機(jī)械安全設(shè)計(jì)方法研究

—機(jī)械安全設(shè)計(jì)方法研究論述了機(jī)械安全的定義及特性，闡述了機(jī)械安全設(shè)計(jì)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及內(nèi)涵，提出了機(jī)械安全設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)程序，為促進(jìn)我國(guó)機(jī)械安全設(shè)計(jì)技術(shù)的研討和發(fā)展探討了機(jī)械安全設(shè)計(jì)方法學(xué)。先進(jìn)制造技術(shù)；現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法；安全設(shè)計(jì)；方法研討1機(jī)械安全的定義及特性機(jī)械安全是在按運(yùn)用說(shuō)明書規(guī)定的預(yù)定運(yùn)用條件下，執(zhí)行其功能和在其產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期內(nèi)（運(yùn)輸、安裝、調(diào)整、修理、拆卸和處理時(shí)）不產(chǎn)生損傷或危害健康的力量。機(jī)械安全設(shè)計(jì)是采納先進(jìn)的機(jī)械安全技術(shù)，從系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)機(jī)器可能發(fā)生的危險(xiǎn)進(jìn)行辨認(rèn)、分析和評(píng)價(jià)，依據(jù)其評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)、防護(hù)裝置和運(yùn)用信息的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可能發(fā)生的事故得到掌握，使機(jī)械在其整個(gè)壽命周期都是安全的?，F(xiàn)代產(chǎn)品的機(jī)械安全與傳統(tǒng)安全工程相比，具有以下幾方面的特性：（1）系統(tǒng)性伴著系統(tǒng)工程概念的引入，安全設(shè)計(jì)這門新興學(xué)科是建立在心理、信息、掌握、牢靠性、失效分析、環(huán)境學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生、人機(jī)工程、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上，并綜合運(yùn)用這些科學(xué)技術(shù)的新型學(xué)科。（2）安全性采納現(xiàn)代安全設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)機(jī)械危險(xiǎn)的辨認(rèn)、評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)，從而使機(jī)器在整個(gè)壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤用時(shí)，其機(jī)器和人身均是安全的，使人對(duì)勞動(dòng)環(huán)境、勞動(dòng)內(nèi)容和主動(dòng)地位的提高得到不斷改善。（3）友善性機(jī)械安全設(shè)計(jì)觸及到人和人所掌握的機(jī)器，它在人與機(jī)器之間建立起一套滿意人的生理特性、心理特性，充足發(fā)揮人的功能的、提高人機(jī)系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中通過(guò)削減操的緊急和體力來(lái)提高安全性，并以此改善機(jī)器的操作性能和提高其牢靠性。（4）科學(xué)性機(jī)械安全設(shè)計(jì)包括安全分析、安全評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)，它是應(yīng)用系統(tǒng)工程的原理和方法，全面、系統(tǒng)地對(duì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的因素進(jìn)行定性、定量分析和評(píng)價(jià)，尋求降低風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的一門綜合性科學(xué)。它應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)，為機(jī)械產(chǎn)品的安全設(shè)計(jì)的科學(xué)化和系統(tǒng)化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2機(jī)械安全技術(shù)的內(nèi)涵及構(gòu)成機(jī)械安全設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要組成部分，伴著先進(jìn)制造技術(shù)的推動(dòng)和市場(chǎng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品需求的多樣化，通過(guò)10多年來(lái)對(duì)傳統(tǒng)安全工程的摒棄、擴(kuò)展和延長(zhǎng)，逐步形成了以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)，以基礎(chǔ)科學(xué)、工程技術(shù)以及管理科學(xué)構(gòu)成的多層次的安全科學(xué)。機(jī)械安全技術(shù)是一個(gè)有機(jī)整體，3個(gè)層次的技術(shù)并不是孤立的，它們相互聯(lián)系，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。（1）基礎(chǔ)技術(shù)第1個(gè)層次是機(jī)械安全技術(shù)的理論基礎(chǔ)。機(jī)械安全設(shè)計(jì)在人的心理學(xué)、生理學(xué)以及系統(tǒng)工程為根本動(dòng)身點(diǎn)的方法論指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)優(yōu)化而形成科學(xué)、安全、舒適、友善的機(jī)械安全技術(shù)，組成機(jī)械安全技術(shù)的核心，它是機(jī)械安全技術(shù)的重要組成部分。（2）工程技術(shù)第2個(gè)層次是機(jī)械安全技術(shù)的相關(guān)單元技術(shù)。該部分主要由現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法學(xué)所包含的牢靠性設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)等優(yōu)良設(shè)計(jì)方法組成。通過(guò)應(yīng)用這些現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度，保證機(jī)械的本質(zhì)安全，即機(jī)器在整個(gè)壽命期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤用時(shí)其機(jī)器和人身是安全的。（3）管理技術(shù)第3個(gè)層次是安全管理技術(shù)。它是與安全系統(tǒng)的組織與管理有關(guān)的各種技術(shù)，主要包括安全技術(shù)的創(chuàng)新、安全標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和安全的監(jiān)督實(shí)施、安全設(shè)計(jì)的評(píng)審、認(rèn)證等。它是技術(shù)與管理、科學(xué)與社會(huì)緊密結(jié)合，保證安全技術(shù)實(shí)施并使機(jī)械安全到達(dá)合理化和最正確化的條件保證。