上周跟同学们分享了保护装置，今天跟各位考生深入解析“机械设备安全”。
机械设备安全应考虑其寿命的各个阶段，包括机械产品的安全和机械使用的安全两个阶段。决定机械产品安全性的关键是设计阶段采用安全措施，还要通过使用阶段采用安全措施来最大限度减小风险。
实现机械设备安全遵循以下两个基本途径：设计适当的结构，尽可能避免危险或减小风险；通过减少对操作者涉入危险区的需要，限制人们面临危险，避免给操作者带来不必要的体力消耗、精神紧张和疲劳。
知识点一、实现机械安全的途径与对策措施
消除或减小相关的风险，应按下列等级顺序选择安全技术措施，即“三步法”。
第一步：本质安全设计措施，也称直接安全技术措施。
第二步：安全防护措施，也称间接安全技术措施。
第三步：使用安全信息，也称提示性安全技术措施。
知识点二、本质安全技术措施
1.合理的结构型式
（1）机器零部件形状。可接近的机械部件避免锐边、尖角、粗糙面、凸出部位；对可能造成“陷入”的机器开口或管口端进行折边、倒角或覆盖。
（2）运动机械部件相对位置设计。加大运动部件之间的最小间距，使人体的相应部位可以安全进入；或通过减小其间距，使人体的任何部位不能进入。
（3）足够的稳定性。在机器生命周期的各个阶段内都应考虑机器的稳定性：底座的几何形状、重心、安装地点的支承面特征。
2.限制机械应力以保证足够的抗破坏能力
（1）专业符合性。
（2）足够的抗破坏能力。
（3）连接紧固可靠。
（4）防止超载应力。
通过在传动链预先采用“薄弱环节”预防超载，例如，采用易熔塞、限压阀、断路器等限制超载应力。
（5）良好的平衡和稳定性。
3.使用本质安全的工艺过程和动力源
（1）爆炸环境中的动力源。应采用全气动或全液压控制操纵机构，或“本质安全”电气设备，避免一般电气装置容易出现火花而导致爆炸的危险。
（2）采用安全的电源。防止点击、短路、过载和静电的危险。
（3）防止与能量形式有关的潜在危险。
（4）改革工艺控制有害因素。消除或降低噪声、振动源（焊接代替铆接，液压代替锤击），控制有害物质排放（颗粒代替粉末、铣代替磨）。
4.控制系统的安全设计
（1）控制系统的设计。应与所有机器电子设备的电磁兼容性相关标准一致。
（2）软、硬件的安全。
（3）提供多种操作模式及模式转换功能。
（4）手动控制器的设计和配置应符合安全人机学原则。
（5）考虑复杂机器的特定需求。例如动力中断的自保护或重启原则、“定向失效模式”、“关键”件加倍（冗余）设置等。
5.材料和物质的安全性
（1）材料的力学性能。
（2）对环境的适应性。
（3）避免材料的毒性。
（4）防止火灾和爆炸风险。
6.机械的可靠性设计和维修性设计
一是机械设备要尽量少出故障，即设备的可靠性；二是出了故障要容易修复，即设备的维修性。
（1）使用可靠性已知的安全相关组件。指能够经受住所有干扰和应力，且产生失效概率小的组件。需要考虑的环境条件包括冲击、振动、冷、热、潮湿、粉尘、腐蚀、静电、电磁场等。
（2）关键组件或子系统加倍（或冗余）和多样化设计。当一个组件失效，另一个组件或其他多个组件能够继续执行各自的功能，保证安全功能继续有效。采用多样的设计或技术，避免共因失效或共模失效。
（3）操作的机械化或自动化设计。通过机器人、搬运装置、传送机构、鼓风设备实现自动化，通过进料滑道、推杆和手动分度工作台实现机械化。减少人员暴露于危险，限制操作产生的风险。
（4）机械设备的维修性设计。当产品一旦出故障，易发现、易拆卸、易检修、易安装，维修性是产品固有的可靠性指标之一。
维修性设计应考虑以下要求：将维护、润滑和维修设定点放在危险区之外；维修作业的可达性，即安装场所可达性（有足够的检修活动空间）、设备外部的可达性（考虑封闭设备用于人员进行检修的开口部分的结构及其固定方式）、设备内部的可达性(设备内部各零、组部件之间的合理布局和安装空间）；零部件的标准化与互换性，同时，必须考虑维修人员的安全。
7.遵循安全人机工程学的原则
