安全生产与技术-第一章机械安全技术

1、第一章 机械安全技术第一节 机械行业安全概述机械在制造及使用过程中，会带来机械伤害：撞击、挤压、切割等；非机械伤害：触电、噪声、高温等。一、机械产品主要类别机械行业：（1）农业机械：拖拉机等（2）重型矿山机械：冶金、矿山、起重机械、工矿车辆、水泥设备。（3）工程机械：叉车、铲土运输机械等（4）石油化工通用机械：石油钻采机械、泵、风机、阀门、气体压缩机等（5）电工机械：电线电缆、蓄电池、家用电器、高低压开关等（6）机床：木工机械（7）汽车：改装汽车、摩托车（8）仪器仪表：照相机、汽车仪器仪表（9）基础机械：轴承、液压件、密封件、链条、齿轮等（10）包装机械：包装机、输送机（11）环保机械（12）

2、其他机械非机械行业主要产品包括：铁道机械、建筑机械、纺织机械、轻工机械、船舶机械等。二、机械设备的危险部位及防护对策（一）机械设备的危险部位（1）旋转部件和成切线运动部件的咬合处。如动力传输皮带和皮带轮，齿条和齿轮等（2）旋转的轴。（3）旋转的凸块和孔处。（4）对向旋转不见得咬合处。（5）旋转部件和固定部件的咬合处。（6）接近类型。如煅锤的锤体。（7）通过类型。如金属刨床的工作台及床身。（8）单向滑动部件。如带锯边缘的齿。（9）旋转部件与滑动之间。如纺织机床。（二）机械传动机构安全防护对策机床上常见的传动机构有：齿轮啮合机构：两轮开始啮合的地方最危险。 皮带传动机构：皮带开始进入皮带轮的部位最

3、危险。 联轴器：裸露的突出部分可能钩住衣服等，造成伤害。安全技术措施：直接：在设计机器时，考虑消除机器本身的不安全因素。 间接：在机械设备上采用和安装各种安全防护装置，克服使用中产生的不安全因素。 指导性：制定机器安装、使用、维修的安全规定及设置标志，以提示或指导操作程序，保证作业安全。1、齿轮传动的安全防护齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置。 防护装置必须坚固牢靠，不发生振动，便于开启，便于机器维护保养。防护罩内部应涂成红色，最好装电气连锁。防护罩壳体本身不应有尖角和锐利部分。2、皮带传动的安全防护皮带传动精度不如齿轮，但过载时，皮带打滑，起到过载保护作用。皮带传动机构：平稳、噪声小、结

4、构简单、维护方便。皮带摩擦后易产生静电放电现象，故不适用于容易发生燃烧或爆炸的场所。皮带传动装置的防护罩可采用金属骨架的防护网。与皮带的距离不应小于50mm。一般离地面2m以下，应设防护罩。 3种情况距地面2米以上也需要加防护：一是皮带轮中心距3m以上；二是皮带宽度15cm以上；三是皮带转速9m/min以上。3、联轴器的安全防护联轴器加装“”型防护罩。螺钉一般采用沉头螺钉。三、机械伤害类型及预防对策（一）机械伤害类型：机械装置在正常工作状态、非正常工作状态、非工作状态都存在危险性。非正常工作状态：机械设备运转过程中，由于各种原因引起的意外状态，包括故障状态和检修保养状态。非工作状态:机械停止运

5、转时的静止状态。机械行业，存在以下14种主要危险和危害因素：（1）物体打击：重力或外力下，打击人体造成伤亡事故。不包括：主体机械设备、车辆、起重机械、坍塌等。（2）车辆伤害：企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落、物体倒塌、飞落、挤压等伤亡事故。不包括起重提升、牵引 车辆和车辆行驶时发生的事故。（3）机械伤害：机械设备运动或静止部件、工具、加工件直接与人体接触引起的挤压、碰撞、冲击、剪切、卷入、切 断等伤害。不包括车辆、起重机械引起的伤害。（4）起重伤害：各种起重作业（安装、检修、试验）中发生的挤压、坠落、物体（吊具、吊物）打击。（5）触电。（6）灼烫。不包括电灼伤、火灾灼伤。（7）火灾。包括火灾

6、引起的烧伤和死亡。（8）高处坠落。高处作业发生坠落。不包括触电坠落。（9）坍塌。挖沟时土石坍塌、脚手架坍塌、堆置物坍塌、建筑物坍塌。不适用矿山冒顶片帮、车辆、起重、爆破坍塌。（10）火药爆炸。（11）化学性爆炸。可燃性气体、粉尘等与空气形成爆炸混合物，接触引爆源爆炸。（12）物理性爆炸。锅炉爆炸、容器超压爆炸。（13）中毒和窒息。包括中毒、缺氧窒息等（14）其他伤害。扭伤、擦伤等。（二）机械伤害预防对策措施：1、实现机械本质安全：（1）消除产生危险的原因。（2）减少或消除接触机器危险部件的次数。（3）使人们难以接近机器的危险部位。（或提供安全装置，使这些部位不会导致伤害）（4）提供保护装置或个

