安全人機(jī)工程學(xué)張力人機(jī)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)2課件

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頁(yè)第二節(jié)

作業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)

一、溫度環(huán)境1、工廠車間內(nèi)作業(yè)區(qū)的空氣溫度和濕度標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB21-2002）根據(jù)作業(yè)性質(zhì)、勞動(dòng)強(qiáng)度，以氣溫為主制定了有關(guān)氣象條件,見表5-212023/3/23第2

頁(yè)表5-21工廠車間內(nèi)作業(yè)區(qū)的空氣溫度和濕度標(biāo)準(zhǔn)車間和作業(yè)的特征冬

季夏

季溫度/oC相對(duì)濕度/%溫度/oC相對(duì)濕度/%主要放散對(duì)流熱的車間散熱量不大的輕作業(yè)中等作業(yè)重作業(yè)14～2012～1710～15不規(guī)定不超過室外溫度3oC不規(guī)定散熱量大的輕作業(yè)中等作業(yè)重作業(yè)16～2513～2210～20不規(guī)定不超過室外溫度5oC不規(guī)定需要人工調(diào)節(jié)溫度和濕度的輕作業(yè)中等作業(yè)重作業(yè)20～2322～2524～27≤80～75≤70～65≤60～55313233≤70≤70～60≤60～50放散大量輻射熱和對(duì)流熱的車間（輻射強(qiáng)度大于2.5×105J/(h.m2)8～15不規(guī)定不超過室外溫度5oC不規(guī)定放散大量濕氣的車間散熱量不大的輕作業(yè)中等作業(yè)重作業(yè)16～2013～1710～15≤80不超過室外溫度3oC不規(guī)定散熱量大的輕作業(yè)中等作業(yè)重作業(yè)18～2317～2116～19≤80不超過室外溫度5oC不規(guī)定2023/3/23第3

頁(yè)2、高溫環(huán)境⑴高溫作業(yè)的危害高溫作業(yè)時(shí)人體可出現(xiàn)一系列生理性改變，主要為體溫調(diào)節(jié)、水鹽代謝、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等方面的改變。表現(xiàn)為：脈搏加快，體溫升高、頭暈、頭痛、惡心、極度疲勞等癥狀。中暑是高溫環(huán)境下發(fā)生的急性疾病，按發(fā)病機(jī)理可分為熱射病、日射病、熱衰竭和熱痙攣。根據(jù)癥狀將中暑分為先兆中暑、輕癥中暑和重癥中暑三種。2023/3/23第5

頁(yè)2)從生產(chǎn)工藝和技術(shù)、保健措施、生產(chǎn)組織等幾個(gè)方面入手，合理設(shè)計(jì)高溫作業(yè)環(huán)境生產(chǎn)工藝和技術(shù)措施

合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過程

屏蔽熱源降低濕度增加氣流速度保健措施合理供給飲料和補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)合理使用勞保用品進(jìn)行職業(yè)適應(yīng)性檢查生產(chǎn)組織措施2023/3/23第6

頁(yè)3、低溫環(huán)境(1)低溫作業(yè)環(huán)境對(duì)人體的影響工作地點(diǎn)平均氣溫等于或低于5℃的作業(yè)稱為低溫作業(yè)。在低溫環(huán)境下工作時(shí)間過長(zhǎng)，超過人體適應(yīng)能力，體溫調(diào)節(jié)能力發(fā)生障礙，則體溫下降，從而影響機(jī)體功能，可能出現(xiàn)神經(jīng)興奮與傳導(dǎo)能力減弱，出現(xiàn)痛覺遲鈍和嗜睡狀態(tài)。長(zhǎng)時(shí)間低溫作業(yè)可導(dǎo)致循環(huán)血量、白細(xì)胞和血小板減少，而引起凝血時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)協(xié)調(diào)功能降低。低溫作業(yè)還可引起人體全身和局部過冷。全身過冷會(huì)出現(xiàn)皮膚蒼白、脈搏呼吸減弱、血壓下降。局部過冷最常見的是手、足、耳及面頰等外露部位發(fā)生凍傷，嚴(yán)重的可導(dǎo)致肢體壞死。2023/3/23第7

頁(yè)(2)低溫作業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素應(yīng)按照《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工作企業(yè)采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，設(shè)置必要的采暖設(shè)備,做好采暖和保暖工作提高作業(yè)負(fù)荷個(gè)體保護(hù)采用熱輻射取暖

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頁(yè)

有效溫度的變化與下列組合條件有關(guān)：

(1)空氣溫度與周圍物體表面的溫度；

(2)空氣溫度與相對(duì)濕度；

(3)空氣溫度與空氣流動(dòng)的速度。

我國(guó)采暖通風(fēng)和空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范(TJl9-1975)中規(guī)定的工作場(chǎng)所的有關(guān)參數(shù)，見表1，不同作業(yè)種類的有效溫度見表2。

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頁(yè)表1

工作場(chǎng)所的允許風(fēng)速室內(nèi)溫度濕度基數(shù)允許風(fēng)速（米/秒）溫度（oC）濕度（%）1840～600.22040～600.252240～600.32440～600.42640～600.5表2

