障率,减少需要查找故障和检修的次数,不因为失效使机器产生危险的误动作,从而可以减少操作者面临危险的概率。
2.采用机械化和自动化技术
  在生产过程中,用机械设备来补充、扩大、减轻或代替人的劳动,该过程便称为机械化过程。自动化则更进了一步,即机械具有自动处理数据的功能。机械化和自动化技术可以使人的操作岗位远离危险或有害现场,从而减少工伤事故,防止职业病;同时,也对操作人员提出了较全面的素质要求。
  (1)操作自动化。在比较危险的岗位或被迫以机器特定的节奏连续参与的生产过程,使用机器人或机械手代替人的操作,使得工作条件不断改善。
  (2)装卸搬运机械化。装卸机械化可通过工件的送进滑道、手动分度工作台等措施实现;搬运的自动化可通过采用工业机器人、机械手、自动送料装置等实现。这样可以限制由搬运操作产生的风险,减少重物坠落、磕碰、撞击等接触伤害。装卸应注意防止由于装置与机器零件或被加工物料之间阻挡而产生的危险,以及检修故障时产生的危险。
3.调整、维修的安全
  在设计机器时,应尽量考虑将一些易损而需经常更换的零部件设计得便于拆装和更换;提供安全接近或站立措施(梯子、平台、通道);锁定切断的动力;机器的调整、润滑、一般维修等操作点配置在危险区外,这样可减少操作者进入危险区的需要,从而减小操作者面临危险的概率。
第二节 设计与制造的本质安全措施
通过实现机器预定功能的设计不能避免、限制或充分减小的某些风险,在利用机械进行生产活动的过程中,特别是在各个生产要素处于动态作用的情况下,可能对人员造成伤害事故和职业危害。因此,在机械的设计阶段就应加以考虑,不是为了加强机器预定生产功能,而是从人的安全需要出发,针对防止危险导致的伤害而采用一些技术措施或增加配套设施。特别是对一些危险性较大的机械设备以及事故频繁发生的机器部位,更要进行专门的研究。
  安全防护是通过采用安全装置、防护装置或其他手段,对一些机械危险进行预防的安全技术措施,其目的是防止机器在运行时产生各种对人员的接触伤害。防护装置和安全装置有时也统称为安全防护装置。安全防护的重点是机械的传动部分、操作区、高处作业区、机械的其他运动部分、移动机械的移动区域,以及某些机器由于特殊危险形式需要采取的特殊防护等。采用何种手段防护,应根据对具体机器进行风险评价的结果来决定。
1.安全防护措施的类别
  安全防护常常采用防护装置、安全装置及其他安全措施。
  (1)防护装置。这是通过设置物体障碍方式将人与危险隔离的专门用于安全防护的装置。
  (2)安全装置。这是用于消除或减小机械伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。
2.安全防护装置的一般要求
  安全功能是安全防护装置的基本功能,也就是说,安全防护装置出现故障会立即增加损伤或危害健康的风险。安全防护装置在人和危险之间构成安全保护屏障,在减轻操作者精神压力的同时,但也使操作者形成心理依赖。安全防护装置达不到相应的安全技术要求,就不可能安全,即使配备了安全防护装置也不过是形同虚设,比不设置安全防护装置更危险。为此,安全防护装置必须满足与其保护功能相适应的安全技术要求。其基本安全要求如下:
  (1)结构形式和布局设计合理,具有切实的保护功能,以确保人体不受到伤害。
  (2)结构要坚固耐用,不易损坏;安装可靠,不易拆卸。
  (3)装置表面应光滑、无尖棱利角,不增加任何附加危险,不应成为新的危险源。
  (4)装置不容易被绕过或避开,不应出现漏保护区。
  (5)满足安全距离的要求,使人体各部位(特别是手或脚)无法接触危险。
  (6)不影响正常操作,不得与机械的任何可动零部件接触;对人的视线障碍最小。
  (7)便于检查和修理。
  需要说明的是,采取的安全措施必须不影响机器的预定使用,而且使用方便;否则,就可能为了追求达到机器的最大效用而导致避开安全措施的行为。
3.采用安全防护装置可能带来的附加危险
  在设计防护装置时,应注意以下因素带来的附加危险并采取措施予以避免:
  (1)安全防护装置的自身结构,如尖角、锐边、凸出部分、材料等的危险;
  (2)由动力驱动的安全防护装置的运动零部件产生的危险;
  (3)由于安全防护装置与机器运动部分安全距离不符合要求导致的危险。
  在设计安全防护装置晚必须保证装置的可靠性,其功能除了防止机械危险外,还能防止由机械产生的其他各种非机械危险。安全防护装置应与机器的工作环境相适应而不易损坏,并对机器使用期间各种模式的操作(如设定、示教、查找故障、维修、清理等)产生的干扰最小。
