第一节　机械安全基础知识

　　一、机械基本概念

　　机械是由若干个零、部件连接构成，至少有一个零、部件是可运动的，并配备或预定配备动力系统，是具有特定应用目的的组合。

　　机械安全是指在机械生命周期所有阶段，按规定的预定使用条件执行其功能的安全。

　　①风险减小：符合法律法规要求、考虑现有技术水平;

　　②生命周期：运输、安装、调整、维修、拆卸、停用及报废;

　　③安全保证：物的安全状态、人的安全行为、人-机和谐关系;

　　二、机械分类

　　按照机械的使用用途，可以将机械大致分为10类：

　　1.动力机械(原动机)：电动机、内燃机、蒸汽机以及在无电源的地方使用的联合动力装置;

　　2.金属切削机械：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、拉床、电加工机床、锻床、其他机床;

　　3.金属成型机械：锻压机械、铸造机械;

　　4.交通运输机械：汽车、火车、船舶、飞机;

　　5.起重运输机械：起重机、运输机、升降机、卷扬机;

　　6.工程机械：挖掘机、铲运机、工程起重机、压实机、打桩机、钢筋切割机、混凝土搅拌机、路面机、凿岩机、线路工程机械、其他专用工程机械;

　　7.农业机械：拖拉机、林业、牧业、渔业机械;

　　8.通用机械：泵、风机、压缩机、阀门、真空设备、分离机械、变速机、干燥设备、气体净化设备;

　　9.轻工机械：纺织、食品加工、印刷、制药、造纸机械;

　　10.专用机械：冶金、采煤、化工、石油机械;

　　三、机械使用过程中的危险有害因素

　　(一)机械性危险

　　致伤物通过机械运动作用于人体，致使人体组织或机能被破坏;

　　产生机械性危害的条件因素主要有：

　　(1)形状或表面特性：锐边、尖角、粗糙或光滑表面;

　　(2)相对位置：挤压、剪切、缠绕区域的相对位置;

　　(3)动能：零部件因运动松动、脱落、折断、碎裂、甩出;

　　(4)势能：人或物的重力势能或物在特定条件的弹性势能;

　　【注】高处作业跌落属于机械性危险的特殊类型(复合钝器伤)

　　(5)质量和稳定性：抗倾翻性或移动机器防风抗滑的稳定性;

　　(6)机械强度不够导致的断裂或破裂;

　　(7)料堆坍塌、土岩滑动造成掩埋所致的窒息危险;

　　【注】机械性窒息是机械暴力引起呼吸障碍，导致氧气吸入减少或停止，二氧化碳在体内滞留，大多数情况为外窒息;

　　【例如】中毒窒息、电击窒息、疾病窒息均不属于机械性窒息;

　　(二)非机械性危险

　　(1)电气危险：触电(电击、电伤)，静电危险;

　　(2)危险温度：高温灼烫烫伤、低温冷冻冻伤;

　　(3)噪声危险：机械噪声、动力噪声、电磁噪声;

　　(4)振动危险：局部振动、全身振动;

　　【注】振动多因时间累积造成的生理性伤害，不属于机械危险。

　　(5)辐射危险：电离辐射(X射线)、非电离辐射(红外光);

　　(6)材料和物质产生的危险：酸、碱、毒、粉尘、易燃爆;

　　(7)未履行安全人机工程学原则而产生的危险：外界环境等;

　　四、机械危险部位及其安全防护措施

　　运动部分是最危险的，机械加工设备的加工区也是危险部位。

　　(一)转动的危险部位及其防护

　　(1)转动轴(无凸起部分)：

　　在光轴的暴露部分安装一个松散的、与轴具有12mm净距的护套来对其进行防护，护套和轴可以相互滑动。

　　【问题思考】可否使光轴表面足够光滑，防止卷入缠绕伤害?

　　(2)转动轴(有凸起部分)：

　　具有凸起物的旋转轴应利用固定式防护罩进行全面封闭;

　　(3)对旋式轧辊：

　　为防止可能被卷入的危险，一般采用钳型防护罩进行防护;

　　【问题思考】可否以增大轧辊的间距，防止卷入伤害?

　　(4)牵引辊

　　装设钳型条，减少间隙提供保护，通过开口便于材料的输送;

　　(5)辊式输送机

　　应在驱动轴的下游安装防护罩，被驱动轴下游无需装防护罩;

　　【问题思考】是否应在所有能转动的轴下游侧安装防护罩?

