機(jī)械安全設(shè)計(jì)與機(jī)器安全裝置

　　機(jī)械安全設(shè)計(jì)是指在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，從零件材料到零部件的合理形狀和相對(duì)位置，從限制操縱力、運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量和速度到減少噪聲和振動(dòng)，采用本質(zhì)安全技術(shù)與動(dòng)力源，應(yīng)用零部件間的強(qiáng)制機(jī)械作用原理，履行安全人機(jī)工程學(xué)原則等多項(xiàng)措施，通過(guò)選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，盡可能避免或減小危險(xiǎn)；也可以通過(guò)提高設(shè)備的可靠性、機(jī)械化或自動(dòng)化程度，以及采取在危險(xiǎn)區(qū)之外的調(diào)整、維修等措施，避免或減小危險(xiǎn)。
　　（一）本質(zhì)安全
　　本質(zhì)安全是通過(guò)機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來(lái)消除隱患的一種實(shí)現(xiàn)機(jī)械安全方法。
　?。?)采用本質(zhì)安全技術(shù)。 本質(zhì)安全技術(shù)是指利用該技術(shù)進(jìn)行機(jī)械預(yù)定功能的設(shè)計(jì)和制造，不需要采用其他安全防護(hù)措施，就可以在預(yù)定條件下執(zhí)行機(jī)械的預(yù)定功能時(shí)滿足機(jī)械自身的安全要求。包括：避免銳邊、尖角和凸出部分；保證足夠的安全距離；確定有關(guān)物理量的限值；使用本質(zhì)安全工藝過(guò)程和動(dòng)力源。
　　（2)限制機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械零件的機(jī)械應(yīng)力不超過(guò)許用值，并保證足夠的安全系數(shù)。
　　（3)材料和物質(zhì)的安全性。用以制造機(jī)械的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及人員的安全或健康。材料的力學(xué)特性，如抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、沖擊韌性、屈服極限等，應(yīng)能滿足執(zhí)行預(yù)定功能的載荷作用要求；材料應(yīng)能適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境條件，如有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力；材料應(yīng)具有均勻性，防止由于工藝設(shè)計(jì)不合理，使材料的金相組織不均勻而產(chǎn)生殘余應(yīng)力；同時(shí)，應(yīng)避免采用有毒的材料或物質(zhì)，應(yīng)能避免機(jī)械本身或由于使用某種材料而產(chǎn)生的氣體、液體、粉塵、蒸氣或其他物質(zhì)造成的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。
　?。?)履行安全人機(jī)工程學(xué)原則。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通過(guò)合理分配人機(jī)功能、適應(yīng)人體特性、人機(jī)界面設(shè)計(jì)，作業(yè)空間的布置等方面履行安全人機(jī)工程學(xué)原則，提高機(jī)械設(shè)備的操作性和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力降到最低，從而減小操作差錯(cuò)。
　　5)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的安全原則。機(jī)械在使用過(guò)程中，典型的危險(xiǎn)工況有：意外啟動(dòng)、速度變化失控、運(yùn)動(dòng)不能停止、運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件或工件脫落飛出、安全裝置的功能受阻等?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全地處理。
　　6)防止氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)。采用氣動(dòng)、液壓、熱能等裝置的機(jī)械，必須通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)避免由于這些能量意外釋放而帶來(lái)的各種潛在危害。
　　7)預(yù)防電氣危害。用電安全是機(jī)械安全的重要組成部分，機(jī)械中電氣部分應(yīng)符合有關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。預(yù)防電氣危害應(yīng)注意防止電擊、短路、過(guò)載和靜電。
　　設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮到提高設(shè)備的可靠性，降低故障率，以降低操作者查找故障和檢修設(shè)備的概率；還應(yīng)采用機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)，盡量使操作人員遠(yuǎn)離有危險(xiǎn)的場(chǎng)所；還應(yīng)考慮到調(diào)整、維修的安全，以減少操作者進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的需要。