第三节 安全防护措施
安全防护装置的设置原则有以下几点:
  第一,以操作人员所站立的平面为基准,凡高度在2m以内的各种运动零部件应设防护。
  第二,以操作人员所站立的平面为基准,凡高度在2m以上,有物料传输装置、皮带传动装置以及在施工机械施工处的下方,应设置防护。
  第三,凡在坠落高度基准面2m以上的作业位置,应设置防护。
  第四,为避免挤压伤害,直线运动部件之间或直线运动部件与静止部件之间的间距应符合安全距离的要求。
  第五,运动部件有行程距离要求的,应设置可靠的限位装置,防止因超行程运动而造成害伤。
  第六,对可能因超负荷发生部件损坏而造成伤害的,应设置负荷限制装置。
  第七,有惯性冲撞运动部件必须采取可靠的缓冲装置,防止因惯性而造成伤害事故。
  第八,运动中可能松脱的零部件必须采取有效措施加以紧固,防止由于启动、制动、冲击、振动而引起松动。
  第九,每台机械都应设置紧急停机装置,使已有的或即将发生的危险得以避开。紧急停机装置的标识必须清晰、易识别,并可迅速接近其装置,使危险过程立即停止并不产生附加风险。
一、防护装置
通常采用壳、罩、屏、门、盖、栅栏、封闭式装置等作为物体障碍,将人与危险隔离。例如,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临时作业的现场防护。
1.防护装置的功能
  (1)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;
  (2)防止飞出物的打击、高压液体的意外喷射或防止人体灼烫、腐蚀伤害等;
  (3)容纳接受可能由机械抛出、掉下、发射的零件及其破坏后的碎片等。
在有特殊要求的场合,防护装置还应对电、高温、火、爆炸物、振动、放射物、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.防护装置的类型
   防护装置有单独使用的防护装置(只有当防护装置处于关闭状态才能起防护作用);和与连锁装置联合使用的防护装置(无论防护装置处于任何状态都能起到防护作用)。按使用方式可分为固定式和活动式两种。
  (1)固定式防护装置。它是保持在所需位置关闭或固定不动的防护装置,不用工具不可能将其打开或拆除。常见型式有封闭式、固定间距式和固定距离式。
  ①封闭式:将危险区全部封闭,人员从任何地方都无法进入危险区。
  ②固定间距式和固定距离式:不完全封闭危险区,凭借其物理尺寸和离危险区的安全距离来防止或减少人员进入危险区的机会。
  (2)活动式防护装置。它是通过机械方法(如铁链、滑道等)与机器的构架或邻近的固定元件相连接,不用工具就可以打开的防护装置。常见的有可调式和联锁式防护装置。
  ①可调式防护装置。整个装置可调或装置的某组成部分可调,在特定操作期间调整件保持固定不动。
  ②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。在危险机器功能过程中,只要防护装置被打开,就给出停机指令。
3.防护装置的安全技术要求
  (1)固定防护装置应该用永久固定(通过焊接等)方式或借助紧固件(螺钉、螺栓、螺母等)固定方式,将其固定在所需的地方,若不用工具就不能使其移动或打开。
  (2)进出料的开口部分尽可能地小,应满足安全距离的要求,使人不可能从开口处接触危险。
  (3)活动防护装置或防护装置的活动体打开时,尽可能与防护的机械借助铰链或导链保持连接,防止挪开的防护装置或活动体丢失或难以复原。
  (4)活动防护装置出现丧失安全功能的故障时,被其"抑制"的危险机器功能不可能执行或停止执行;联锁装置失效不得导致意外启动。
  (5)防护装置应是进入危险区的唯一通道。
  (6)防护装置应能有效地防止飞出物的危险。
二、安全装置
安全装置通过自身的结构功能限制或防止机器的某种危险,或限制运动速度、压力等危险因素。常见的安全装置有联锁装置、双手操作式装置、自动停机装置、限位装置等。
1.安全装置的技术特征
  (1)安全装置零部件的可靠性应作为其安全功能的基础,在一定使用期限内不会因零部件失效而使安全装置丧失主要安全功能。
  (2)安全装置应能在危险事件即将发生时停止危险过程。
  (3)安全装置具有重新启动的功能,即当安全装置动作第一次停机后,只有再次重新启动,机器才能开始工作。