7、人防护装备。2、保护操作者和有关人员安全：（1）通过培训，提高人们辨别危险的能力。（2）通过对机器的重新设计，使危险部位更加醒目，或者使用警示标志。（3）通过培训，提高避免伤害的能力。（4）采取必要的行动增强避免伤害的自觉性。（三）通用机械安全设施的技术要求：1、安全设施设计要素：疲劳是导致事故的一个重要因素，设计者应考虑以下因素，保证操作者健康舒适地进行劳动。（1）合理布置各种操控装置。（2）正确选择工作平台的位置和高度。（3）提供座椅。（4）出入作业地点应方便。无法用设计来做到本质安全，应使用安全装置，应考虑因素：（1）强度、刚度、稳定性、耐久性。（2）对机器可靠性影响。（3）可视性。（需

8、要危险部位有良好的可见性）。（4）对其他危险的控制。2、机械安全防护装置的一般要求：（1）结构简单、布局合理，不得有锐利的边缘和凸缘。（2）具有足够的可靠性，在规定寿命期内有足够的强度、刚度、稳定性、耐腐蚀性、抗疲劳性。（3）与设备联锁。距离符合国标规定。（4）光电式、感应式等安全防护装置应设置自身出现故障的报警装置。（5）紧急停车开关应保证瞬时动作时，能终止设备的一切运动。对有惯性的设备，应与制动器或离合器联锁。3、机械设备安全防护罩的技术要求：（1）操作人员能触及的传动部件，防护罩没闭合前，传动部件就不能运转。（2）固定防护罩，操作人员触及不到运转中的部件。（3）防护罩与活动部件有足够的间

9、隙，避免任何接触。（4）牢固固定在设备或基础上，拆卸、调节时必须使用工具。（5）开启式防护罩打开或失灵时，活动部件不能运转。（6）防护罩不能给场所带来新的危险。（7）不影响操作。（8）防护罩必须坚固可靠。（9）一般不准脚踏和站立。脚踏应承受1500N垂直力，并防滑。4、机械设备安全防护网的技术要求：人体部位人体部位网眼开口宽度网眼开口宽度mm安全距离安全距离mm手指尖手指尖=35手指手指=92手掌手掌=135上肢上肢=460足尖足尖3m，通行电瓶车宽度1.8m，通行手推车、三轮车宽度1.5m，人行通道1m。（3）通道一般要求：标记醒目，边沿标记，转弯不能直角。路面平整。土建施工有警示牌及护栏，

10、夜间有红灯警示。包括厂区主干道和车间安全通道（三）设备布局：（1）设备间距：大型设备=2m，中型设备=1m，小型设备=0.7m。若大小型设备同时存在，按照大的尺寸要求。（2）设备与墙、柱距离：大型设备=0.9m，中型设备=0.8m，小型设备=0.7m。（3）高于2m运输线应有牢固防护罩（网）。低于2m运输线起落段两侧架设防护栏，栏高不低于1.05m。大、中、小型设备外形尺寸分别为：12m、6-12m、0.2m、宽0.1m的坑，应有可靠的护栏或盖板。（3）工业垃圾、费油、废水及时清理干净，以免通行滑到造成事故。（4）地面平坦无绊脚物。第二节 机床（金属切削）、砂轮机安全技术金属切削机床型号编制方

11、法标准将机床分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其他机床。一、金属切削机床的危险因素（一）机床危险因素（1）静止部件。切削刀具与刀刃，突出较长机械部分，毛坯、工具和设备边缘锋利，引起滑跌落工作台。（2）旋转部件。轴、凸块和孔，研磨工具和切削工具。（3）内旋转咬合。（4）往复运动或滑动。（5）飞出物。飞出的装夹具或机械部件，飞出的切屑或工件。（二）机床常见事故（1）设备接地不良、漏电，照明没有采用安全电压，发生触电事故。（2）旋转部位楔子、销子突出，没加防护罩，易缠绕人体。（3）清除铁屑无专用工具，操作者未带护目镜，发生刺害事故及崩伤眼球。

12、（4）加工细长杆轴料时，尾部无防弯装置或托架，导致长料甩击伤人。（5）零部件装卡不牢，可飞出击伤人体。（6）防护保险装置、防护栏、防护盖不全或维修不及时，造成绞伤、碾伤。（7）砂轮有裂纹或装卡不合规定，发生砂轮碎片伤人。（8）操作旋转机床戴手套，易发生绞手事故。二、金属切削机床的安全技术措施1、机床运转异常状态（1）温升异常。常见于电动机及齿轮箱，说明机床负荷或零部件出现故障。严重时能闻到恶臭和看见白烟。（2）转速异常。超高或超低。（3）振动和噪声过大。振动产生的故障率占到60-70%。原因：设计不良、制造安装缺陷，零部件不平衡、进入异物等。（4）出现撞击声。零部件松落，进入异物，转子不平衡等

13、。（5）输入输出参数异常。加工精度变化、效率变差、消耗功率异常。（6）机床内部缺陷。零件出现裂纹、电气绝缘质量下降等。 除人的听觉、视觉、感觉外，主要应使用安装在生产线上的控制仪器和测量仪器或专用测量仪器监测。2、运动机械中易损件的故障检测（1）零部件故障检测的重点。包括轴、轴承、齿轮、叶轮。滚动轴承和齿轮损坏更为普遍。（2）滚动轴承的损伤现象及故障。滚轴砸碎、断裂、压坏、磨损、腐蚀、润滑油结污、生锈、烧结等。检测参数有振动、 噪声、温度、磨损残余物分析、组件间隙等。（3）齿轮装置故障。齿轮本体损伤，轴、键、接头、联轴器的损伤。检测参数有噪声、振动、齿轮箱漏油、发热。3、金属切削机床常见危险因