（4）支撐技術(shù)第4個(gè)層次是支持機(jī)械安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)，包括機(jī)械安全設(shè)計(jì)必備的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟硬件、信息網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械安全行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等。以上4個(gè)層次構(gòu)成機(jī)械安全技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，但每一個(gè)層次都不等于機(jī)械安全技術(shù)的全部。機(jī)械安全技術(shù)是應(yīng)用上述4個(gè)層次技術(shù)的局部或?qū)ζ溥M(jìn)行系統(tǒng)集成而形成的系統(tǒng)綜合技術(shù)。3機(jī)械安全設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3.1危險(xiǎn)辨認(rèn)危險(xiǎn)辨認(rèn)在機(jī)械安全設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位，它的目的是描述危險(xiǎn)的性質(zhì)和辨認(rèn)它們各自危險(xiǎn)所產(chǎn)生的后果。在對(duì)機(jī)械進(jìn)行安全設(shè)計(jì)、制定有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，必需要對(duì)機(jī)器可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)進(jìn)行辨認(rèn)。它是安全評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，危險(xiǎn)辨認(rèn)的精確與否，直接影響到安全性能的好壞。機(jī)器可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)主要分為2大類：（1）機(jī)械危險(xiǎn)主要包括擠壓危險(xiǎn)、剪切危險(xiǎn)、切割危險(xiǎn)、纏繞危險(xiǎn)、吸人或卷入危險(xiǎn)、沖擊或碰撞危險(xiǎn)、刺傷或扎傷危險(xiǎn)、摩擦和磨損危險(xiǎn)、高壓流體噴射危險(xiǎn)等。（2）非機(jī)械危險(xiǎn)主要包括電氣危險(xiǎn)、熱危險(xiǎn)、噪聲危險(xiǎn)、振動(dòng)危險(xiǎn)、輻射危險(xiǎn)、材料或物質(zhì)產(chǎn)生的危險(xiǎn)、未遵循人類工效學(xué)原則而產(chǎn)生的危險(xiǎn)及綜合性危險(xiǎn)等。3.2安全評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)現(xiàn)有工藝水平對(duì)機(jī)器在每種危險(xiǎn)狀態(tài)下可能產(chǎn)生損害的概率和嚴(yán)峻度進(jìn)行全面評(píng)估和判斷。安全評(píng)價(jià)的目的是幫忙設(shè)計(jì)者依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，以及由此引起的各種約束確定最優(yōu)的安全措施，使機(jī)器到達(dá)最高安全水平。（1）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)要素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通常包括以下3個(gè)方面的要素：①評(píng)估可能損害的嚴(yán)峻度?？赏ㄟ^(guò)損害的范圍、損害的限度、損害的嚴(yán)峻度等因素進(jìn)行評(píng)估。②人們暴露于危險(xiǎn)區(qū)的頻率。通過(guò)對(duì)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)的性質(zhì)、頻次、持續(xù)時(shí)間和人數(shù)等因素來(lái)進(jìn)行評(píng)估。③預(yù)測(cè)危險(xiǎn)顯現(xiàn)的概率。主要對(duì)以下因素進(jìn)行預(yù)測(cè)：機(jī)器及其它元器件的牢靠性及有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，類似機(jī)器事故歷史資料。（2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定性方法風(fēng)險(xiǎn)要素評(píng)估完成后，需對(duì)機(jī)器進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以確定機(jī)器是否到達(dá)安全要求。（3）綜合運(yùn)用各種系統(tǒng)安全分析和評(píng)價(jià)方法采納系統(tǒng)工程方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已有近20年的歷史，發(fā)展了數(shù)十種系統(tǒng)安全分析方法，能從各種不同的角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。從分析的數(shù)理角度動(dòng)身，這些方法可分為定性分析和定量分析。從分析的規(guī)律觀點(diǎn)動(dòng)身，又可分為歸納法和演繹法。其中，不少方法是相像的、重復(fù)的，但是根據(jù)系統(tǒng)壽命周期的時(shí)間進(jìn)程，這些系統(tǒng)安全分析方法之間又互有聯(lián)系，各有利弊。在傷亡事故分析預(yù)測(cè)方面，比擬常用的系統(tǒng)安全分析方法有初步危險(xiǎn)分析（PHA）故障類型和影響危險(xiǎn)度分析（FMECA）大事樹(shù)分析（ETA）故障樹(shù)分析（FTA）管理疏忽和危險(xiǎn)樹(shù)分析（MORT）等。其中，在我國(guó)乃至國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的是故障樹(shù)分析。3.3機(jī)械安全設(shè)計(jì)依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，在選擇安全設(shè)計(jì)的最優(yōu)方法時(shí)，必需遵循以下原則：（1）結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)機(jī)械安全設(shè)計(jì)的第一步是對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素如下：①使機(jī)器外觀到達(dá)本質(zhì)安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；②使機(jī)器有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)到達(dá)安全的設(shè)計(jì)；③合理規(guī)定和計(jì)算零部件的強(qiáng)度和應(yīng)力；④合理選用材料；⑤選用本質(zhì)安全技術(shù)和動(dòng)力源；⑥應(yīng)用強(qiáng)制機(jī)械作用原則；⑦應(yīng)用人機(jī)工程原則；⑧應(yīng)用人類工效學(xué)原則；⑨提高機(jī)器及零件的牢靠性；10使機(jī)器的調(diào)整、修理點(diǎn)位于危險(xiǎn)區(qū)之外。（2）安全防護(hù)措施的選用與設(shè)計(jì)對(duì)通過(guò)合理的結(jié)