  (4)光电式、感应式安全装置应具有自检功能,当安全装置出现故障时,应使危险的机器功能不能执行或停止执行,并触发报警器。
  (5)安全装置必须与控制系统一起操作并与其形成一个整体。安全装置的性能水平应与之相适应。
  (6)安全装置的部件或系统的设计应采用"定向失效模式",考虑关键件的加倍或冗余,必要时还应采用自动监控。
三、安全装置的种类
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(1)联锁装置。这是防止机器零部件在特定条件下(一般只要防护装置不关闭)运转的装置。它可以是机械的、电动的、液压的或气动的。
  (2)使动装置。这是一种附加手动操纵装置,当机器启动后,只有操纵该使动装置,才能使机器执行预定功能。
  (3)止一动操作装置。这是一种手动操纵装置,只有当手对操纵器作用时,机器才能启动并保持运转;当手放开操纵器时,该操作装置能自动回复到停止位置。
  (4)双手操纵装置。这是两个手动操纵器同时动作的止一动操纵装置。只有两手同时
对操纵器作用,才能启动并保持机器或机器的一部分运转。
  (5)自动停机装置。当人或人体的某一部分超越安全限度,就使机器或其零部件停止运转(或保证其他安全状态)的装置。自动停机装置可以是机械驱动的,如触发线、可伸缩探头、压敏装置等;也可以是非机械驱动的,如光电装置、电容装置、超声装置等。
  (6)机械抑制装置。这是一种机械障碍(如楔、支柱、撑杆、止转棒等)装置。该装置靠其自身强度支撑在机构中,用来防止某种危险运动发生。
  (7)限制装置。这是防止机器或机器要素超过设计限度(如空间限度、速度限度、压力限度等)的装置。
  (8)有限运动控制装置,它也称为行程限制装置。只允许机器零部件在有限的行程内动作。在该控制装置有下一个分离动作前,机器零部件不能进一步运动。
  (9)排除装置。通过机械方式,在机器的危险行程期间,将处于危险中的人体部分从危险区排除的装置。
四、安全防护装置的选择
选择安全防护装置的型式应考虑所涉及的机械危险和其他非机械危险,根据运动件的性质和人员进入危险区的需要决定。对特定机器安全防护应根据对该机器的风险评价结果进行选择。
1.机械正常运行期间操作者不需要进入危险区的场合
  操作者不需要进入危险区的场合,应优先考虑选用固定式防护装置,包括进料、取料装置,辅助工作台,适当高度的栅栏及通道防护装置等。
2.机械正常运转时需要进入危险区的场合
  当操作者需要进入危险区的次数较多、经常开启固定防护装置会带来不便时,可考虑采用联锁装置、自动停机装置、可调防护装置、自动关闭防护装置、双手操纵装置、可控防护装置等。
3.对非运行状态等其他作业期间需进入危险区的场合
  对于机器的设定、示教、过程转换、查找故障、清理或维修等作业,防护装置必须移开或拆除,或安全装置功能受到抑制,可采用手动控制模式、止-动操纵装置或双手操纵装置、点动-有限运动操纵装置等。
  有些情况下,可能需要几个安全防护装置联合使用。

第四节 履行安全人机工程学原则
安全人机工程学是从安全角度出发,讨论人、机和人机相互关系的规律,运用系统工程的方法研究各要素之间的相互作用、相互影响以及它们之间的协调方式,通过设计使人一机系统的总体性能达到安全、准确、高效、舒适的目的。
  机械系统过程的任何阶段都必须有人参与,人始终起着主导作用,是最活跃、最难把握,同时也最容易受到伤害的。由于机械设计违反安全人机学原则导致的事故时有发生,据国外资料统计,生产中有 58%一 70%的事故是与忽视人的因素有关。因此,机械设计应考虑与人体有关的人体测量参数、人的感知特性、反应特性及人在劳动中的心理特征,以减少人为差错,最大限度地减轻体力、脑力消耗及精神紧张感。
1.忽略安全人机学可能产生的危险
  (1)由于生理影响产生的危险。不利于健康的操作姿势、用力过度或重复用力等体力消耗产生的疲劳所导致的危险。
  (2)由于心理-生理影响产生的危险。在对机器进行操作、监视或维护时,由于精神负担过重、缺乏思想准备以及过度紧张等原因,造成心理负担过重而导致的危险。
  (3)由于人的各种差错产生的危险。受到环境不利因素的干扰或由于人-机配合、协调不当,使人产生各种错觉而引起误操作所造成的危险。
2.机械设计中安全人机学的应用原则
  在机械设计中,根据安全人机学原则,通过减小操作者心理和生理的不利影响,协调好人、机的功能分配和相互作用来改善机器的操作性能和可靠性,从而减少机器使用各阶段的差错概率,以保障安全。机械设计时应考虑以下几个方面:
  (1)合理分配人机功能。在机械的整体设计阶段,要分析、比较人和机的各自特性,合理分配人机功能。在可能的条件下,尽量通过实现机械化、自动化,减少操作者干预或介入危险的机会。随着微电子技术的发展,人机功能分配出现向机器转移,人从直接劳动者向监控或监视转变的趋势,向安全化生产迈进。
  (2)适应人体特性。在确定机器的有关尺寸和运动时,应考虑人体测量参数、人的感知反应特性以及人在工作中的心理特征,避免干扰、紧张、生理或心理上的危险。
  (3)友好的人机界面设计。人机界面,即在机器上人、机进行信息交流和相互作用的界面。人、机相互作用的所有要素,如操纵器、信号装置和显示装置,都应使操作者和机器之间的相互作用尽可能清楚、明确,信息沟通快捷、顺畅。
  (4)作业空间的布置。这是指显示装置和操纵装置的位置,以及确定合适的作业面。它对操作者的心理和行为可产生直接影响。作业空间布置应遵从重要性原则、使用顺序原则、使用频率原则、使用功能原则。其中,重要性原则是第一位的,首先应考虑对安全关系重大的、对实现系统目标有重要影响的操纵器和显示器,即使使用频率不高,也要将其布置在操作者操作和视野的最佳位置,这样可以防止或减少因误判断、误操作而引起的意外伤害事故。
  显示装置、操纵装置,以及与人的劳动姿势有关的工作空间和操作行为等,是人机要求集中体现之处,应满足人体测量参数、人体的结构特性和机能特性、生理和心理条件,合乎卫生要求。

第五节 安全信息的使用
使用信息由文字、标记、信号、符号或图表组成,以单独或联合使用的形式,向使用者穿传递信息,用以指导使用者(专业或非专业)安全、合理、正确地使用机器。使用信息是机器的组成部分之一。
1.使用信息的一般要求
  (1)明确机器的预定用途。使用信息应具备保证安全和正确使用机器所需的各项说明;
  (2)规定和说明机器的合理使用方法。使用信息中应要求使用者按规定方法合理地使用机器,说明安全使用的程序和操作模式。对不按要求而采用其他方式操作机器的潜在风险,应提出适当的警告。
  (3)通知和警告遗留风险。遗留风险是指通过设计和采用安全防护技术都无效或不完全有效的那些风险。通过使用信息,将其通知和警告使用者,以便在使用阶段采用补救安全措施。
  (4)使用信息应贯穿机械使用的全过程。该过程包括运输、交付试验运转(装配、安装和调整)、使用(设定、示教或过程转换、运转、清理、查找故障和机器维修),如果需要的话还应包括解除指令、拆卸和报废处理在内的所有过程,都应提供必要的信息。这些使用信息在各阶段可以分开使用,也可以联合使用。
  (5)使用信息不可用于弥补设计缺陷。不能代替应该由设计来解决的安全问题,使用信息只起提醒和警告的作用,不能在实质意义上避免风险。
2.使用信息的类别
  (l)信号和警告装置;
  (2)标志、符号(象形自)、安全色和文字警告;
  (3)随机文件。
3.信息的使用根据
  (1)风险的大小和危险的性质。根据风险大小可依次采用安全色、安全标志、警告信号,直到警报器。
  (2)需要信息的时间。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,显示状态的信息应与机器运行同步出现,警告超载的信息应在接近额定值时提前发出,危险紧急状态的信息应及时,持续的时间应与危险存在的时间一致,信号的消失应随危险状态而定。
  (3)机器结构和操作的复杂程度。对于简单机器,一般只需提供有关标志和使用操作说明书;对于结构复杂的机器,特别是有一些危险性的大型设备,除了各种安全标志和使用说明书(或操作手册)外,还应配备有关负载安全的图表、运行状态信号,必要时应提供报警装置等。
  (4)视觉颜色与信息内容。红色表示禁止和停止,危险警报和要求立即处理的情况;红色闪光警告操作者状况紧急,应迅速采取行动;黄色提示注意和警告;绿色表示正常工作状态;蓝色表示需要执行的指令或必须遵守的规定。
4.使用信息的配置位置和形式
  (1)在机身上,可配置各种标志、信号、文字警告等;
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(2)随机文件,如可配置操作手册、说明书等;
  (3)其他方式。可根据需要,以适当的信息形式配置。
  对重要信息(如须给出的各种警告信息),应采用标准化用语。
一、标 志