14、素的控制措施（1）设备可靠接地、照明采用安全电压。 （2）楔子、销子不能突出表面。（3）用专用工具，带护目镜。 （4）尾部安防弯装置及设料架。（5）零部件装卡牢固。 （6）及时维修安全防护、保护装置。（7）选用合格砂轮，装卡合理。 （8）加强检查，杜绝违章作业，穿戴好劳保防护用品。三、砂轮机的安全技术要求（一）砂轮机安装（1）安装位置：禁止安装在正对附近设备及操作人员或经常有人过往的地方，砂轮正面装设不低于1.8m高度的防护挡板，挡板牢固有效。较大车间应设置专用的砂轮机房。（2）砂轮的平衡。不平衡的危害一是高速旋转时，引起振动；二是加速主轴轴承磨损，严重时造成砂轮破裂，事故。直径大于200mm

15、的砂轮装上法兰盘后应先进行平衡调试。（3）砂轮与卡盘的匹配。法兰盘直径不得小于被安装砂轮直径的1/3。磨损到比法兰盘直径大10mm时，应更换新砂轮。在砂轮及法兰盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm，厚度为1-2mm的软垫。（4）砂轮机的防护罩。防护罩开口角度在主轴水平面以上不允许超过65度。在水平面以上开口大于等于30度时必须设挡屑板。砂轮圆周表面与挡板间隙应小于6mm。（5）砂轮机上的工件托架。砂轮直径在150mm以上砂轮机必须设置可调托架，砂轮与托架间距不应超过3mm。（6）砂轮机的接地保护。外壳必须有良好的接地。砂轮质脆易碎、转速高、使用频繁、极易伤人（二）砂轮机使用（1）禁止侧面磨削。

16、（2）不准正面操作。应站在侧面使用。（3）不准共同操作。2人共用1台砂轮机同时操作，是一种严重的违章行为。第三节 冲压剪机械安全技术冲压剪是靠压力机和模具对材料施加外力，使之产生塑性变形或分离。板料、模具、设备是冲压加工的三要素。分为热冲压、冷冲压。 冲压剪机械设备包括：剪板机、曲柄压力机、液压机。一、冲压作业的危险因素1、设备结构具有危险性：相当一部分采用的是刚性离合器。一点结合运行，就要完成一个循环才会停止。2、动作失控：强烈冲击和震动，引起设备动作失控。3、开关失灵。4、模具的危险。模具是整个系统能量的集中释放部位。伤害部位主要是作业者的手部，造成冲手事故。二、冲压作业安全技术措施冲压作

17、业的安全技术措施包括改进冲压作业方式、改革冲模结构、实现机械化自动化、设置模具和设备的防护装置。1、使用安全工具。用专用工具将毛坯放入模具内、取出零件、废料等。大致5类：弹性夹钳、专用夹钳、磁性吸盘、真空 吸盘、气动夹盘。2、模具作业区防护措施。设置防护板、减少危险面积、设置机械进出料装置等。3、冲压设备的安全装置。按结构分为：机械式、按钮式、光电式、感应式。 （1）机械式防护装置3种：推手式保护装置、摆杆护手装置、拉手安全装置。 （2）双手按钮式保护装置：启动时，实现隔离保护。 （3）光电式保护装置：由光电开关和机械装置组合而成。三、冲压作业的机械化和自动化是减轻工人劳动强度、保证人身安全的

18、根本措施。机械化：用各种机械装置的动作来代替人工操作的动作。自动化：冲压的操作过程全部自动进行，并能自动调节和保护，发生故障能自动停机。四、剪板机安全技术措施常用的分为3种：平剪、滚剪、震动剪。1、工作前应该认真检查剪板机各个部位是否正常、电气设备是否完好、润滑系统，清除台面工具及杂物。2、不应独自1人操作，应有2-3人协调进行送料、控制尺寸精度及取料等，并确定1人统一指挥。3、应根据规定剪板厚度，调整剪刀间隙。不准同时剪切两种不同规格、不同材质的板料，不得叠料剪切。4、剪板机皮带、飞轮、齿轮以及轴等运动部件必须安装防护罩。5、剪板机操作者送料手指离剪刀口距离应最少保持200mm。并且离开压紧

19、装置。剪板机上安装的护栏不能让操作者看不到剪切部位。作业后产生的边角料及时清除。第四节 木工机械安全技术木材的天然特性及木工机械刀具的高速度，起重平刨机、圆锯机、带锯机是事故发生率较高的木工机械。一、木工机械危险有害因素刀轴转速高、多刀多刃、手工进料、自动化水平低；木工切削过程噪声大、振动大、粉尘大、作业环境差、劳动强度大。1、机械伤害：刀具切割伤害、飞出物打击。2、火灾和爆炸：火灾存在于木料加工全过程，是防火重点；悬浮在空间的木粉尘在一定情况下还会爆炸。3、木材的生物、化学危害：生物效应有毒性、过敏性、生物活性引起皮肤症状、视力失调、呼吸道粘膜刺激。木材在粘接时采用多种化学物质，引起中毒、皮