　　(6)轴流风扇(机)：

　　①安装在通风管道内部的轴流风扇(机)将不存在危险;

　　②开放式叶片防护网应能保证空气流通及防止手指接近叶片;

　　(7)径流通风机：

　　①安装在通风管道内部的风机不存在危险;

　　②进风口应被一定长度导管保护，入口覆盖防护网，导管长度和网孔尺寸能防止手指和手臂接近转动的叶片;

　　(8)啮合齿轮：

　　齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置。

　　①防护装置材料可用钢板或铸造箱体，坚固牢靠，无振动;

　　②外壳不应有尖角和锐利部分，应便于开启进行维护保养;

　　③防护罩内壁应涂红色，最好装设电气联锁装置进行保护;

　　(9)旋转的有辐轮：

　　有辐轮属于转动轴时，利用金属盘片填充有辐轮提供保护，也可在手轮上安装弹簧离合器，使轴能够自由转动;

　　(10)砂轮机：

　　除磨削区域附近，均应加以密闭提供保护，在其防护罩上应标出砂轮旋转的方向和最高线速度等技术参数;

　　(11)旋转的刀具：

　　①手工送料，应减少刀刃暴露，使用背板进行保护;

　　②需拆卸刀片时，应使用特殊的卡具和手套提供保护;

　　(二)直线运动的危险部位

　　(1)切割刀刃：

　　暴露部分尽可能少，对刀具维护时，需提供特殊的卡具;

　　(2)砂带机：

　　砂带应该向远离操作者的方向运动，具有止逆装置，靠近操作人员的端部应进行防护;

　　(3)机械工作台和滑枕：

　　运动平板(滑枕)达到极限位置时，平板(滑枕)的端面距离和固定结构的间距不能小于500mm;

　　(4)配重块：

　　应对其全行程加以封闭，直到地面或机械的固定配件处;

　　(5)带锯机：

　　可调防护装置应装在带锯机上，切割区裸露，其他区域应封闭;

　　(6)冲压机和铆接机：

　　需提供能够感知手指存在的特殊失误防护装置;

　　(7)剪刀式升降机：

　　①主要危险在于邻近的工作平台和底座边缘形成的剪切;

　　②维护时主要危险在于剪刀结构的意外闭合;

　　【问题思考】针对上述两种危险可采取什么措施进行防护?

　　(三)转动和直线运动的危险部位

　　(1)齿条和齿轮：

　　应利用固定式防护罩将齿条和齿轮全部封闭起来;

　　(2)输送链和链轮

　　应能防止接近链轮的锯齿和输送链进入到链轮部位;

　　(3)皮带传动：

　　皮带的接头处和皮带进入皮带轮位置是最危险的部位;

　　①皮带传动精度较齿轮机构和链轮机构较差;

　　②皮带驱动过程中会因摩擦生热;

　　③皮带打滑可以起到过载保护作用;

　　④易产生摩擦起静电，不适用易燃易爆场所;

　　⑤需控制静电电荷环境宜选用三角皮带传动系统;

　　皮带皮带传动装置的防护罩可以采用金属骨架的防护网;

　　【注】即可起到散热作用，又可防护手指不触及皮带;

　　皮带机构防护机构的设置：

　　距离地面2m以上应加设防护的情况：

　　皮带轮中心距3m以上，宽度15cm以上，转速9m/min以上;

　　五、实现机械安全的途径与对策措施

　　机械设备安全包括机械产品的安全和机械使用的安全两方面;

　　应考虑机器正常工作状态、非正常状态和一切可能的其他状态;

　　①正常作业状态：必须具备运动要素，且不可避免;

　　②非正常状态：故障、检修、保养、停止运作的静置状态;

　　【实现机械设备安全的基本途径】

　　①选用适当的设计结构，避免或减少风险;

　　②减少对操作者涉入危险区的需要;

　　【消除或减小风险的“三步法”】

　　第一步：本质安全设计措施

　　又称直接安全技术措施，是风险减小的第一步，最重要的一步;

　　第二步：安全防护或补充保护措施

　　又称间接安全技术措施，在本质安全不足以减小风险时的补充;

　　第三步：使用信息(提示性安全技术措施)

　　综上所述，决定机械产品安全性的关键是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减小风险;

　　(一)采用本质安全技术

　　本质安全技术是指通过改变机器设计或工作特性，来消除危险或减小与危险相关的风险的保护措施。

　　1.合理的结构型式

　　(1)机器零部件形状：不影响预定的使用功能;

　　(2)运动机械部件相对位置设计：满足安全距离的原则;

　　(3)足够的稳定性：底座几何形状及重量分布、振动或重心摆动和倾覆力矩、支撑面特征;

　　2.限制机械应力以保证足够的抗破坏能力

　　(1)专业符合性要求：性能数据、设计规程、计算方法等;

　　(2)足够的抗破坏能力：受力零件应保证足够安全系数;

　　【例如】应满足强度、刚度、抗疲劳性和构件稳定性的要求。

　　(3)连接紧固可靠：保证连接强度、配合精度和密封要求;

　　(4)防止超载应力：预先采用“薄弱环节”预防超载;

　　【例如】采用易熔塞、限压阀、断路器等限制超载应力。

　　(5)良好的平衡和稳定性：

　　【例如】材料的均匀性和回转精度、机械的抗倾覆和防风抗滑。

　　3.使用本质安全的工艺过程和动力源

　　(1)爆炸环境中的动力源

　　【例如】采用全气动或液压控制，或“本质安全”电气装置。

　　【问题思考】本质安全型电气装置使用的一定是安全电压?

　　(2)采用安全的电源

　　(3)防止与能量形式有关的潜在危险