在机械基础设计阶段，对操作者和机器进行功能分配时，应遵循安全人机工程学原则，考虑预定使用机器“人-机”相互作用的所有要素，以减轻操作者心理、生理压力和紧张程度。
(1)操作台和作业位置应考虑人体测量尺寸、力量和姿势、运动幅度、重复动作频率、易用性等，尤其是手持和移动式机器的设计，应考虑到人力的可及范围、控制机构的操纵，以及人的手、臂、腿等解剖学结构。
(2) 避免操作者在机器使用过程中的紧张姿势和动作，避免将操作者的工作节奏与自动的连续循环连在一起。
(3) 当机器和其防护装置的结构特征使得环境照明不足时，应在机器上或其内部提供调整设置区及日常维护区的局部照明。应避免会引起风险的眩光、阴影和频闪效应。若光源的位置在使用中需进行调整，则其位置不应对调整者构成任何危险。
(4) 手动控制操纵装置的选用、配置和标记应满足以下要求:必须清晰可见、可识别，且作用明确，必要处适当加标志;其布局、行程和操作阻力与所要执行的操作相匹配，能安全地即时操作;按钮的位置、手柄和手轮运动与它们的作用应是恒定的;操作时不会引起附加风险。
(5) 指示器、刻度盘和视觉显示装置的设计与配置应符合以下要求:信息装置应在人员易于感知的参数和特征范围之内，含义确切、易于理解，显示酣久、清晰;使操作者和机器间的相互作用尽可能清楚、明确，且在操作位置便于察看、识别和理解。
【真题再现】
机械产品设计应考虑维修性，以确保机械产品一旦出现故障，易发现、易检修。下列机械产品设计要求中，不属于维修性考虑的是（ ）。
A．足够的检修活动空间
B．零部件的标准化与互换性
C．故障部位置于危险区以外
D．关键零部件的多样化设计
维修性设计应考虑以下要求:将维护、润滑和维修设定点放在危险区之外；检修人员接近故障部位进行检查、修理、更换零件等维修作业的可达性，即安装场所可达性(有足够的检修活动空间)、设备外部的可达性(考虑封闭设备用于人员进行检修的开口部分的结构及其固定方式)、设备内部的可达性(设备内部各零、组部件之间的合理布局和安装空间)；零、组部件的标准化与互换性，同时，必须考虑维修人员的安全。
维修性设计是指产品设计时从维修的观点出发，保证产品一旦出故障能容易地发现并进行维修。产品维修性设计应考虑的主要因素有（ ）。
A．可达性
B．可靠性
C．零部件的互换性
D．故障周期性
E．维修人员的安全
机械设备的维修性设计。设计应考虑机械的维修性，当产品一且出故障，易发现、易拆卸、易检修、易安装，维修性是产品固有可靠性的指标之一。维修性设计应考虑以下要求：将维护、润滑和维修设定点放在危险区之外；检修人员接近故障部位进行检查、修理、更换零件等维修作业的可达性，即安装场所可达性(有足够的检修活动空间)、设备外部的可达性(考虑封闭设备用于人员进行检修的开口部分的结构及其固定方式)、设备内部的可达性(设备内部各零、组部件之间的合理布局和安装空间) ；零、组部件的标准化与互换性，同时，必须考虑维修人员的安全。
本质安全设计措施是指通过改变机路设计或工作特性，来清除危险或减少与危险相关的风险的安全措施。下列采用的安全措施中，属于本质安全措施的是（ )。
A.采用安全电源
B.设置防护装置
C.设置保护装置
D.设置安全标志
消除或减小相关的风险，应按下列等级顺序选择安全技术措施，即"三步法"。
第一步：本质安全设计措施，也称直接安全技术措施，指通过适当选择机器的设计特性和暴露人员与机器的交互作用，消除或减小相关的风险。此步是风险减小过程中的第一步，也是最重要的步骤。
第二步：安全防护措施，也称间接安全技术措施。如果仅通过本质安全设计措施不足以减小风险时，可采用用于实现减小风险目标的安全防护措施。
第三步：使用安全信息，也称提示性安全技术措施。如果以上两步技术措施不能实现或不能完全实现时，应使用信息明确警告剩余风险，说明安全使用设备的方法和相关的培训要求等。
A属于本质安全设计措施，BC属于安全防护措施，D属于使用安全信息。
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