第一章機械安全技術

　　第一節機械行業安全概要

　　機械是機器與機構的總稱，是由若干相互聯系的零部件按一定規律裝配起來，能夠完成一定功能的裝置。一般機械裝置由電氣元件實現自動控制，很多機械裝置采用電力拖動。

　　機械在給人們帶來高效、快捷和方便的同時，在其制造及運行、使用過程中，也會帶來撞擊、擠壓、切割等機械傷害和觸電、噪聲、高溫等非機械危害。

　　一、機械產品主要類別

　　機械設備種類繁多，由驅動裝置、變速裝置、傳動裝置、工作裝置、制動裝置、防護裝置、潤滑系統和冷卻系統等部分組成，主要產品包含以下12類。

　�。�1）農業機械：拖拉機、播種機、收割機械等。

　�。�2）重型礦山機械：冶金機械、礦山機械、起重機械、裝卸機械、工礦車輛、水泥設備等。

　�。�3）工程機械：叉車、鏟土運輸機械、壓實機械、混凝土機械等。

　　（4）石油化工通用機械：石油鉆采機械、煉油機械、化工機械、泵、風機、閥門、氣體壓縮機、制冷空調機械、造紙機械、印刷機械、塑料加工機械、制藥機械等。

　�。�5）電工機械：發電機械、變壓器、電動機、高低壓開關、電焊機、家用電器等。

　�。�6）機床：金屬切削機床、鍛壓機械、鑄造機械、木工機械等。

　�。�7）汽車：載貨汽車、公路客車、轎車、改裝汽車、摩托車等。

　　（8）儀器儀表：自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器、成份分析儀、汽車儀器儀表、電料裝備、電教設備、照相機等。

　�。�9）基礎機械：軸承、液壓件、密封件、粉末冶金制品、標準緊固件、工業鏈條、齒輪、模具等。

　�。�10）包裝機械：包裝機、裝箱機、輸送機等。

　�。�11）環保機械：水污染防治設備、大氣污染防治設備、固體廢物處理設備等。

　�。�12）其他機械。

　　二、機械設備的危險部位及防護對策

　�。ㄒ唬�機械設備的危險部位

　　（1）旋轉部件和成切線運動部件間的咬合處，如動力傳輸皮帶和皮帶輪、鏈條和鏈輪、齒條和齒輪等。

　�。�2）旋轉的軸，包括連接器、心軸、卡盤、絲杠和桿等。

　�。�3）旋轉的凸塊和孔處，含有凸塊或空洞的旋轉部件是很危險的，如風扇葉、凸輪、飛輪等。

　�。�4）對向旋轉部件的咬合處，如齒輪、混合輥等。

　�。�5）旋轉部件和固定部件的咬合處，如輻條手輪或飛輪和機床床身、旋轉攪拌機和無防護開口外殼攪拌裝置。

　�。�6）接近類型，如鍛錘的錘體、動力壓力機的滑枕等。

　　（7）通過類型，如金屬刨床的工作臺及其床身、剪切機的刀刃等。

　　（8）單向滑動部件，如帶鋸邊緣的齒、砂帶磨光機的研磨顆粒、凸式運動帶等。

　�。�9）旋轉部件與滑動部件之間，如某些平板印刷機面上的機構、紡織機床等。

　�。ǘ�）機械傳動機構安全防護對策

　　機床上常見的傳動機構有齒輪嚙合機構、皮帶傳動機構、聯軸器等。這些機構高速旋轉著，人體某一部位有可能被帶進去而造成傷害事故，因而有必要把傳動機構危險部位加以防護，以保護操作者的安全。

　　為了保證機械設備的安全運行和操作人員的安全和健康，所采取的安全技術措施一般可分為直接、間接和指導性三類。

　　直接安全技術措施是在設計機器時，考慮消除機器本身的不安全因素；

　　間接安全技術措施時在機械設備上采用和安裝各種安全防護裝置，克服在使用過程中產生的不安全因素；

　　指導性安全措施制定機器安裝、使用、維修的安全規定及設置標志，以提示或指導操作程序，從而保證作業安全。

　　1.齒輪傳動的安全防護

　　齒輪傳動機構必須裝置全封閉的防護裝置，機器外部絕不允許有裸露的嚙合齒輪。防護裝置的材料可用鋼板或鑄造箱體，必須堅固可靠，保證在機器運行過程中不發生振動。

　　2.皮帶傳動的安全防護

　　皮帶傳動摩擦后易產生靜電放電現象，因此不適用于容易發生燃燒或爆炸的場所，同時，皮帶傳動機構的危險部分是皮帶接頭處、皮帶進入皮帶輪的地方，應加以防護。防護罩可采用金屬骨架的防護網，將皮帶全部遮蓋起來或采用防護欄桿防護，與皮帶的距離不應小于50，設計應合理，不影響機器的運行。