标志也称标识、标记。它是用来说明机械或零部件的性能、规格和型号、技术参数或表达安全信息的标牌。
1.性能参数标志
  (1)机器标志(标牌)。该标志必须具有以下内容:制造厂的名称与地址;所属系列或型式;系列编号或制造日期(如有的话)等。
  (2)对机器安全使用的参数或认证标志。它包括:旋转件的限制最高转速;加工工件或工具的最大尺寸;可移动部分的质量(重量);防护装置的调整数据(对可调防护装置);检验频次等。认证标志是指证明某机械符合有关标准要求,并得到认证机构确认的符号标记,例如"EC"符号。
  (3)零件性能参数标记。对于机械上对安全有重要影响的、易损坏的零件(如钢丝虬砂轮等)必须有性能参数标记。
二.安全标志
  安全标志是由安全色、几何图形和图形符号构成,有时附以简短的文字警告说明,以表达特定安全信息为目的,并有规定的使用范围、颜色和形式。
安全标志的用途很广,如用于安全标志牌、交通标志牌、防护栏杆、机器上不准乱动的部位、紧急停止按钮、裸露齿轮的侧面、机械安全罩的内面、安全帽、起重机的吊钩滑轮架和支腿、行车道中线、坑池周围的警戒线、有碰撞可能的柱子或电线杆、梯子或楼梯的第一和最后的阶梯以及信号旗等。
  (1)安全标志的分类与功能。安全标志分为禁止标志、警告标志、指令标志和提示标志四类:
  ①禁止标志,表示不准或制止人们的某种行动;
  ②警告标志,使人们注意可能发生的危险;
  ③指令标志,表示必须遵守,用来强制或限制人们的行为;
  ④提示标志,示意目标地点或方向。
  (2)安全标志应遵守的原则:
  ①醒目清晰:一目了然,易从复杂背景中识别;符号的细节、线条之间易于区分。
  ②简单易辨;由尽可能少的关键要素构成,符号与符号之间易分辨,不致混淆。
  ③易懂易记:容易被人理解(即使是外国人或不识字的人),牢记不忘。
三.标志应满足的要求
  (1)含义明确无误。标志、符号和文字警告应明确无误,不使人费解或误会;使用容易理解的各种形象化的图形符号应优先于文字警告,文字警告应采用使用机器国家的语言;确定图形符号应做理解性测试,标志必须符合公认的标准。
  (2)内容具体且有针对性。符号或文字警告应表示危险类别,具体且有针对性,不能笼统写"危险"两字。例如,禁火、防爆的文字警告,或简要说明防止危险的措施(例如指示佩戴个人防护用品),或具体说明"严禁烟火"、"小心碰撞"等。
  (3)标志的设置位置。机械设备易发生危险的部位,必须有安全标志。标志牌应设置在醒目且与安全有关的地方,使人们看到后有足够的时间来注意它所表示的内容。不宜设在门、窗、架或可移动的物体上。
  (4)标志应清晰持久。直接印在机器上的信息标志应牢固,在机器的整个寿命期内都应保持颜色鲜明、清晰、持久。每年至少应检查一次,发现变形、破损或图形符号脱落及变色等影响效果的情况,应及时修整或更换。
四、随机文件
主要是指操作手册、使用说明书或其他文字说明(例如保修单等)。
l.随机文件应包括的内容
  机械设备必须有使用说明书等技术文件,说明书内容包括:安装、搬运、贮存、使用、维修和安全卫生等有关规定,应该在各个环节对遗留风险提出通知和警告,并给出对策、建议。
  (1)关于机器的运输、搬运和贮存的信息:机器的贮存条件和搬运要求;尺寸、质量、重心位置;搬运操作说明,如起吊设备施力点及吊装方式等。
  (2)关于机器自身安装和交付运行的信息:装配和安装条件;使用和维修需要的空间;允许的环境条件(如温度、湿度、振动、电磁辐射等);机器与动力源的连接说明(尤其是对于防止电的过载);机器及其附件清单、防护装置和安全装置的详细说明;电气装置的有关数据;全部应用范围(包括禁用范围)。
  (3)有关劳动安全卫生方面的信息:机器工作的负载图表(尤其是安全功能图解表示);产生的噪声、振动数据和由机器发出的射线、气体、蒸气及粉尘等数据;所用的消防装置型式;环境保护信息;证明机器符合有关强制性安全标准要求的正式证明文件。
  (4)有关机器使用操作的信息:手动操纵器的说明;对设定与调整的说明;停机的模式和方法(尤其是紧急停机);关于由某种应用或使用某些附件可能产生特殊风险的信息,以及应用所需的特定安全防护装置的信息;有关禁用信息;对故障的识别与位置确定、修理和调整后再启动的说明;关于无法由设计者通过采用安全措施消除的风险信息;关于可能发射或泄漏有害物质的警告;有关使用个人防护用品和所需提供培训的说明;紧急状态应急对策的建议等。
