机械安全专集Word下载.docx

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式中:

[σ]--砂轮的许用单向抗拉强度，Pa；

　　σθm--砂轮的平均切向正应力，Pa；

　　[v]--砂轮的安全速度，m/s。

二、简答题

1、机械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。

2、机械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。

3、有机械产生的危险有哪些

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。

4、机械危险的主要伤害形式和机理

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。

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。

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。

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。

5、机械安全的基本要求

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。

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。

6、实现机械安全的措施

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。

7、机械设计与制造的本质安全措施

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