　　3.聯軸器等的安全防護

　　一切突出于軸面而不平滑的物件均增加了軸的危險性。聯軸器上突出的螺釘、銷、鍵等均可能給人們帶來傷害。因此，對聯軸器的安全要求是沒有突出的部分，即采用安全聯軸器。或者對聯軸器上的鍵及固定螺釘加以防護，如按照“Ω”型防護罩，或者采用沉頭螺釘，使之不突出于軸面，但增設防護裝置是最有效、最安全的方法。

　　三、機械傷害類型及預防對策

　�。ㄒ唬�機械傷害類型

　　機械裝置在正常工作狀態、非正常工作狀態乃至非工作狀態都存在危險性。機械在完成預定功能的正常工作狀態下，存在著不可避免但卻是執行預定功能所必須具備的運動要素，有可能造成傷害。

　　機械裝置的非正常工作狀態是指在機械運轉過程中，由于各種原因引起的意外狀態，包括故障狀態和檢修保養狀態。設備的故障，不僅可能造成局部或整機的停轉，還可能對人員構成危險，如電氣開關故障會產生機械不能停機的危險，砂輪片破損會導致砂輪飛出造成物體打擊，速度或壓力控制系統出現故障會導致速度壓力失控的危險等。

　　機械裝置的非工作狀態時機械停止運轉時的靜止狀態。在正常情況下，非工作狀態的機械基本是安全的，但不排除發生事故的可能性，如由于環境照度不夠而導致人員發生碰撞，室外機械在風力作用下滑移或傾翻，結構垮塌等。

　　在機械行業，存在以下主要危險和危害因素：

　�。�1）物體打擊

　�。�2）車輛傷害

　　（3）機械傷害

　�。�4）起重傷害

　�。�5）觸電

　　（6）灼燙

　�。�7）火災

　�。�8）高處墜落

　�。�9）坍塌

　　（10）火藥爆炸

　�。�11）化學性爆炸

　　（12）物理性爆炸

　�。�13）中毒和窒息

　�。�14）其他傷害

　　（二）機械傷害預防對策措施

　　機械危害的風險大小除取決于機器的類型、用途、使用方法和人員的知識、技能、工作態度等因素外，還與人們對危險的了解程度和所采取的措施有關。正確判斷什么事危險和什么時候會發生危險是十分重要的。預防機械傷害包括兩個方面的對策。

　　1．實現機械本質安全

　�。�1）消除產生危險的原因

　�。�2）減少或消除接觸機械的危險部件的次數。

　�。�3）使人們難以接近機械的危險部位（或提供安全裝置，使得接近這些部位不會導致傷害）。

　　（4）提供保護裝置或者個人防護裝備。

　　2．保護操作者和有關人員安全

　�。�1）通過培訓，提高人們辨別危險的能力。

　�。�2）通過對機器的重新設計，使危險部位更加醒目，或者使用警示標志。

　　（3）通過培訓，提高避免傷害的能力。

　�。�4）采取必要的行動增強避免傷害的自覺性。

　�。ㄈ�）通用安全設施的技術要求

　　1．安全設施設計要素

　　設計安全裝置時，應把人機學的因素考慮在內。疲勞時導致事故發生的一個重要因素，設計者應考慮下面幾個因素，使人的疲勞降低到最小的程度，使操作人員健康舒適地進行勞動。

　　（1）合理布置各種控制操作裝置。

　�。�2）正確選擇工作平臺的位置和高度。

　　（3）提供座椅。

　�。�4）出入作業地點應方便。

　　在無法用設計來做到本質安全時，為了消除危險，應使用安全裝置。設置安全裝置，應考慮的因素主要有：

　�。�1）強度、剛度、穩定性和耐久性。

　�。�2）對機器可靠性的影響，例如固定的安全裝置有可能使機器過熱。

　�。�3）可視性（從操作機安全的角度來看，需要機器的危險部位有良好的可見性）。

　　（4）對其他危險的控制，例如選擇特殊的材料來控制噪聲的強度。

　　2．機械安全防護裝置的一般要求

　�。�1）安全防護裝置應結構簡單、布局合理，不得有銳利的邊緣和突緣。

　�。�2）安全防護裝置應具有足夠的可靠性，在規定的壽命期限內有足夠的強度、剛度、穩定性、耐腐蝕性、抗疲勞性、以確保安全。

　�。�3）安全防護裝置應與設備運轉聯鎖，保證安全防護裝置未起作用之前，設備不能運轉，安全防護罩、屏、欄的材料及其至運轉部件的距離，應符合《機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置設計與制造一般要求》（GB/T8196——2008）的規定。

　　（4）光電式、感應式等安全防護裝置應設置自身出現故障的報警裝置。

　�。�5）緊急停車開關應保證瞬時動作時，能終止設備的一切運動；對有慣性運動的設備，緊急停車開關應與制動器或離合器聯鎖，以保證迅速終止運行；緊急停車開關的形狀應區別于一般開關，顏色為紅色；緊急停車開關的布置應保證操作人員易于觸及，不發生危險；設備由緊急停車開關停止運行后，必須按啟動順序重新啟動才能重新運轉。