不同作業(yè)的有效溫度作業(yè)種類腦力作業(yè)輕作業(yè)體力作業(yè)舒適溫度（oC）15.5～18.312.7～18.310～16.9不適溫度（oC）23.723.921.1～23.92023/3/23第11

頁(yè)2．作業(yè)場(chǎng)所的適宜溫度及濕度

生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣溫，一年四季不同。夏天炎熱，冬天寒冷，這是一種自然現(xiàn)象。為了給操作人員創(chuàng)造舒適的工作場(chǎng)所，以提高生產(chǎn)效率和排除潛在事故，就必須采用人工的辦法，對(duì)工作場(chǎng)所的溫度環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。如要得到使人舒服的溫度，則必須通過人為的調(diào)節(jié)，使熱能產(chǎn)生與熱能的散發(fā)保持平衡。當(dāng)然，這個(gè)適宜的溫度還隨工作的種類和強(qiáng)度的不同而有所變化(見表3)，以保證安全的高效率的生產(chǎn)活動(dòng)。2023/3/23第13

頁(yè)二、光環(huán)境

1、

照度標(biāo)準(zhǔn)

照度標(biāo)準(zhǔn)是照明設(shè)計(jì)和管理的重要依據(jù)。我國(guó)的照度標(biāo)準(zhǔn)是采用間接法制定的，即從保證一定的視覺功能來選擇最低照度值，同時(shí)進(jìn)行大量的調(diào)查、實(shí)測(cè)，并且考慮了我國(guó)當(dāng)前的電力生產(chǎn)和消費(fèi)水平。而直接法則主要是根據(jù)勞動(dòng)生產(chǎn)率及單位產(chǎn)品成本來選擇照度標(biāo)準(zhǔn)。表1是利用自然光時(shí)的照度標(biāo)準(zhǔn)，表2是利用人工采光時(shí)的照度標(biāo)準(zhǔn)，表3列出了我國(guó)工廠的照度標(biāo)準(zhǔn)。

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頁(yè)視覺工作分級(jí)視覺工作特征室內(nèi)天然光照度（lx）采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值×100工作精確度識(shí)別物件細(xì)節(jié)尺寸d（mm）ⅠⅡⅢⅣⅤ特別精細(xì)工作很精細(xì)工作精細(xì)工作一般工作粗糙倉(cāng)庫(kù)工作d≤0.150.15<d≤0.30.3<d≤1.01.0<d≤5.05.0<d250150100502553210.5表1天然采光標(biāo)準(zhǔn)值

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頁(yè)識(shí)別對(duì)象的最小尺寸或工作特征d（mm）視覺工作分類識(shí)別對(duì)象與背景的亮度對(duì)比最低照度（lx）等級(jí)混合照明單獨(dú)使用，一般照明d≤0.15Ⅰ甲乙大小15001000――0.15<d≤0.3Ⅱ甲乙大小7505002001500.3<d≤0.6Ⅲ甲乙大小5003001501000.6<d≤1.10Ⅳ甲乙大小300200100751<d≤2Ⅴ―150502<d≤5Ⅵ――30d>5Ⅶ――20一般觀察生產(chǎn)過程Ⅷ――10大件存儲(chǔ)Ⅸ――5有自行發(fā)光材料的車間Ⅹ――30表2生產(chǎn)車間工作面上的照度標(biāo)準(zhǔn)值（人工照明）

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頁(yè)2、

照明設(shè)計(jì)⑴照明方式

一般照明局部照明綜合照明特殊照明⑵光源選擇室內(nèi)采用自然光照明是最理想的選擇人工光源時(shí)，應(yīng)注意其光譜成分，使其盡可能接近自然光

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頁(yè)⑶

避免眩光

限制光源亮度

合理分布光源

改變光源或工作面的位置

合理的照度

⑷

照度均勻度

⑸

亮度分布

⑹照明的穩(wěn)定性

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頁(yè)三、色彩環(huán)境

1、色彩設(shè)計(jì)(1)色彩設(shè)計(jì)分類環(huán)境色彩。包括廠房、商店、建筑物，室內(nèi)環(huán)境等色彩設(shè)計(jì)；物品配色。包括機(jī)床設(shè)備、家具、紡織品、包裝等等；標(biāo)志管理用色。有安全標(biāo)志、管理卡片、報(bào)表、證件、票卷等。2023/3/23第21

頁(yè)2、色彩調(diào)節(jié)及應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)纳剩蒙实男Ч?，?gòu)成良好的色彩環(huán)境，稱為色彩調(diào)節(jié)。工作場(chǎng)所具有良好的色彩環(huán)境可以得到以下效果：①增加明亮程度，提高照明效果；②標(biāo)志明確，識(shí)別迅速，便于管理；③注意力集中，減少差錯(cuò)和事故，提高工作質(zhì)量；④舒適愉快，減少疲勞；⑤環(huán)境整潔，層次分明，明朗美觀。

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頁(yè)（1）工作房間的色彩調(diào)節(jié)