20、炎等。4、木粉尘危害：沉积于鼻腔或肺部，导致尘肺。5、噪声和震动危害：二、木工机械安全技术措施1、对各种木工机械配置相应的安全防护措施。按照“有轮必有罩、有轴必有套和锯片有罩、锯条有套、刨切有挡”的安全要求。2、配置消声、吸尘或通风装置。消除减轻职业危害。3、刀轴与电器应有安全联控装置。4、采用安全送料装置或设置分离刀、防反弹安全屏护装置。防止木料反弹。5、设置遇事故紧急停机的安全控制装置。（一）带锯机：（二）圆锯机：安全装置：活动防护罩、导板、分离刀、防木料反弹挡架组成。应安装相应的消声装置。（三）木工刨床：在刨切危险区域设置安全挡护装置，并限定于台面的间距；降噪采用开有小孔的定位片，能降低

21、10-15dB手压平刨刀轴的设计与安装需符合下列要求：1、必须使用圆柱形刀轴，绝对禁止使用方刀轴。2、压力片的外缘应与刀轴外圆相合，当手触及刀轴时，只会碰伤手指皮，不会切断。3、刨刀刃口伸出量不能超过刀轴外径1.1mm。4、刨口开口量应符合规定。第五节 铸造安全技术铸造分为普通砂型铸造和特种铸造。铸造设备主要包括：（1）砂处理设备。（2）有造型造芯用的各种造型机、造芯机。（3）金属冶炼设备。（4）铸件清理设备。一、铸造作业危险有害因素1、火灾及爆炸。红热的铸件、飞溅铁水遇到易燃物引发火灾和爆炸。2、灼烫。铁水、高温铸件引发。3、机械伤害。机械设备，工具工件等可导致。4、高处坠落。工作环境恶劣、

22、照明不良，车间设备立体交叉，维护检修使用时易从高处坠落。5、尘毒危害。在型砂、打箱、落砂及铸件清理过程中，产生大量粉尘，接触粉尘、有害物质引起职业病。冲天炉烟气中含一氧化碳；砂芯时有二氧化碳；铸型、浇包过程中也有二氧化碳。6、噪声振动。铸造车间使用的震实造型机、铸件打箱时使用震动器等。7、高温和热辐射。夏季温度会达到40度以上。二、铸造作业安全技术措施（一）工艺要求1、工艺布置：污染较小的造型、制芯工段在集中采暖地区应布置在非采暖季节最小频率风向的下风侧。非集中采暖地区应位于全面频率风向的下风侧。2、工艺设备：粉尘污染的定型铸造设备，应配置密闭罩。输送散料状干物料带式运输机应设封闭罩。混砂宜采

23、用带称量装置的密闭混砂机。3、工艺方法：冲天炉熔炼不宜加萤石。4、工艺操作： 在可能情况下，宜采用湿法作业。落砂打磨切割等宜采用机械手遥控隔离作业。（1）炉料准备。在准备过程中最易发生事故是破碎金属块料。（2）熔化设备。主要是冲天炉（化铁）、电弧炉（炼钢）。（3）浇注作业。包括烘包、浇注、冷却三个工序。 浇包盛铁水不得超过容积的80%，防止洒出伤人。浇注时，所有与金属溶液接触的工具均需预热，防止冷工具接触发生飞溅。（4）配砂作业。有粉尘污染；杂物扎伤；混砂机运转，操作者打伤或拖进混砂机。（5）造型和制芯作业。制造砂型工艺叫造型，制造砂芯工艺叫制芯。造型机都以压缩空气为动力源。应设有相应的安全装

24、 置，如限位装置、联锁装置、保险装置。（6）落砂清理作业。铸件冷却到一定温度后，将其从砂型中取出，并从铸件内腔中清除芯砂和芯骨。过早会产生灼烫。（二）建筑要求铸造车间应安排在高温车间、动力车间的建筑群内，建在厂区其他不释放有害物质的生产建筑的下风侧。设计有局部通风装置外，还应利用天窗排风或设置屋顶通风器。（三）除尘1、炉窑。（1）炼钢电弧炉。排烟宜采用炉外排烟、炉内排烟、炉内外结合排烟。通风除尘系统的设计参数应按冶炼氧化期最大烟气量考虑。电弧炉的烟气净化设备宜采用干式高效除尘器。（2）冲天炉。采用机械排烟净化设备，包括高效旋风除尘器、颗粒层除尘器、电除尘器。当粉尘排放浓度在400-600mg/

25、m时，最好利用自然通风和喷淋装置进行排烟净化。2、破碎与碾磨设备。颚式破碎机上部，直接给料，落差小于1m时，可只做密闭罩而不排风。大于1m时，下部均应设置排风密封罩。球磨机的旋转滚筒应设在全密闭罩内。3、砂处理设备、筛选设备、输送设备。 以上设备与制芯、造型、落砂及清理、铸件表面清理等均应通风除尘。第六节 锻造安全技术锻造是金属压力加工的方法之一。可分为热锻、温煅、冷锻。锻造车间主要设备：锻锤、压力机、加热炉等。一、锻造的特点从安全和劳动保护角度来看锻造的特点：（1）锻造生产是在金属灼热的状态下进行，有大量的手工作业，易发生灼伤。（2）锻造作业的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件，不断发散出大量的

26、辐射热，易发生热辐射伤害。（3）锻造作业加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中，降低能见度，增加发生事故的可能性。（4）锻造加工所使用的空气锤、蒸汽锤等，工作时发出冲击力，容易出现突然损坏而造成严重的伤害事故。（5）锻造设备在工作中作用力很大，如有不当，可能引起机件损坏以及严重的设备或人身事故。（6）锻造工具和辅助工具很多，有时会“凑合”使用类似工具，易造成工伤事故。（7）产生噪声及振动，影响人的听觉和神经系统，分散注意力，因而增加了发生事故的可能性。二、锻造的危险有害因素1、在锻造生产中易发生的伤害事故，按其原因可分为3种。（1）机械伤害。如锤头击伤，打飞锻件伤人，冲头打崩损坏伤人，锻

