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1、第三节 机械安全防护装置的设计,安全防护是指采用特定的技术手段，防止人们遭受不能由设计适当避免或充分限制的各种危险的安全措施。 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。,Page 1,一、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
2、伤害风险的单一装置或与防护装置联用的保护装置。,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
3、、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,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。 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。 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。常见的有可调式和联锁式防护装置。 可调式防护装置。 联锁防护装置。,3防护装置的安全技术要求,（1）固定防护装置应
4、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。,防护罩,机械设备最常用且安装在设备上的安全装置用
5、于高速运转的传动机构和加工区的保护一般采用金属网状结构，个别危险部位采用金属板结构的防护罩,Page 7,防护罩,对机械设备安全防护罩的技术要求(1)、只要操作工可能触及到的活动部件，在防护罩没闭合前，活动部件就不能运转。(2)、采用固定防护罩时，操作工触及不到运转中的活动部件。(3)、防护罩与活动部件问有足够的间隙，避免防护罩和活动部件之间的任何接触。(4)、防护罩应牢固地固定在设备或基础上，拆卸、调节时必须使用工具。(5)、开启式防护罩打开时或一部分失灵时，应使活动部件不能运转或运转中的部件停止运动。,Page 8,防护罩,对机械设备安全防护罩的技术要求(6)、使用的防护罩不允许给生产场所
6、带来新的危险。(7)、不影响操作。在正常操作或维护保养时不需拆卸防护罩。(8)、防护罩必须坚固可靠，以避免与活动部件接触造成损坏和工件飞脱造成伤害(9)、一般防护罩不准脚踏和站立；必须作平台或阶梯时，应能承受1500N的垂直力，并采取防滑措施。,Page 9,防护罩的形式,（1）固定式防护罩 适用于不需调节和维修的传动机构、运动部件。如自动加料、出料口或有安全开口的加工区。（2）可动式防护罩 适用于需经常进行调整和维修的传动机构、运动部件及其加工区。,Page 10,（3）联琐式防护罩 用机械、电气或液压的方式与机械操纵联锁，是配备联锁装置的可动式防护罩，一旦打开护罩，机械系统立即停止运动绞链
7、式滑动式可拆式机构必须可靠抗干扰（4）可调节防护罩 可依据工作需要，可调整尺寸、高低的防护罩调节后不应松脱,Page 11,防护屏,防护屏 的作用用于防止人体任何部位进入危险区而设置的隔离装置在生产场所防止人体受到机械伤害、灼烫、触电等危险不适于对电磁辐射、微波、噪声等有害因素的防护。,防护屏分类,遮挡肢体伸往危险源遮挡危险源向外投射致害,防护屏要求,（1）一般用金属材料制成，应有足够的强度，若满足防护要求，可用其它替代材料。（2）最小安全距离应按照有关规定（3）表面不可有易伤害人体的毛剌和尖角（4）布局、结构应合理，便于检维修，必要时开设出入口配置联锁装置,安全装置,安全装置通过自身的结构功
8、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、安全装置的类别,安全装置的分类 按功能分安全保护装置安全控制装置,Page 16,安全保护装置,防止机械危险部位引起伤害一旦操作者进入危险工作状态，能直接对其进行人身安全保护配备在生产设备上保障人员和设备安全的附属装置,安全控制装置,本身并不直接参与人身保护动作一旦人员进入危险区，控制装置对制动器进行控制，使机械停止运转控制装置本身创造人手不可进入危险区的条件 如双手操纵装置,1、安全装置的类别,1）连续检查和自动控制装置这是指监测器和控制系统相结合的装置，用来
9、保持预定的安全水平。监测与控制系统相结合保持预定的安全水平当检测参数超过设定时，自控装置的执行机构作用以降低系统的危险水平设有报警系统,Page 19,1、安全装置的类别,连锁安全装置连锁安全装置的基本原理：只有当安全装置关合时，机器才能运转；而只有当机器的危险部件停止运动时，安全装置才能开启。连锁安全装置可采取机械的、电气的、液压的、气动的或组合的形式。在设计连锁装置时，必须使其在发生任何故障时，都不使人员暴露在危险之中。,Page 20,连锁安全装置的种类,（1）手动联锁开关或阀联锁开关（2）限位开关（3）钥匙交换联锁开关（4）受控钥匙联锁装置（5）电磁开关（6）延时开关（7）机械故障物（
10、8）活动栅栏式联锁装置（9）充电式联锁装置（10）感应式联锁装置（11）翻板式联锁装置,连锁装置的要求,运行时人体不能进入危险区电气部分应有自检自保功能指示或报警功能,1、安全装置的类别,3）故障保险装置作用： 设备出现故障时能自动作出反应，防止故障扩大为事故。形式： 限位、速、载、温、压、强度薄弱节等。 为防止设备损坏、人员伤亡或生产损失的事故，应采用能自动防止故障的保险装置基本原则：以人、设备、生产为次序进行保护,Page 23,1、安全装置的类别,3）故障保险装置 当设备发生故障时能自动停止运行，有三种类型：发生故障时工作可靠但性能下降多重保险系统在故障下仍能继续安全运行,Page 24