工作房間配色盡可能不要色調(diào)單一，否則會(huì)加速視覺疲勞或引起單調(diào)感。工作房間配色的明度不應(yīng)太高和相差懸殊，否則也會(huì)因?yàn)橐曈X適應(yīng)性而促使視覺疲勞。工作房間配色的飽和度也不應(yīng)太高，不然較強(qiáng)的刺激不僅會(huì)分散注意力，而且也容易加速視覺疲勞。進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)要根據(jù)工作房間的性質(zhì)和用途選擇色彩。當(dāng)工作間溫度比較高及工作間比較狹小時(shí)，應(yīng)選配冷色調(diào)；若工作房間的溫度比較低且工作間比較大時(shí)應(yīng)選配暖色調(diào)等。2023/3/23第23

頁(yè)⑵機(jī)器設(shè)備和工作面的色彩調(diào)節(jié)機(jī)器設(shè)備主要包括主機(jī)、輔機(jī)和動(dòng)力設(shè)備，以及控制、顯示和操縱裝置，其配色應(yīng)主要考慮：①色彩與設(shè)備的功能相適應(yīng)；②設(shè)備配色與環(huán)境色彩相協(xié)調(diào)；③危險(xiǎn)與示警部位的配色要醒目；④操縱裝置的配色要重點(diǎn)突出，避免誤操作；⑤

顯示裝置要與背景有一定對(duì)比，以引人注意，同時(shí)也有利于視覺認(rèn)讀。

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頁(yè)顏色含義用途舉例

紅色

禁止、停止禁止標(biāo)志停止信號(hào)：機(jī)器、車輛的緊急停止手柄或按鈕以及禁止人們觸動(dòng)的部位紅色也表示防火藍(lán)色指令必須遵守的規(guī)定指令標(biāo)志：如必須配戴個(gè)人防護(hù)用具，道路上指引車輛和行人行駛方向的指令

黃色

警告注意警告標(biāo)志警戒標(biāo)志：如廠內(nèi)危險(xiǎn)機(jī)器和坑池邊周圍警戒線行車道中線機(jī)械上齒輪箱安全帽

綠色提示安全狀態(tài)通行提示標(biāo)志車間內(nèi)的安全通道行人和車輛通行標(biāo)志消防設(shè)備和其它安全防護(hù)設(shè)備的位置表5—23安全色的含義及用途（GB2893-1982）

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頁(yè)2023/3/23第29

頁(yè)

種類色彩標(biāo)準(zhǔn)色水氣空氣氧煤氣酸或堿油電氣真空青深紅白藍(lán)黃灰紫深橙淺橙灰2.5PB5/62.5R3/6N9.5—2.5Y8/122.5P5/57.5YR5/62.5YR9/6—表5-32一些管道色彩標(biāo)志

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頁(yè)四、塵、毒環(huán)境

1、塵、毒環(huán)境的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)于2002年頒布了《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2-2002)該標(biāo)準(zhǔn)給出了工作場(chǎng)所空氣中329種有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)容許濃度，工作場(chǎng)所空氣中47種粉塵容許濃度，其值詳見該標(biāo)準(zhǔn)4.1之表1、標(biāo)準(zhǔn)4.2之表2。2023/3/23第31

頁(yè)2、塵、毒作業(yè)危害的防治

⑴對(duì)空氣污染的防治①選擇無硫或低硫燃料，或采取預(yù)處理法去硫。②排煙凈化。從排煙中除去ＳiＯ2和ＮＯX。③控制交通廢氣。④減少毒源。⑤降低作業(yè)場(chǎng)所毒物濃度，如加強(qiáng)通風(fēng)，實(shí)行濕式鑿巖等。⑥

實(shí)現(xiàn)設(shè)備、管道或加工環(huán)節(jié)的密閉化，防止跑、冒、滴、漏，使毒源與操作者隔開。2023/3/23第32

頁(yè)⑦改革工藝，使生產(chǎn)過程機(jī)械化，自動(dòng)化。⑧對(duì)于廢氣、廢水、廢渣在排放要先行處理或回收，最好能綜合利用，變廢為寶。⑨加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)。⑩包裝及容器要有一定強(qiáng)度，經(jīng)得起運(yùn)輸過程中正常的沖撞、振動(dòng)、擠壓和摩擦，以防毒物外泄，封口要嚴(yán)，且不易松脫。廠房要合理布局，加強(qiáng)綠化。⑵防塵途徑上面介紹的改進(jìn)工藝、加強(qiáng)通風(fēng)、密封操作，水式作業(yè)等都是防塵的有效方法，不另贅述。此外，還可設(shè)置高效除塵、除毒裝置以及實(shí)行遙控操作。

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頁(yè)五、噪聲與振動(dòng)環(huán)境

１、噪聲環(huán)境(1)噪聲及其對(duì)人體的影響噪聲可使人產(chǎn)生聽覺疲勞，在強(qiáng)噪聲環(huán)境中如不采取保護(hù)措施，聽覺疲勞繼續(xù)發(fā)展，可導(dǎo)致聽力下降或永久聽力損失。噪聲除影響聽覺系統(tǒng)外，還影響神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)等，造成植物性神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂、血壓不穩(wěn)、腸胃功能紊亂等。2023/3/23第34