  (5)维修信息:检查的性质和频次;需要具有专门技术知识或特殊技能的维修人员或专家执行维修的说明;可由操作者进行维修的说明;提供便于维修人员执行维修任务(尤其是查找故障)的图样和图表;关于停止使用、拆卸和由于安全原因而报废的信息等。
2.对随机文件的要求
  (l)随机文件的载体。该载体一般是提供纸本印刷品,亦可同时可提供电子音像制品。文件要具有耐久性,能经受使用者频繁的拿取使用和翻看。
  (2)使用语言。该语言采用机器使用国家的官方语言;在少数民族地区使用的机器,其随机文件应使用民族语言书写,对多民族聚居的地区还应同时提供各民族语言的译文。
  (3)多种信息形式。该信息应尽可能做到图文并茂,注意给出相关的表图信息,插图和表格应按顺序编号。伴随的文字说明不应与插图和表格分离,采用字体的型式和大小应尽可能保证最好的清晰度,安全警告应使用相应的颜色、符号并加以强调,如急停手动操纵器用红色,以便引起注意并能迅速识别。
  (4)面向使用的有针对性。使用信息必须明确地与特定型号的机器相联系,而不是泛指某一类机器。面对所有合理的机器使用者,采用标准的术语和单位表达,对不常用的术语应给出明确的解释。若机器是由非专业人员使用,则应以容易理解并不发生误解的形式编写。

第六节 机械安全标准
安全标准是保护劳动者的安全健康的技术依据。世界上所有工业发达国家都非常重视产品的安全卫生问题,涉及安全卫生、环境保护的标准要求强制执行。一些国家还以法律的形式规定了产品设计的安全卫生要求。世界各国尤其是工业发达国家,都形成了较严格而完备的法规,如美国、日本、俄罗斯等国,都十分重视机械产品标准化工作,有关设备设计方面的安全卫生标准已系列化。随着国际贸易的发展和以经济为背景的国际市场竞争日益激烈,为避免国家之间和国家与地区间的立法差别,尽快消除国际范围内可能产生的机械产品贸易技术问题、各国都在考虑建立可以普遍接受的法规--标准体系。
  为了保障劳动者的生命安全和健康,满足生产设备安全生产的需要,提高我国工业产品在国际市场上的竞争能力,顺应国际上安全卫生标准化工作的发展形势,本着"基础标准、安全、卫生、环保标准优先采用国际标准"的原则,根据"国际标准中有关人身安全、卫生和环境保护等标准,要采取措施尽可能予以等效采用"的精神,全国机械安全标准化技术委员会初步制定出我国机械安全标准体系表,采用国际标准的划分方法,分为A,B,C三类。
  A类为机械安全基础标准。B类为安全通用标准,其中BI类为通用安全指标和有关安全原则类标准;BZ类为有关通用安全防护装置标准。C类为各专业机械安全标准。表示机械安全各类标准的组成及其相互关系的体系结构框图如图2-2所示:

          图2-2 机械安全标准体系
  保证人体的安全与健康是我们国家的一贯政策,国家标准化法明确规定:人身、财产安全的标准为强制性标准。我国各有关部门组织制定了一系列机械安全标准。据不完全统计,到1994年底,已有各类机械安全标准118个,对我国的生产安全工作起到了积极的推动作用。但也存在着各相关标准之间内容不协调的问题,与国际和发达国家的标准相比存在一定的差距。当务之急是应对已有的机械安全标准进行清理、复审、修订,尽快与国际标准接轨。
 楼主| 发表于 2011-1-2 15:26 | 显示全部楼层
 第一节 风险评价的程序
一、风险评价的基本概念
          任何利用机械进行的生产或服务活动都伴随着危险,都存在着可能酿成事故的风险。进行风险评价的目的是为了根据现实的各种约束,提出合理可行的消除危险或减小风险的安全措施,帮助工程技术人员设计、制造出安全的机器产品提供给市场,在机器的使用阶段最大限度地保护操作者,使机械系统达到可接受的最高安全水平。风险评价对减少事故的发生,特别是防止重大恶性事故的发生,有着非常重要的意义。
  这里所说的现实各种约束,是指现有科技和工艺水平决定的与机器有关的实际结构、材料和与使用有关的各种客观约束(例如,自动化程度,安全防护装置的结构等),与机器使用者有关的人的生理一心理和安全素质等条件限制的各种主观约束,以及从经济角度考虑的成本约束等。所谓最高安全水平是指在考虑现有客观和主观约束前提下,安全目标能够实现的水平。
  我国国家标准 GB 5083-1999《生产设备安全卫生设计总则》中规定,当安全技术措施与经济效益发生矛盾时,"应优先考虑安全卫生技术上的要求"。新设计的以及准备再次投产的机械设备,必须进行安全评价(即风险评价),确认潜在的或已发现的危险性,以便采取有效的安全措施。