27、料运输中砸伤等。（2）火灾爆炸。红热的坯料、锻件及飞溅氧化皮等一旦遇到易燃易爆物品，引发。（3）灼烫。锻件加工常加热至800-1200度。2、职业危害。辐射大量热能，火焰炉产生炉渣及烟尘。（1）噪声和振动。引起职工听力降低或患振动病。（2）尘毒危害。炉渣、烟尘，空气中存在有毒有害物质和粉尘微粒。（3）热辐射。加热炉和灼热工件发出。三、锻造的安全技术措施不但要保证设备运行中的安全，而且应能保证安装、拆卸、检修等各项工作的安全。此外还必须便于调整和更换易损件，便于对在运行中应去下检查的零件进行检查。（1）锻压机械的机架和突出部分不得有棱角或毛刺。（2）外露的传动装置必须有防护罩。防护罩需用铰链安装

28、在锻压设备的不动部件上。（3）锻压机械的启动装置必须能保证对设备进行迅速开关，并保证设备运行和停车状态的连续可靠。（4）启动装置的结构应能防止锻压机械意外地开动或自动开动。（5）电动启动装置的按钮盒，其按钮上需标有“启动”、“停车”等字样。停车为红色，其位置比启动按钮高10-12mm。（6）高压蒸汽管道上必须装有安全阀和凝结罐，消除水击现象，降低突然升高的压力。（7）蓄力器通往水压机的主管上必须装有当水耗量突然增高时能自动关闭水管的装置。（8）任何蓄力器都应有安全阀。安全阀必须由技术检查员加铅封，并定期检查。（9）安全阀的重锤必须封在带锁的锤盒内。（10）安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有荷

29、重位置指示器，使操作人员能在水压机的工作地点上观察到荷重位置。（11）新安装和经过大修的锻压设备应进行验收和试验。（12）操作人员应认真学习锻压设备安全操作规程，加强设备的维护、保养，保证设备正常运行。第七节 安全人机工程基本知识一、定义及研究内容（一）安全人机工程的定义：（二）安全人机工程的主要研究内容：4项运用人机工程学的理论和方法研究“人机环境”系统，并使3者在安全基础上达到最佳匹配，确保系统高效经济运行。1、分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计、安全维修设计。2、研究人的生理和心理特性，分析研究人和

30、机器各自的功能特点，进行合理功能分配，构件不同类型的最佳人机系统。3、研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。4、分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。人机系统中：人始终处于核心，起主导作用，机器起着安全可靠的保证作用。解决安全问题的基本需求是实现生产过程的机械化和自动化。让工业机器人代替人的部分危险操作，从根本上将人从危险环境中解脱出来，实现安全生产。（三）人机系统的类型人机系统主要两类：一类为机械化、半机械化控制的人机系统；另一类为全自动化控制的人机系统。 在机械化、半机械化控制的人机系统中，人机共体，或机为主体

31、，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者。系统的安全性主要取决于人机功能分配的合理性、机器本质安全性及人为失误状况。 在全自动化控制的人机系统中，以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器工作。系统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统失灵以及人处于低负荷时应急反应变差等。二、机械设计本质安全。（一）机械设计本质安全的定义：机械设计者在设计阶段采取措施消除不安全隐患的一种方法。（二）机械失效安全：机械设计者在设计中考虑到当发生故障时不出现危险。（三）机械部件的定位安全：把机械的部件安置到不可能触

32、及的地点，达到安全的目的。（四）机器的安全布置： 1、空间：便于操作、管理、维护、调试和清洁。 2、照明：通用照明，为机器照明。 3、管、线布置：不妨碍人员能在及其附近安全出入。保证维修时安全出入。第八节 人的特性一、人体测量（一）人体尺寸测量基础1、被测者姿势：坐姿、直立姿势。2、测量基准面：3、测量方向：4、支撑面和衣着。5、人体测量主要仪器。测高仪、直角规、弯角规（测量肩宽、胸厚等）。6、人体测量主要统计函数：（1）平均数、（2）方差、（3）标准差、（4）标准误差。 （5）百分位数：表示某一测量数值所标志的群体数量与整个群体的百分比关系，常用第5、50、95三种百分数位。（二）静态测量1

33、、静态测量方法：主要人体部位包括：身高、眼高、肩高、指尖高大腿厚、手心长、脚长、肘部跨度等2、影响人体测量数据的因素：（1）民族因素；（2）性别、年龄因素；（3）职业因素。（三）动态测量1、活动空间；2、伸展域：（1）正常区域；（2）最大区域。（四）人体测量数据的运用准则1、最大最小准则。如人体身高通常用于通道和门的最小高度设计，尽可能使所有人（99%以上）通过时不发生碰撞。 而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。2、可调性准则。对于健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应遵循可调性准则，在使用对象群体595%可调。如 汽车座椅可调。3、平均准则。如门拉手高、锤子和刀的手柄。4、使用最新人体数据