頁(yè)（2）噪聲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)噪聲環(huán)境的設(shè)計(jì)首先要考慮《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GBZ1-2002）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工作場(chǎng)所操作人員每天連續(xù)接觸噪聲8小時(shí)，噪聲聲級(jí)衛(wèi)生限值為85dB(A)。對(duì)于操作人員每天接觸噪聲不足8小時(shí)的場(chǎng)合，可根據(jù)實(shí)際接觸噪聲的時(shí)間，按接觸時(shí)間減半，噪聲聲級(jí)衛(wèi)生限值增加3dB(A)的原則，確定其噪聲聲級(jí)限值(見表5-26)。但最高限值不得超過115dB(A)。2023/3/23第35

頁(yè)表5-26工作地點(diǎn)噪聲聲級(jí)的衛(wèi)生限值日接觸噪聲時(shí)間(h)衛(wèi)生限值[dB(A)]8854882911941/2971/41001/81032023/3/23第36

頁(yè)表5-27城市區(qū)域5類環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值

等效聲級(jí)Leq[dB(A)]類別適用范圍晝間夜間0療養(yǎng)區(qū)、高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)賓館區(qū)等50401以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域55452居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)60503工業(yè)區(qū)65554城市中的道路交通干線道路兩側(cè)區(qū)域、穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域70602023/3/23第37

頁(yè)表5-28各類廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值

等效聲級(jí)Leq[dB(A)]類別適用范圍晝間夜間Ⅰ以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域5545Ⅱ居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)6050Ⅲ工業(yè)區(qū)6555Ⅳ交通干線道路兩側(cè)區(qū)域70552023/3/23第38

頁(yè)表5-29城市建筑施工期間施工場(chǎng)地噪聲限值施工階段主要噪聲源晝間夜間土石方推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等7555打樁各種打樁機(jī)等85禁止施工結(jié)構(gòu)混凝土攪拌機(jī)、振搗棒、電鋸等7055裝修吊車、升降機(jī)等65552023/3/23第39

頁(yè)（3）噪聲的控制1）控制聲源①降低機(jī)械噪聲②降低空氣動(dòng)力性噪聲2）控制噪聲的傳播①

全面考慮工廠的總體布局②

調(diào)整聲源指向③

利用天然地形④

采用吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)⑤采用隔聲和聲屏裝置2023/3/23第40

頁(yè)3）加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)4）通過調(diào)整班次，增加休息次數(shù)，輪換作業(yè)等也是很好的防護(hù)方法。5）音樂調(diào)節(jié)

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頁(yè)2、

振動(dòng)環(huán)境

(1)振動(dòng)及其危害振動(dòng)會(huì)對(duì)人體的多種器官造成影響和危害，從而導(dǎo)致長(zhǎng)期接觸的人員患多種疾病。強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)能造成骨骼肌肉關(guān)節(jié)和韌帶的損傷，當(dāng)振動(dòng)頻率和人體內(nèi)臟的固有頻率接近時(shí)，還會(huì)造成內(nèi)臟損傷。足部長(zhǎng)期接觸振動(dòng)時(shí)，可能造成腳痛，麻木或過敏，小腿和腳部肌肉有觸痛感、足背動(dòng)脈搏動(dòng)減弱，趾甲床毛細(xì)血管痙攣等。局部振動(dòng)對(duì)人體的影響是全身性的，末梢機(jī)能障礙中最典型的癥狀是振動(dòng)性白指的出現(xiàn)。也稱“白蠟病”、“死手”。局部振動(dòng)還可能造成手部的骨骼，關(guān)節(jié)，肌肉、韌帶不同程度的損傷。振動(dòng)不但影響工作環(huán)境中勞動(dòng)者的身心健康，而且，還會(huì)使他們的視覺受到干擾，手的動(dòng)作受妨礙和精力難以集中等，造成操作速度下降、生產(chǎn)效率降低，并且可能出現(xiàn)質(zhì)量事故。長(zhǎng)期接觸強(qiáng)烈的振動(dòng)，對(duì)人的循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、新陳代謝、呼吸系統(tǒng)都有不同程度影響。2023/3/23第42

頁(yè)(2)振動(dòng)的控制在很多情況下，振動(dòng)是不能全部消除或避免的，對(duì)振動(dòng)的防護(hù)主要是如何減少和避免振動(dòng)對(duì)作業(yè)者的損害。采取的主要措施有：①改進(jìn)作業(yè)工具，對(duì)工具的重量、振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度進(jìn)行改進(jìn)和限制；②人員輪流作業(yè)；③采用合理的防護(hù)用品，采用防振墊等，減少對(duì)作業(yè)者的損害；定期體檢，做好振動(dòng)病的早期防治工作。

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頁(yè)六、其它環(huán)境

1、異常氣壓

2、電離輻射作業(yè)環(huán)境

3、非電離輻射作業(yè)環(huán)境

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頁(yè)第三節(jié)安全防護(hù)裝置人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)一、安全防護(hù)裝置的作用與分類

1、安全防護(hù)裝置的作用

⑴防止機(jī)械設(shè)備因超限運(yùn)行而發(fā)生事故

⑵通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)排除故障或中斷危險(xiǎn)