　　［例題］機(jī)械在使用過(guò)程中，典型的危險(xiǎn)工況有( 　　)。
　　A．啟動(dòng)時(shí)間偏長(zhǎng)
　　B．安全裝置失效
　　C．配件或工件脫落飛出
　　D．運(yùn)動(dòng)不能停止或速度失控
　　E．意外啟動(dòng)
　　【答案】：BCDE
　　（二）失效安全
　　設(shè)計(jì)者應(yīng)該保證當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。相關(guān)裝置包括操作限制開關(guān)、限制不應(yīng)該發(fā)生的沖擊及運(yùn)動(dòng)的預(yù)設(shè)制動(dòng)裝置、設(shè)置把手和預(yù)防下落的裝置、失效安全的緊急開關(guān)等。
　　（三）定位安全
　　把機(jī)器的部件安置到不可能觸及的地點(diǎn)，通過(guò)定位達(dá)到安全。但設(shè)計(jì)者必須考慮到在正常情況下不會(huì)觸及到的危險(xiǎn)部件，而在某些情況下可能會(huì)接觸到，例如，登著梯子對(duì)機(jī)器進(jìn)行維修等情況。
　　（四）機(jī)器布置
　　車間合理的機(jī)器安全布局，可以使事故明顯減少。安全布局時(shí)要考慮如下因素：
　　(1)空間。便于操作、管理、維護(hù)、調(diào)試和清潔。
　　(2)照明。包括工作場(chǎng)所的通用照明(自然光及人工照明，但要防止炫目)和為操作機(jī)器而特需的照明。
　　(3)管、線布置。不要妨礙在機(jī)器附近的安全出入，避免磕絆，有足夠的上部空間。
　　(4)維護(hù)時(shí)的出入安全。
　　［例題］ 機(jī)械安全設(shè)計(jì)與機(jī)器安全裝置包括本質(zhì)安全、失效安全、定位安全、機(jī)器布置和機(jī)器安全防護(hù)裝置等項(xiàng)技術(shù)。每項(xiàng)技術(shù)又包含若干安全措施，設(shè)計(jì)中把機(jī)器的危險(xiǎn)部件安置到不可能觸及的位置的做法屬于（ ）技術(shù)。
　　A.失效安全
　　B.定位安全
　　C.機(jī)器布置
　　D.機(jī)器安全防護(hù)裝置
　　【答案】：B
　　（五）機(jī)器安全防護(hù)裝置
　　1.固定安全裝置
　　固定安全裝置是防止操作人員接觸機(jī)器危險(xiǎn)部件的固定安全裝置。該裝置能自動(dòng)地滿足機(jī)器運(yùn)行的環(huán)境及過(guò)程條件。裝置的有效性取決于其固定的方法和開口的尺寸，以及在其開啟后距危險(xiǎn)點(diǎn)應(yīng)有的距離。該安全裝置只有用改錐、扳手等專用工具才能拆卸。
　　2.聯(lián)鎖安全裝置
　　聯(lián)鎖安全裝置的基本原理：只有當(dāng)安全裝置關(guān)合時(shí)，機(jī)器才能運(yùn)轉(zhuǎn)；而只有當(dāng)機(jī)器的危險(xiǎn)部件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，安全裝置才能開啟。連鎖安全裝置可采取機(jī)械的、電氣的、液壓的、氣動(dòng)的或組合的形式。在設(shè)計(jì)連鎖裝置時(shí)，必須使其在發(fā)生任何故障時(shí)，都不使人員暴露在危險(xiǎn)之中。例如，利用光電作用，人手進(jìn)入沖壓危險(xiǎn)區(qū)，沖壓動(dòng)作立即停止。
　　3)控制安全裝置
　　為使機(jī)器能迅速地停止運(yùn)動(dòng)，可以使用控制裝置。控制裝置的原理是，只有當(dāng)控制裝置完全閉合時(shí)，機(jī)器才能開動(dòng)。當(dāng)操作者接通控制裝置后，機(jī)器的運(yùn)行程序才開始工作；如果控制裝置斷開，機(jī)器的運(yùn)動(dòng)就會(huì)迅速停止或者反轉(zhuǎn)。通常在一個(gè)控制系統(tǒng)中，控制裝置在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)鎖定在閉合的狀態(tài)。
　　4.自動(dòng)安全裝置
　　自動(dòng)安全裝置的機(jī)制是把暴露在危險(xiǎn)中的人體從危險(xiǎn)區(qū)域中移開。它只能使用在有足夠的時(shí)間來(lái)完成這樣的動(dòng)作而不會(huì)導(dǎo)致傷害的環(huán)境下，因此，僅限于在低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)器上采用。
　　5.隔離安全裝置
　　隔離安全裝置是一種阻止身體的任何部分靠近危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)施，例如固定的柵欄等。
　　6.可調(diào)安全裝置
　　在無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行隔離的情況下，可以使用部分可調(diào)的固定安全裝置。這種安全裝置的保護(hù)作用取決于操作者的使用和對(duì)安全裝置正確的調(diào)節(jié)以及合理的維護(hù)。
　　7.自動(dòng)調(diào)節(jié)安全裝置
　　自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置由于工件的運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)開啟，當(dāng)操作完畢后又回到關(guān)閉的狀態(tài)。
　　8.跳閘安全裝置
　　跳閘安全裝置的作用，是在操作到危險(xiǎn)點(diǎn)之前，自動(dòng)使機(jī)器停止或反向運(yùn)動(dòng)。該類裝置依賴于敏感的跳閘機(jī)構(gòu)，同時(shí)也有賴于機(jī)器能夠迅速停止(使用剎車裝置可能做到這一點(diǎn))。
　　9.雙手控制安全裝置
　　這種裝置迫使操縱者應(yīng)用兩只手來(lái)操縱控制器。它僅能對(duì)操作者提供保護(hù)。