34、准则。 5、地域性准则。 6、功能修正与最小心理空间相结合准则。二、人的生理特性（一）人的感官与感觉器官（1）常见几种视觉现象： 1）暗适应与明适应能力。暗适应是指从明亮处进入黑暗，需要30min后才能看清暗中的物体轮廓。 明适应是指从暗处进入亮处，需要1min即可完成。 2）眩光。主要有害影响：破坏暗适应，产生视觉后像；降低视网膜上的照度；减弱观察物体与背景对比度；产生模糊感。 3）视错觉。主要类型有形状错觉、色彩错觉、物体运动错觉。常见的形状错觉有长短错觉、大小错觉、方向错觉、对比 错觉、远近错觉、透视错觉。（2）视觉损伤与视觉疲劳： 1）视觉损伤：除有形物质造成伤害外，强光及有害光也能造

35、成伤害。超过最大亮度106cd/，视网膜会受损。300mm以下短波紫外线可引起紫外线眼炎。紫外线照射4-5h后眼睛会充血，10-12h后，会疼痛睁不开。常受红外线照射可引起白内障。直视高度光源会引起黄斑烧伤。低照度低质量光源引起眼的折光缺陷或提早老花。 2）视觉疲劳：长期从事近距离和精细工作，长时间看近物或细小物体，增加晶状体的白度。 （3）视觉的运动规律： 1）人在观察物体时，眼睛的水平运动比垂直运动快。所以机器一般外形设计成长方形。 2）视线运动的顺序一般习惯于：从上到下，从左到右，顺时针进行。 3）对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速，且不易疲劳。 4）当眼睛偏离视中心时

36、，观察优先顺序是左上、右上、左下、右下。 5）在视线突然转移的过程中，约有3%的视觉能看清目标，其余97%的视觉都是不真实的。 6）当角速度大于1/s-2/s时，且双眼的焦点同时集中在同一个目标上时，才能鉴别出其运动状态。 7）人眼看一个目标要得到视觉印象，最短注视时间为0.07-0.3s。人眼视觉暂停时间平均需要0.17s。1、视觉。2、听觉。（1）听觉特性： 1）听觉绝对阈限：包括频率阈限、声压阈限、声强阈限。当声音频率为20hz，其声压为2*10-5pa，声强10-12w/。 2）听觉的辨别阈限：指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。人耳对频率感觉最灵敏，强度感觉次之。 3）辨别声音的方

37、向和距离的能力：（2）听觉的掩蔽效应：3、人的感觉与反应。（1）反应时间：包括感觉反应时间到开始动作所用时间的总和。一般0.1-0.5s。复杂选择反应1-3s。复杂判断和认识3-5s。 机器设计中为了保证安全作业：一方面应使操纵速度低于人的反应速度，另一方面提高人的反应速度。（2）减少反应时间途径： 1）合理地选择感知类型。听觉反应时间最短约0.1-0.2s。其次是触觉和视觉。 2）适应人的生理、心理要求，按人机工程学原则设计机器。 3）通过训练来提高人的反应速度。操作者操作熟练程度直接影响反应速度。（二）人体的特征参数1、人体特性参数，4类（1）静态参数：人体基本尺寸。（2）动态参数：如手臂

38、、腿脚活动时测得的参数等。（3）生理学参数：包括人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率、人体表面积和体积。（4）生理力学参数：如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量。2、人体劳动强度参数（1）人体能量代谢：三种不同能量源。 ATP-CP系统：无氧代谢，非常迅速。劳动之初和极短时间内的极强体力劳动供能。 乳酸能系统：无氧代谢，迅速。短时间内高强度体力劳动的供能。 有氧氧化系统：较慢，持续时间长、强度小的各种劳动供能。 1）人体能力代谢测定方法。 2）能量代谢与能量代谢率：分为三种，即基础代谢、安静代谢、活动代谢。 基础代谢：将人清醒、静卧、空腹、室温在20左右定位基础条件，人体在基础条件下的代谢。 安

39、静代谢：是在作业或劳动开始之前，仅为保持身体各部委的平衡或某姿势条件下的能量代谢。通常以基础代谢 120%作为安静代谢量进行估算。 活动代谢： 也称劳动代谢、作业代谢、工作代谢。是评价劳动负荷和理性的重要指标。 相对能量代谢率RMR：消除个体之间的差异，衡量劳动强度的大小。 RMR=活动代谢率/基础代谢率=（作业时实际代谢率-安静代谢率）/基础代谢率。 3）影响能量代谢的因素：作业类型、作业方法、作业姿势、作业速度等。（2）耗氧量（L/min）。每分钟的需氧量称为耗氧量，正常人一般不超过3L，常锻炼者可达到4L以上。 最大耗氧量=5.6592-0.0398A A为年龄（3）心率（min-1）：

40、 最大心率=209.2-0.74A （4）人的劳动强度。 1）国外的劳动强度分级： 2）我国劳动强度分级：劳动强度指数I，体力劳动强度I按大小分为4级。 I级，I25。 I=劳动时间率 8h工作日能量代谢 性别系数 体力劳动方式系数 10。 性别系数男1女1.3。劳动系数搬1，扛0.4，推拉0.05。 （三）疲劳1、疲劳的定义：疲劳分为肌肉疲劳（体力疲劳）和精神疲劳（脑力疲劳）两种。2、疲劳产生的原因及消除途径：（1）疲劳的原因： 1）工作条件因素： 劳动制度和生产组织不合理。如作业时间久、强渡过大、体位欠佳等。 机器设备和工作条件差，设计不良。如控制器、显示器不适合与人的生理心理要求。 工作