⑶防止因人為的誤操作而引發(fā)的事故

⑷防止操作者誤入危險(xiǎn)區(qū)而發(fā)生的事故

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頁(yè)2、安全防護(hù)裝置的分類⑴當(dāng)操作者處于危險(xiǎn)區(qū)或設(shè)備處于不安全狀態(tài)時(shí)，安全防護(hù)裝置能直接起安全保護(hù)作用，此時(shí)可分為以下幾類：①隔離防護(hù)裝置②聯(lián)鎖控制防護(hù)裝置③超限保險(xiǎn)裝置④緊急制動(dòng)裝置⑤報(bào)警裝置⑵當(dāng)操作者一旦進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，則安全防護(hù)裝置可以控制機(jī)械不能啟動(dòng)或自動(dòng)停止過程，或?qū)⑷藦奈ｋU(xiǎn)區(qū)排出，或控制人體不能進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，此類安全防護(hù)裝置稱為安全防護(hù)控制裝置，它對(duì)人身安全起間接防護(hù)作用。這種裝置有：雙手按鈕式開關(guān)、光電式安全防護(hù)裝置等。

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頁(yè)二、安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原則1、以保護(hù)人身安全為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則。2、安全防護(hù)裝置必須安全可靠的原則。3、安全防護(hù)裝置與機(jī)械裝備配套設(shè)計(jì)的原則。4、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、方便的原則。2023/3/23第47

頁(yè)三、典型安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

1、隔離防護(hù)安全裝置的設(shè)計(jì)要解決人機(jī)系統(tǒng)的安全問題，首先考慮的是人的安全。隔離防護(hù)安全裝置就是專為保護(hù)人身安全而設(shè)置的。該裝置有裝在機(jī)械設(shè)備上的防護(hù)罩，還有置于機(jī)械周圍一定距離的防護(hù)屏或防護(hù)柵欄，它們都是用來防止人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)與外露的高速運(yùn)動(dòng)或傳動(dòng)的零件或帶電導(dǎo)體等接觸受傷害，或飛濺出來的切屑、工件、刀具等外來物傷人。

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頁(yè)⑴防護(hù)罩防護(hù)罩的作用，一是使人體不能進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，二是阻擋高速飛向人體的外來物。為此，防護(hù)罩的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：①

有足夠的強(qiáng)度和剛度，結(jié)構(gòu)和布局合理，而且應(yīng)牢固地固定在設(shè)備或基礎(chǔ)上。②

不允許防護(hù)罩給生產(chǎn)場(chǎng)所帶來新的危險(xiǎn)，其本身表面應(yīng)光滑，不得有毛刺或尖銳棱角。防護(hù)罩不應(yīng)影響操作者的視線和正常作業(yè)，防護(hù)罩與運(yùn)轉(zhuǎn)零部件之間應(yīng)留有足夠的間隙，以免相互接觸，干擾運(yùn)動(dòng)或碰壞零件；應(yīng)便于設(shè)備的檢查、保養(yǎng)、維修。

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頁(yè)⑵防護(hù)屏防護(hù)屏是設(shè)置在離機(jī)械一定距離的地面上，根據(jù)需要可以移動(dòng)。它主要適用于不需要人進(jìn)行操作的機(jī)械，如用于隔離機(jī)械手或工業(yè)機(jī)器人的活動(dòng)區(qū)域。防護(hù)屏一般用金屬材料制成，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，可以采用柵欄結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或孔板結(jié)構(gòu)，常見的有圍欄、防護(hù)屏、欄桿等。在設(shè)計(jì)防護(hù)屏?xí)r，其柵欄的橫向或豎向間距、網(wǎng)眼或網(wǎng)孔的最大尺寸和防護(hù)屏高度，以防護(hù)屏放置的最小安全距離必須符合國(guó)空標(biāo)準(zhǔn)（GB8179—1987表１）。防護(hù)屏除可以防止機(jī)械傷害外，還可以防止由于灼燙、腐蝕、觸電等造成的傷害。

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頁(yè)2、聯(lián)鎖防護(hù)安全裝置的設(shè)計(jì)

聯(lián)鎖防護(hù)安全裝置的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“聯(lián)鎖”二字上，它表示既有聯(lián)系，又相互制約（互鎖）的兩種運(yùn)動(dòng)或兩種操縱動(dòng)作的協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)安全控制。聯(lián)鎖裝置可以通過機(jī)械的、電氣的或液壓、氣動(dòng)的方法使機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)相互聯(lián)鎖或操縱機(jī)構(gòu)與電源開關(guān)直接聯(lián)鎖。用來防止同時(shí)接通兩個(gè)或兩個(gè)以上相互干擾的運(yùn)動(dòng)，如車床上刀架的縱向與橫向運(yùn)動(dòng)不允許同時(shí)接通，機(jī)床的啟動(dòng)或制動(dòng)不允許同時(shí)發(fā)生；防止幾個(gè)運(yùn)動(dòng)同時(shí)傳動(dòng)某一個(gè)執(zhí)行部件，如車床中的絲杠與光杠不能同時(shí)傳動(dòng)刀架；防止顛倒順序動(dòng)作，如機(jī)床上工件未夾緊，主軸不能起動(dòng)；防止誤操作功能相反的按鈕或手柄。它是各類機(jī)械用的最多、最理想的一種安全裝置。2023/3/23第51