11、,1、安全装置的类别,4) 双手控制安全装置这种装置迫使操纵者要用两只手来操纵控制器。但是，它仅能对操作者而不能对其他有可能靠近危险区域的人提供保护。因此，还要设置能为所有的人提供保护的安全装置。当使用这类装置时，其两个控制之间应有适当的距离，而机器也应当在两个控制开关都开启后才能运转，而且控制系统需要在机器的每次停止运转后重新启动。,Page 25,两只手控制的装置,1、安全装置的类别,固定安全装置在可能的情况下，应该通过设计设置防止接触机器危险部件的固定安全装置。装置应能自动地满足机器运行的环境及过程条件。装置的有效性取决于其固定的方法和开口的尺寸，以及在其开启后距危险点应有的距离。安全装
12、置应设计成只有用诸如改锥、扳手等专用工具才能拆卸的装置。,Page 26,1、安全装置的类别,6）控制安全装置要求机器能迅速地停止运动，可以使用控制装置。控制装置的原理：只有当控制装置完全闭合时，机器才能开动。当操作者接通控制装置后，机器的运行程序才开始工作；如果控制装置断开，机器的运动就会迅速停止或者反转。通常，在一个控制系统中，控制装置在机器运转时不会锁定在闭合的状态。,Page 27,1、安全装置的类别,7) 自动安全装置自动安全装置的机制是把暴露在危险中的人体从危险区域中移开。它仅能使用在有足够的时 间来完成这样的动作而不会导致伤害的环境下，因此，仅限于在低速运动的机器上采用。8) 隔
13、离安全装置隔离安全装置是一种阻止身体的任何部分靠近危险区域的设施，例如固定的栅栏等。9) 可调安全装置在无法实现对危险区域进行隔离的情况下，可以使用部分可调的固定安全装置。这些安全装置可能起到的保护作用在很大程度上有赖于操作者的使用和对安全装置正确的调节以及合理的维护。,Page 28,二、安全防护装置的设置,1、机械设备亟需安全防护装置2、必须设计安全防护装置的机械设备部位 是机械的传动部分、操作区、高处作业区、机械的其它运动部分、移动机械的移动区域以及某些机械由于特殊危险形式而需要的特殊防护等。,Page 29,二、安全防护装置的设置,2、必须设计安全防护装置的具体机械设备部位 （1）旋转
14、机械的传动外漏部分 （2）冲压设备的施压部分,Page 30,二、安全防护装置的设置,2、必须设计安全防护装置的具体机械设备部位 （3）起重运输设备,Page 31,（4）加工过热和过冷部件（5）易燃易爆的生产设备（6）自动生产线和复杂的生产设备及重要的安全系统（7）能产生粉尘、有害气体、有害蒸汽或发生辐射的设备（8）进行检修的机械、电器设备,Page 32,安全防护装置的设置原则,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
15、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
16、立即停止并不产生附加风险。,设计安全装置的考虑因素 在无法使用设计来做到本质安全时，为了消除危险，要使用安全装置。设置安全装置，要考虑四方面的因素：(1)、强度、刚度和耐久性。(2)、对机器可靠性的影响，例如固体的安全装置有可能使机器过热。(3)、可视性(从操作及安全的角度来看，有可能需要机器的危险部位有良好的可见性)、。(4)、对其他危险的控制，例如选择特殊的材料来控制噪声的总量。,Page 35,三、安全防护装置的设计,三、安全防护装置的设计,防护重点,Page 36,机械加工设备的加工区和机械传动机构的危害和危险性最大，是机械安全装置防护的重点部位。1）危险加工区（1）轧辊卷进（2）往返
17、运动的剪切作用（3）圆锯的切割作用（4）塑料破碎机旋转切片（5）往复运动的压力机,2）传动机构（1）明齿轮（2）链轮（3）三角皮带,3）人的危险动作当人在机械设备附近进行正常操作清理维修其它操作时，可能作出危险无意识 动作,三、安全防护装置的设计,1、防护装置和安全装置的选用目的：防止运动件产生危险 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。,Page 39,1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、
18、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。,防止由运动件产生危险的安全防护装置的选择,由运动的传动件产生的危险,由提供加工的运动件产生的危险（在加工过程
19、中直接涉及的，如刀具）,固定防护装置,固定防护装置 或联锁装置 或根据安全装置接近危险区的需要选择,固定防护装置防止接近加工区以外的运动件 和联锁装置 或可调防护装置等,工作时可以使它们完全不能接近吗？,是,否,第三节 安全防护措施,2、防护装置和安全装置的设计与制造要求,Page 42,（1）安全防护装置的一般要求 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
20、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。,Page 43,1）防止进入被防护装置包围的空间。 2）对抛出、掉下的材料、灰尘等有容纳、接收或遮挡的作用。 3）对电、温度、火、震动等具有特别防护服作用。,（2）防护装置的一般功能要求,Page 44,1）固定式防护装置2）活动式防护装置3）可调式防护装置4）可控防护装置,（3）安全防护装置的具体要求,（4）采用安全防护装置可能带来的附加危险,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
21、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。,（5）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。,（6）更换安全防护装置类型的措施,机器上应有便于安装所更换类型的安全防护装置的措施。,Page 47,课后小结：1.安全防护装置类别2.安全防护装置的设置3.安全防护装置的设计作业布置：预习,此页为课件最后一页参考格式，可以在此基础上发挥自己的智慧,