1.风险
  风险是指在危险状态下,可能损伤或危害健康的概率和程度的综合。
2.风险评价
  风险评价是指为了选择适当的安全措施,对在危险状态下可能损伤或危害健康的概率和程度进行全面评价的过程。
3.机械风险评价
  机械风险评价是指以机械或机械系统为研究对象,用系统方式分析机器使用阶段可能产生的各种危险、一切可能的危险状态,以及在危险状态下可能发生损伤或危害健康的危险事件,并对危险事件的概率和程度进行全面评价的一系列逻辑步骤和选代过程。
4.风险要素
  与机械的特定状态或技术过程有关的风险由以下两个要素组合得出:
  (1)发生损伤或危害健康的概率。这种概率与人员暴露于危险中的频次和面临危险的持续时间有关,与危险事件出现的概率有关。
  (2)损伤或危害健康的可预见的最严重程度。这种严重程度有一定的随机性,与多种因素的综合影响和作用有关,这些因素如何影响和怎样作用具有很大的偶然性,难以预见。
  在进行风险评价时,应考虑出自每种可鉴别危险的损伤或对健康的危害的最严重程度,即使这种损伤或对健康的危害出现概率不高,也必须考虑。
二、风险评价的程序
风险评价的程序是根据机械使用的工艺过程、使用和产出的物质、操作条件等信息,与有关机械的设计、使用、伤害事故的知识和经验汇集到一起,对机器寿命周期内的各种风险进行评价的过程。风险评价程序可用图3-1所示的流程图加以说明。


          图3-1 安全风险评价的流程图
三、风险评价的两个阶段
整个风险评价过程可以分为风险分析和风险评定两个阶段。
1.风险分析
  风险分析包括确定机械限制范围,危险识别和风险要素认定(判断)三个步骤。风险分析提供风险评定所需要的信息。
2.风险评定
  风险评定是根据风险分析提供的信息,通过风险比较,对机械安全作出判断,确定机器是否需要减小风险或是否达到了安全目标。
  风险评价是一个迭代过程。经过评价,如果确认机器未达到预期的安全目标,存在需要减小的风险,则应提出安全对策建议,即通过选择相应的安全措施对机器设计方案进行改 进。当采用新的安全措施之后,还要针对改进后的机器再次进行风险分析,识别是否又产生 了新的附加危险。如果附加危险的确出现了,则应将这些危险列入危险识别步序清单中……通过不断反复进行这个迭代过程,使机器最终达到安全标准要求的目标。
四、编制风险评价报告
风险评价的结果应形成文件(文字材料、图表与数据),报告内容除了合同书、参加单位人员的资质文件外,还应包括以下内容:
  第一,评价依据,如法规、标准等文献;
  第二,评价机械的预期使用、技术标准规范和限制范围、操作程序和对人员的要求等;
  第三,识别预期使用中的危险、危险状态和危险事件的种类、原因和存在部位;
  第四,搜集的有关信息,例如事故,职业病历史,测试、统计数据,对类似机械进行风险评价获得的经验和教训等;
  第五,通过安全措施要达到的目标;
  第六,为消除危险或减小风险所实施的安全措施建议。
四、编制风险评价的方法和工具
风险评价是一个系统工程,参加评价的单位必须具有指定主管部门批准的资格,需要有资质人员参与的一定组织形式,经过确立项目、信息搜集、最终评价报告等一系列的运作过程。风险评价的质量直接关系机械产品的安全性,关系到机器使用者的劳动条件和生命安全。本书无意对风险评价整个组织系统工作做全面论述,仅对评价工作的方法和工具作一介绍。
1.风险评价的工作方法
  (1)跨职能小组。它包括领导、安全工程管理和技术、机械的产品设计和工艺设计、制造、维修、原材料采购、市场营销、财务、甚至机械产品的用户等各类人员,尤其是安全工程人员和用户的尽早参与有重要意义。多方面的人员组成风险评价跨职能小组,可以从不同的角度对产品的安全提出有益的建议,达到人力、信息、工具和方法,甚至知识和经验的高度集成,资源共享,避免走弯路。
  (2)并行工程。跨职能小组内有分工,各分工小组之间的工作程序可以并行展开,使评工作的一部分迭代过程可以重叠或同时进行。需要注意的是,并行工程不能省去评价程序工作中的任何环节,各分工小组的工作内容允许有交叉,但各自的职责要求必须明确,不得含糊,以免出现漏评价,特别要防止重大疏漏。
  (3)明确进度。为保证风险评价的质量,防止评价工作的随意性,评价工作一定要有明确的计划和进度目标要求(建立工作流程图),坚持阶段检查、评审和意见反馈,以便及时发现问题、协调关系、交流经验、避免失误,以利整个评价工作按时、按质完成。