頁(yè)⑴機(jī)械式聯(lián)鎖裝置

手柄與腳踏板聯(lián)鎖裝置１-手柄２-腳踏板３-插銷４-啟動(dòng)桿

它表示壓力機(jī)開始工作時(shí)，只有先把手柄按下，將插入啟動(dòng)桿上的銷子撥出，腳踏板才能踏下，這時(shí)才能啟動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行工作。這樣使操作者的手在壓力機(jī)滑塊下降前自然地離開危險(xiǎn)區(qū)，防止腳誤踩腳踏板而發(fā)生沖手事故。

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頁(yè)⑵電氣聯(lián)鎖線路①順序聯(lián)鎖②按鈕控制的正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖線路③欠電壓、欠電流聯(lián)鎖保護(hù)⑶液壓（或氣動(dòng)）聯(lián)鎖回路2023/3/23第53

頁(yè)3、超限保險(xiǎn)安全裝置的設(shè)計(jì)

⑴超載安全裝置

⑵越位安全裝置⑶超壓安全裝置４、制動(dòng)裝置5、報(bào)警裝置６、防觸電安全裝置2023/3/23第四節(jié)

人機(jī)系統(tǒng)安全與可靠性在現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)工作中，經(jīng)常都在發(fā)生各式各樣的事故。以減少事故、提高系統(tǒng)安全性為目的的人機(jī)系統(tǒng)的可靠性研究，日益被人們所重視。長(zhǎng)期以來，可靠性研究對(duì)象被局限在“機(jī)”，事實(shí)上很多事故是由人的差錯(cuò)造成的。人在系統(tǒng)中的可靠性越來越重要。人機(jī)系統(tǒng)的可靠性、安全性決定于構(gòu)成該人機(jī)系統(tǒng)的人、機(jī)器、環(huán)境三方面因素及其它們間的協(xié)調(diào)關(guān)系。2023/3/23一、可靠性的定義及其度量

l、可靠性的定義

可靠性是指研究對(duì)象在規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)、完成規(guī)定功能的能力。

2、可靠性度量指標(biāo)可靠性度量指標(biāo)是指對(duì)系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠程度作出定量表示。常用的基本度量指標(biāo)有可靠度、不可靠度（或累積故障概率）、故障率（或失效率）、平均無故障工作時(shí)間（或平均壽命）、維修度、有效度等。

2023/3/23（1）可靠度可靠度是可靠性的量化指標(biāo)，即系統(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率?？煽慷仁菚r(shí)間的函數(shù)，常用以R(t)表示，稱為可靠度函數(shù)。產(chǎn)品出故障的概率是通過多次試驗(yàn)中該產(chǎn)品發(fā)生故障的頻率來估計(jì)的。例如，取N個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，若在規(guī)定時(shí)間t內(nèi)共有Nf(t)個(gè)產(chǎn)品出故障，則該產(chǎn)品可靠度的觀測(cè)值可用式（5-3）近似表示：R(t)≈[N—Nf(t)]/N(5—3)當(dāng)t=0，Nf（t）＝

0，則R（t）＝l。隨著t的增加，出故障的產(chǎn)品數(shù)Nf（t）也隨之增加，則可靠度R(t)下降。當(dāng)

t→∞，

Nf(t)→N

，則R(t)→0?？煽慷鹊淖兓秶s為0≤R(t)≤1。2023/3/23與可靠度相反的一個(gè)參數(shù)叫不可靠度。它是指系統(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)未完成規(guī)定功能的概率，即發(fā)生故障的概率，所以也稱累積故障概率。不可靠度也是時(shí)間的函數(shù)，常用F(t)表示。同樣對(duì)N個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)到t瞬間的故障數(shù)為Nf(t)，則當(dāng)N足夠大時(shí)，產(chǎn)品工作到t瞬間的不可靠度的觀測(cè)值（即累積故障概率）可近似表示，見式（5-4）：

F(t)

≈Nf(t)/N(5—4)F(t)隨Nf（t）的增加而增加F(t)的變化范圍約為0≤F(t)≤1。2023/3/23（2）故障率（或失效率）故障和失效這兩個(gè)概念，其基本含義是一致的，都表示產(chǎn)品在低功能狀態(tài)下工作或完全喪失功能，只是前者一般用于維修產(chǎn)品，可以修復(fù)，后者用于非維修產(chǎn)品，表示不可修復(fù)。產(chǎn)品在工作過程中，由于某種原因使一些零部件發(fā)生故障或失效，為反映產(chǎn)品發(fā)生故障的快慢，引出故障率參數(shù)。故障率是指工作到t時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，故障率也是時(shí)間的函數(shù)，記為則λ(t)，稱為故障率函數(shù)。產(chǎn)品的故障率是一個(gè)條件概率，它表示產(chǎn)品在工作到t時(shí)刻的條件下，單位時(shí)間內(nèi)的故障概率。它反映t時(shí)刻產(chǎn)品發(fā)生故障的速率，稱為產(chǎn)品在該時(shí)刻的瞬時(shí)故障率以λ(t)，習(xí)慣稱故障率。2023/3/23故障率的觀測(cè)值等于N個(gè)產(chǎn)品在t時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)的故障產(chǎn)品數(shù)ΔNf(t)/Δt與在t時(shí)刻還能正常工作的產(chǎn)品數(shù)Ns(t)之比，見式（5-5）

λ(t)=ΔNf(t)/Ns(t)·Δt

（5—5）平均故障率λ(t)