41、环境很差。如照明欠佳，噪声太强等。 2）作业者本身因素： 劳动效果不佳。相当一段时间内没有取得满意成绩，引发心理疲劳。 劳动内容单调。作业动作单一、乏味，不能引起作业者兴趣。 劳动环境缺少安全感。涉及技术方面的安全防护设施和职业稳定性。 劳动技能不熟练。超过了劳动者能力水平，困难大、压力大。 劳动者本人的思维方式及行为方式导致的精神状态欠佳、人际关系不好、上下级关系紧张等。引起心理疲劳。（2）消除劳动疲劳的途径： 设计时充分考虑人的生理心理因素；通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业；改善工作环境，科学的安排环境色彩环境装饰及作业厂布局，保证合理的温湿度、充足的光照等；避免超负荷的

42、体力或脑力劳动，合理安排作息时间，注意劳逸结合。3、疲劳的测定：（1）主观感觉调查表法。 （2）分析脑电图。 （3）测定频闪值（CFF）。（4）智能测验。 （5）精神测验。 （6）连续拍摄人体动作的变化。4、单调作业与轮班作业：（1）单调作业。 单调作业所产生的枯燥、乏味和不愉快的心理状态，称之为单调感。 1）单调作业的分类： Z型作业。常见控制室人员作业，主要作业是监视各种仪器仪表，简单操纵开关，填写作业日志和各种报表。 Y型作业。常见于用机器和工具进行简单的重复操作。如铆钉机打铆钉。 X型作业。常见于流水线作业。 2）单调作业的特点：作业简单，变化少，引不起兴趣；缺乏自主性，容易丧失工作热

43、情；对工作者技能要求不高，易造成作业者情绪消极；只完成一小部分，自我价值实现程度低；作业少量单项动作，引起身体局部疲劳乃至心理厌烦。 3）单调作业引起疲劳的原因:主要表现为感觉体力不支、注意力不集中、思维迟缓、懒散、寂寞、欲睡。 4）避免作业单调的措施：培养多面手，变换工种。工作延伸。操作在设计。显示作业终极目标。动态信息报告。推行消遣工作法。改善工作环境。（2）轮班作业。三、人的心理特性（一）能力1、感觉、知觉和观察力：要求安全监察人员具有敏锐的观察力。2、注意：工人在操作机器时必须能集中注意力。3、记忆：4、思维：5、操作能力。观察能力是智力结构的眼睛；记忆能力是智力结构的储存器；思维能力

44、是智力结构的中枢；想象能力是智力结构的翅膀；操作能力是智力结构转化为物质力量的转换器。能力是指一个人完成一定任务的本领。影响能力因素有：感觉、知觉、观察力、注意力、记忆力、思维想象力、操作能力。（二）性格主要有5种：冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型、迟钝型。安全心理学的任务是要深入挖掘和发展劳动者的一丝不苟、踏实细致、认真负责的工作作风。（三）气质主要有4种：1、精力旺盛、热情好动；性情急躁、主观任性。2、灵活机智、活泼好动；情绪多变、轻举妄动。3、安静、不外漏、耐心谨慎；动作缓慢、难以沟通。4、孤僻、消沉；平易近人，谦虚谨慎。在安全生产工作中合理地选择不同气质的人担任不同类型的工作，可以充分发

45、挥其所长，减少事故发生。（四）需要与动机安全是每个人的需要，也是家庭、社会、企业和国家的需要。（五）情绪与情感生产实践中常会出现以下2种不安全情绪：1、急躁情绪：2、烦躁情绪：（六）意志意志是人自觉确定目标并调节自己行动，以克服困难、实现预定目标的心理过程。第九节 机械的特性一、机械安全的定义及特性（一）机械安全的定义包括两方面内容：一是机械产品预定试用期间执行预定功能和在可预见的误用时，不会给人身带来伤害；二是机械产品在整个寿命周期内，发生可预见的非正常情况下的任何风险事故时机器是安全的。（二）机械安全特性1、系统性： 建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、环境学、劳动卫生、计算机等科学

46、技术基础上，并综合与系统应用。2、防护性： 通过针对机械危险的智能设计，应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能 ，包括误操作时机器和人身均安全，使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的保障得到不断改善。3、友善性： 机械安全设计涉及到人和人所控制的机器，它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性，充分发挥 人的功能，提高人机系统效率的技术安全系统，在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性，并以此改善 机器的操作性能和提高其可靠性。4、整体性： 必须全面、系统地对可能导致危险的因素进行定性、定量分析和评价，寻求整体上降低风险的最优设计方案。二、机械故障诊断技术（一）机械设备状态监测及故

47、障诊断模型故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息，进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。（二）故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断基本流程包括诊断文档和诊断实施两部分。诊断实施过程是故障诊断的中心工作，细分为4个步骤。1、信号检测： 按不同的诊断目的选择最能表征设备状态的信号，对该类信号进行全面检测，并将其汇集在一起，形成一个设备工作 状态信号子集，该子集称为初始模式向量。2、特征提取（或称信号处理）： 将初始模式向量进行维数变换、形式变换、去掉冗余信息，提取故障特征，形成待检模式。3、状态识别： 将待检模式与样板模式（故障档案）对比，进行状态分类。4、诊断决策： 根据判别结果采取相应