2.机械风险评价的常用L具简介
  (1)安全检查表(SCL)。这是事先以机械设备和作业情况为分析对象,经过熟悉并富有安全技术和管理经验的人员的详尽分析和充分讨论,编制的一个表格(清单)。它列出检查部位、检查项目、检查要求、各项赋分标准、安全等级分值标准等内容。对系统进行评价时,对照安全检查表逐项检查、赋分,从而评价出机械系统的安全等级。
  (2)事故树分析(FTA)。事故的树形演绎分析法,是围绕一个特定的事故开始,层层分析其发生原因,把特定的事故和所有的各层原因(危险因素)之间用逻辑门符号连接成树状图形,再通过对事故树简化、计算达到分析、评价的目的。
  (3)作业条件(岗位)危险性评价法(格雷厄姆一金尼法)。将影响作业条件危险性的因素分为事故发生的可能性(L)、人员暴露于危险的频繁程度(E)和事故发生可能造成的后果(C)三个因素,由专家组成员按规定标准给这三个因素分别打分并取平均值,将三因素平均值的乘积D=L•E•C作为危险性分值(D),来评价作业条件(岗位)的危险性等级。D值越大,作业条件的危险性也越大,这是一种半定量的评价方法。
  (4)劳动卫生分级评价。目前已采用的劳动卫生分级评价方法有:职业性接触毒物危害程度分级、有毒作业分级、生产性粉尘作业危害程度分级、噪声作业分级、高温作业分级、低温作业分级、冷水作业分级、体力劳动强度分级及体力搬运重量限值等方法。
目前开发的风险评价方法很多,在此不-一列举,各种评价工具的原理、适用对象各有特点,可根据实际需要合理选用。

第二节 风险评价的信息
一、确定机械的限制范围
为了使风险评价尽可能准确反映机械安全的实际情况,必须掌握能说明问题的可靠数据和资料。最大限度地搜集、分析、研究这些数据和资料,是提高预评价精确度的基础。风险评价的信息应包括以下内容:
  第一,有关的法规、标准和规程;
  第二,机器的各种限制规范;
  第三,产品图样和说明机器特性的其他有关资料;
  第四,所有可能与操作者有关的操作模式和机器的使用等的详细说明;
  第五,有关的材料,包括机械组成材料、加工材料、燃料等的详细说明;
  第六,机器的运输、安装、试验、生产、拆卸和处置的说明;
  第七,机器可能的故障数据、易损零部件;
  第八,定量评价数据,包括零部件、系统和人的介入可靠性数据;
  第九,关于机器预定运行环境的信息(如温度、污染情况、电磁场等)。
  确定机械的限制范围是指根据供应商提供的信息,以及机械的设计结构(如设计图纸。计算分析报告等)与功能,对机器的合理使用要求等,从人和机两方面去界定的范围。这样才能使风险评价有针对性,从而保证信息的可靠性。
1.机械的限制
  作为评价对象的机械,是在有限范围内为一定的应用目的服务的,这就是机械的限制。机械的限制不同,存在的危险和涉及的人员不尽相同,则风险也不同。只有在确定机械限定范围内的风险评价,才能提高评价的准确性。
  (1)预定的使用限制。这是指机械是用来完成某种作业或是提供某种服务,作用对象的形态、物理化学特性、几何尺寸,使用的物料或燃料的数量和性质,以及机械的工作原理、使用方法和操作程序等。
  (2)使用范围。这是指机械的使用领域是生产性还是非生产性,是公共场所使用还是家用、娱乐健身,是供成人还是供儿童使用等全部使用范围。同样或类似的机械,使用的场合不同,服务的对象不同,其所遵从的标准则不同,则由此引起的
发表于 2011-1-3 10:54 | 显示全部楼层
相当详细!
发表于 2011-1-3 13:09 | 显示全部楼层
很好的资料,学习。
发表于 2011-1-3 13:47 | 显示全部楼层
值得学习,顶一下。
发表于 2011-1-4 11:39 | 显示全部楼层
楼主用心整理。不错
发表于 2011-1-25 13:56 | 显示全部楼层
  辛苦~~
发表于 2011-2-8 16:23 | 显示全部楼层
很有用的学习材料,谢谢分享、
发表于 2011-2-28 15:50 | 显示全部楼层
很详细!辛苦了,受教
发表于 2011-8-15 13:49 | 显示全部楼层
好像习昂 来mark一下
发表于 2011-8-30 14:49 | 显示全部楼层
多谢了
发表于 2011-9-12 19:13 | 显示全部楼层
多谢了!
发表于 2011-9-13 20:03 | 显示全部楼层
感谢分享!
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