是指在某一規(guī)定的時(shí)間內(nèi)故障率的平均值。其觀測(cè)值，對(duì)于非維修產(chǎn)品是指在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失效數(shù)r與累積工作時(shí)間∑t之比；對(duì)于維修產(chǎn)品是指它的使用壽命內(nèi)的某個(gè)觀測(cè)期間一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的故障發(fā)生次數(shù)r與累積工作時(shí)間之比，即兩種情況均可用式（5-6）表示：（5—6）產(chǎn)品在其整個(gè)壽命期間內(nèi)各個(gè)時(shí)期的故障率是不同的，其故障率隨時(shí)間變化的曲線稱為壽命曲線，也稱浴盆曲線，如圖5－24所示。

2023/3/23圖5-24產(chǎn)品壽命曲線1、早期故障期

2、偶發(fā)故障期

3、磨損故障期2023/3/23圖5-24

故障率與時(shí)間的關(guān)系2023/3/23產(chǎn)品的失效過程可分為三個(gè)階段

1）初期故障，發(fā)生于機(jī)器試制或投產(chǎn)早期的試運(yùn)轉(zhuǎn)期間。產(chǎn)品在使用初期，由于材質(zhì)的缺陷，設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)整等環(huán)節(jié)造成的缺陷，或檢驗(yàn)疏忽等原因存在的固有缺陷陸續(xù)暴露出來，此期間故障率較高2）隨機(jī)故障，是在機(jī)器處于正常工作狀態(tài)下的偶發(fā)故障。這段時(shí)間較長(zhǎng)，是產(chǎn)品的最佳工作期。這時(shí)發(fā)生的故障是隨機(jī)的，是偶然原因引起應(yīng)力增加，當(dāng)應(yīng)力超過設(shè)計(jì)規(guī)定的額定值時(shí)，就可能發(fā)生故障。3）耗損故障，也即后期磨損故障。這個(gè)時(shí)期的故障迅速上升，因?yàn)楫a(chǎn)品經(jīng)長(zhǎng)期使用后，由于磨損、老化，大部分零部件將接近或達(dá)到固有壽命期，所以故障率較高。

2023/3/23（3）平均壽命（或平均無故障工作時(shí)間)式中∑t——總工作時(shí)間；

n——故障（或失效）次數(shù)或試驗(yàn)產(chǎn)品數(shù)。2）維修度:是指維修產(chǎn)品發(fā)生故障后，在規(guī)定條件（條件貯備、維修工具、維修方法及維修技術(shù)水平等）和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能修復(fù)的概率，它是維修時(shí)間τ的函數(shù)，用M(τ)表示，稱為維修度函數(shù)。

維修度的觀測(cè)值為：在τ＝0時(shí)處于故障狀態(tài)需要維修的產(chǎn)品數(shù)N與經(jīng)過時(shí)間τ修復(fù)的產(chǎn)品數(shù)Nτ之比，見式M(τ)=N/Nτ

2023/3/233）有效度:狹義可靠度R（t）與維修度M(τ)的綜合稱為有效度，也稱廣義可靠度。其定義為：對(duì)維修產(chǎn)品，在規(guī)定的條件下使用，在規(guī)定維修條件下修理，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)具有或維持其規(guī)定功能處于正常狀態(tài)的概率。顯然，有效度是工作時(shí)間t與維修時(shí)間τ的函數(shù)，常用A（t，τ）表示，它是對(duì)維修產(chǎn)品可靠性的綜合評(píng)價(jià)。A（t，τ）可用式（5-9）表示：(5—9)有效度的觀測(cè)值：在某個(gè)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品可工作時(shí)間與工作時(shí)間和不可工作時(shí)間之和得比值，記為?，其計(jì)算見式（5-10）。?

=U/(U+D)(5—10)式中

U－－可工作時(shí)間，包括任務(wù)時(shí)間、啟動(dòng)時(shí)間和待機(jī)時(shí)間；D－一不可工作時(shí)間，包括停機(jī)維護(hù)時(shí)間、修理時(shí)間、延誤時(shí)間和改裝時(shí)間。

2023/3/233可靠性特征量之間的關(guān)系(1)F(t)

與

R(t)間的關(guān)系

F(t)+R(t)=1(2)F(t)和R(t)與故障概率密度函數(shù)f(t)間的關(guān)系(3)F(t)與λ(t)的關(guān)系

(4)F(t)及f(t)與λ(t)的關(guān)系

2023/3/23二、人的可靠性1影響人的可靠性的因素生理因素

如體力、耐久力、疾病、饑渴、對(duì)環(huán)境因素承受能力的限度等；大腦的意識(shí)水平影響；心理因素

因感覺靈敏度變化引起反應(yīng)速度變化，因某種刺激導(dǎo)致心理特性波動(dòng)，如情緒低落、發(fā)呆或驚慌失措等覺醒水平變化；個(gè)人素質(zhì)