　　四、機械安全設計與機器安全裝置

　　機械安全設計是指機械設計階段，從零部件材料到零部件的合理形狀和相對位置，限制操縱力、運動件的質量和速度到減少噪聲和振動，采用本質安全技術與動力源，應用零部件間的強制機械作用原理，履行安全人機工程學原則等多項措施，通過選用適當的設計結構，盡可能避免或減小危險。也可以通過提高設備的可靠性、機械化或自動化程度，以及采取在危險區之外的調整、維修等措施，避免或減小危險。

　�。ㄒ唬┍举|安全

　　本質安全是通過機械的設計者，在設計階段采取措施來消除隱患的一種實現人機安全的方法。

　�。�1）采用本質安全技術。本質安全技術是指利用該技術進行機械預定功能的設計和制造，不需要采用其他安全防護措施，就可以在預定條件下執行機械的預定功能時滿足機械自身的安全要求。

　　（2）限制機械應力。機械零件的機械應力不超過許用值，并保證足夠的安全系數。

　�。�3）提交材料和物質的安全性。用以制造機器的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及人員的安全或健康。

　�。�4）履行安全人機工程學原則。在機械設計，通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設計、作業空間的布置等方面履行安全人機工程學原則，提高機械設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。

　�。�5）設計控制系統的安全原則。

　　（6）防止氣動和液壓系統的危險。

　　（7）預防電氣危害。

　�。ǘ�）失效安全

　　設計者應該保證當機器發生故障時不出危險。相關裝置包括操作限制開關、限制不應該發生的沖擊及運動的預設制動裝置、設置把手和預防下落的裝置、失效安全的緊急開關等。

　�。ㄈ�）定位安全

　　把機器的部件安置到不可能觸及的地點，通過定位達到安全。

　�。ㄋ模�機器布置

　　車間合理的機器布局可以使事故明顯減少。

　�。ㄎ澹�機器安全保護裝置

　　1.固定安全保護裝置

　　固定安全保護裝置是防止操作人員接觸機器危險部件的固定的安全裝置。

　　2.聯鎖安全裝置

　　聯鎖安全裝置的基本原理：只有安全裝置關合時，機器才能運轉；而只有機器的危險部件停止運動時，安全裝置才能開啟。

　　3.控制安全裝置

　　為使機器能迅速地停止運動，可以使用控制裝置。控制裝置的原理是：只有控制裝置安全閉合時，機器才能開啟。當操作人員接通控制裝置后，機器的運行程序才開始工作；如果控制裝置斷開，機器的運動就會迅速停止或者反轉。

　　4.自動安全裝置

　　自動安全裝置的機制是把暴露在危險中的人體從危險區域中移開，僅限于在低速運動的機器上采用。

　　5.隔離安全裝置

　　隔離安全裝置時一種阻止身體的任何部位靠近危險區域的設施，例如固定的柵欄等。

　　6.可調安全裝置

　　在無法實現對危險區域進行隔離的情況下，可以使用部分可調的安全裝置。只要準確使用、正確調節以及合理維護，即能起到保護操作者的作用。

　　7.自動調節安全裝置

　　自動調節裝置由于工作的運動而自動開啟，當操作完畢后又回到關閉狀態。

　　8.跳閘安全裝置

　　跳閘安全裝置的作用是在操作到危險點之前，自動使機器停止或反向運動。該類裝置依賴于敏感的跳閘機構，同時也有賴于機器能夠迅速停止（使用剎車裝置可以做到這一點）。

　　9.雙手控制安全裝置

　　這種裝置迫使操作者應用兩只手來操作控制器，它僅能對操作者提供保護。

　　第二節機械的特性

　　一、機械安全的定義及特性

　　（一）機械安全定義

　　從安全人機學的角度考慮，機械安全是指機器在預定使用條件下執行其功能和在對其進行運輸、安裝、調試、運行、維修、拆卸和處理時，不至對操作者造成損傷或危害其健康的能力。

　　它主要包括兩個方面的內容。首先是在機械產品預定使用期間執行預定功能和在可預見的誤用時，不會給人身帶來傷害；其次是機械產品在整個壽命周期內，發生可預見的非正常情況下的任何風險事故時機器是安全的。

　　（二）機械安全特性

　　1.系統性

　　現代機械的安全應建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環境學、勞動衛生、計算機等科學技術基礎上，并綜合與系統地運用這些科學技術。

　　2.防護性

　　通過針對機械危險的智能設計，應使機器在整個壽命周期內發揮預訂功能，包括誤操作時機器和人身均安全，使人對勞動環境、勞動內容和主動地位的保障得到不斷改善。

　　3.友善性

機械安全設計涉及到人和人所控制的機器，它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性，充分