48、的对策。对策主要是指对设备及其工作进行必要的预测和干预。 （三）故障诊断技术1、振动信号的检测与分析： 振动信号一般用位移、速度或加速度传感器等来测量。传感器应尽量安装在诊断对象敏感点或离核心部位最近的关键 点。对于低频振动，一般要从3个相互垂直的方向上采样；对于高频振动，通常只从一个方向上进行检测即可。2、油液分析技术： 油液分析中，目前应用较多的有光谱油液分析、铁谱油液分析。3、温度检测及红外线监测技术： 温度是工业生产中最常用和最重要的热工参数。4、超声探伤技术： 超声波是比声波振动频率更高的振动波，检测时常用的是1-5MHz的超声波。与声波相比，超声波具有方向性好、波 长短、在高密度固

49、体中损失小及在不同密度戒指的界面上反射差异大等特点。因此，利用超声波可以对所有固体材料 进行探伤和检测。它常用来检查内部结构的裂纹、搭接、夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹、腐蚀坑以及加工不适 当的塑料压层等。还可用于检查管道中流体的流量、流速以及泄漏等。5、表面缺陷探伤技术： 常见材料缺陷检测方法包括：磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等。二、机械可靠性设计及维修性设计（一）可靠性的定义及度量指标1、可靠性的定义： 是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。2、可靠性度量指标： （1）可靠度R（t）。 取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf（t）个产品出故障，则可靠度的观测

50、值可用下 式表示： R（t）=NNf（t）/N ； 不可靠度F（t）= Nf（t）/N 。 （2）故障率（或失效率）。 （3）平均寿命（或平均无故障工作时间）。 （4）维修度。 （5）有效度。 （二）维修性设计1、维修及维修性： 为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施叫做维修。 维修性是指对故障产品修复的难易程度，即在规定条件和规定时间内，完成某种产品维修任务的难易程度。2、产品结构的维修性设计。 维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，能容易的发现故障，易拆、易检 修、易安装。即维修度要高。维修性设计中应考虑的主要问题大致包括：（1）可达性。指检修人员接近产

51、品故障部位进行检查、修理操作、插入工具和更换零件等维修作业的难易程度。（2）零部件的标准化与互换性。产品设计力求选用标准间。（3）维修人员的安全。除考虑操作人员的安全，还要考虑维修人员的安全。3、可靠性设计与维修性设计的关系。 前者力求不出故障或少出故障，是解决本质安全问题。后者则从维修的角度考虑，一旦发生故障，其本身能发现故障， 并报警，并能自动排出或中止故障扩展。第十节 人机作业环境一、光环境（一）光的度量1、光通量：单位时间内通过的光量。2、发光强度：简称光强，是指光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量。3、亮度：发光面在制定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面

52、积之比。4、照度：是被照面单位面积上所接受的光通量。 一般站立工作场所取地面上方85cm，坐位时取40cm处进行测定。（二）照明对作业的影响1、照明与疲劳。合适照明，能提近视力和远视力。照明不良时，反复努力辨认，引起视觉疲劳等。2、照明与事故。改善照明条件后事故率减少了16.5%。二、色彩环境1、色调：指颜色所具有的彼此相互区别的特性。人眼能分辨出160种色调。2、明度：指颜色的明暗程度，区别颜色的明暗与深浅。3、彩度：也叫饱和度、纯洁度，之颜色的鲜明程度。（二）色彩对人的影响色彩引起人的情绪性反应，也影响人的行为。1、色彩对生理的影响。表现在对视觉疲劳的影响。2、色彩对心理的影响。（1）色彩

53、的冷暖。 （2）色彩的轻重感。 （3）色彩的尺度感。 （4）色彩的距离感。 （5）色彩的软硬感。 （6）色彩的情绪感。（一）颜色的特性二、微气候环境1、空气温度： 它是评价热环境的主要指标，分为舒适温度和允许温度。2、空气湿度： 湿度有绝对湿度和相对湿度两种。作业环境的湿度通常采用相对湿度来表示。3、气流速度： 气流主要是在温度差形成的热压力作用下产生的。室外的舒适温度范围内，一般气流速度为0.15m/s。4、热辐射： 任何两种不同温度的物体之间都有热辐射存在。物体高温给人体辐射，称为正辐射，反之称为负辐射。（一）构成微气候的要素及相互联系以上四种对人体的影响有时可以相互替代。例如，人体受热辐

54、射所获得的热量可以被低气温抵消，当气温增高时，若气流速度加大，会使人体散热增加，从而使人并不感到酷热难耐。低温、高湿使人体散热增加，导致冻伤；高温、高湿使人体丧失蒸发散热机能，导致热疲劳乃至中暑。1、人体的热交换与平衡: 人体热交换平衡方程为：S=M-W-H。 S-人体单位时间储热量；M-人体单位时间能量代谢；W-人体单位时间所做的功；H-人体单位时间向外散发的热量。 人体对外散发的热量H取决于四种散热方式：辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换、传导热交换。 （1）人体单位时间辐射热交换量，取决于辐射强度、面积、服装热阻值、反射率、平均温度和皮肤温度。 （2）人体单位时间对流热交换量，取决于气流速度、皮肤表面积、对流传热系数、服装热阻值、气温及皮肤温度。 （3）人体单位时间蒸发热交换量，取决于皮肤表面及、服装热阻值、蒸发散热系数、相对湿度等。 （4）人体单位时间传导热交换量，