訓(xùn)練程度、經(jīng)驗(yàn)多少、操作熟練程度、技術(shù)水平高低、責(zé)任心強(qiáng)弱等；2023/3/23操作因素

操作的連續(xù)性、操作的反復(fù)性、操作時(shí)間的長(zhǎng)短、操作速度、頻率及靈活性等。

環(huán)境因素

對(duì)新環(huán)境和作業(yè)不適應(yīng)，由于溫度、氣壓、供氧、照明等環(huán)境條件的變化不符合要求，以及振動(dòng)和噪聲的影響，引起操作者生理、心理上的不舒適；管理因素

如不正確的指令，不恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，人際關(guān)系不融洽，工作崗位不稱心等；

個(gè)人素質(zhì)

訓(xùn)練程度、經(jīng)驗(yàn)多少、操作熟練程度、技術(shù)水平高低、責(zé)任心強(qiáng)弱等；

社會(huì)因素

家庭不和、人際關(guān)系不協(xié)調(diào)；

2023/3/232、人的可靠性分析方法最主要的有：人的差錯(cuò)概率預(yù)測(cè)方法（THERP）人的認(rèn)知可靠性模型（HCR）操作員動(dòng)作樹分析法（OAT）通用失誤模型系統(tǒng)（GEMS）

2023/3/23三、機(jī)械的可靠性

在人機(jī)系統(tǒng)中，由于機(jī)器設(shè)備本身的故障以及人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性差而導(dǎo)致了許多事故的發(fā)生。因此，人們?yōu)榱朔乐故鹿?，在進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)開始時(shí)，就要對(duì)機(jī)器設(shè)備的安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)

就機(jī)器設(shè)備而言，可靠性是指機(jī)器、部件、零件在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。度量可靠性指標(biāo)的特征量稱為可靠度?？煽慷仁窃谝?guī)定時(shí)間內(nèi)，機(jī)器設(shè)備或部件能完成規(guī)定功能的概率。若把它視為時(shí)間的函數(shù)，就稱為可靠度函數(shù)。2023/3/23為簡(jiǎn)便起見，假設(shè)環(huán)境因素宜人，對(duì)機(jī)械設(shè)備不造成危害，則研究機(jī)的可靠性就轉(zhuǎn)化為主要研究機(jī)械設(shè)備的可靠性問題。一般情況，產(chǎn)品可靠性指標(biāo)都與該產(chǎn)品的故障分布類型有關(guān)。若已知產(chǎn)品的故障分布函數(shù)，就可以求出其可靠度R（t）、故障率λ(t)

及其它可靠性指標(biāo)，若不知道具體的故障分布函數(shù)，但知道故障分布類型，也可以通過參數(shù)估計(jì)的方法求得某些可靠性指標(biāo)的估計(jì)值。故障分布類型有三種類型：指數(shù)分布正態(tài)分布威布爾分布2023/3/23四、人機(jī)系統(tǒng)總體安全可靠度分析與評(píng)價(jià)1人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算人機(jī)系統(tǒng)的可靠度是由人的可靠度和機(jī)的可靠度組成的。機(jī)的可靠度可以通過大量統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)得到。人的可靠度的確定包括人的信息接受的可靠度、信息判斷的可靠度和信息處理的可靠度人機(jī)系統(tǒng)的可靠度據(jù)不同的系統(tǒng)模型來求出，通常情況下可看成串聯(lián)系統(tǒng)。從人機(jī)系統(tǒng)考慮，若將環(huán)境作為干擾因素，而且此處假設(shè)環(huán)境是符合指標(biāo)要求的，設(shè)其可靠度為1，則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度為：2023/3/23

構(gòu)成系統(tǒng)的各單元之間通?？蓺w結(jié)為串聯(lián)配置方式和并聯(lián)配置方式兩類：

1）串聯(lián)配置方式

系統(tǒng)能量的輸人按順序依次通過功能上獨(dú)立的單元Ai=l，2，3，…，n，然后才輸出。如果系統(tǒng)中的任一個(gè)單元發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障。2023/3/23如果每個(gè)單元的可靠度為R1

，R2

，R3

，…，Rn

，則系統(tǒng)的可靠度

Rs（t）=R1R2R3…Rn

重要的和可靠性要求高的系統(tǒng)，應(yīng)力求避免采用串聯(lián)配置方式。2023/3/23

2）并聯(lián)配置方式并聯(lián)配置方式的系統(tǒng)可靠性為Rs（t）＝1－（1－R1）(1－R2)…(1－Rn)2023/3/23(l)簡(jiǎn)單人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算

簡(jiǎn)單人機(jī)系統(tǒng)的可靠度Rs=RMRHRM可通過上面所述的可靠度函數(shù)求出，亦可通過大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出。

RH

＝l－bcdef(l－r)r=rl×r2×r3信息輸入、信息處理、信息輸出三個(gè)階段的基本可靠度rl、r2和r3，作業(yè)時(shí)間b、操作頻率c、危險(xiǎn)程度d、生理心里因素e和環(huán)境條件f（取值見表5－30

5－31）2023/3/23表5－30基本可靠度rl、r2

、r3

的取值

類別影響因素rlr2r3簡(jiǎn)單變量不超過幾個(gè)，人機(jī)工程學(xué)上考慮全面0.9995～0.99990.99900.9995～0.9999一般變量不超過10個(gè)0.9990～0.99950.99500.9990～0.9995復(fù)雜變量超過10個(gè)，人機(jī)工程學(xué)上考慮不全面0.990