徐亞勇

摘 要：新版EN ISO138491機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)已得到歐洲多數(shù)機(jī)器制造企業(yè)的認(rèn)可，這也給機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)安全帶來(lái)了新的思考，本文從機(jī)械設(shè)計(jì)具體注意事項(xiàng)出發(fā)，闡述了筆者自己的思考。

關(guān)鍵詞：EN ISO138491；機(jī)械設(shè)備；設(shè)計(jì)；安全性

新版EN ISO138491機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)已獲得歐洲大多數(shù)機(jī)器制造商認(rèn)可作為EN9541的改進(jìn)，在危險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程和技術(shù)文件檔案方面提出更高的要求。國(guó)內(nèi)類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)主要是GB508385和GB1280191，這些基于生產(chǎn)設(shè)備安全的標(biāo)準(zhǔn)的提出既是對(duì)對(duì)機(jī)械設(shè)備安全性帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，也給機(jī)械設(shè)備安全設(shè)計(jì)提出了全新的思考。

1 機(jī)械設(shè)備安全設(shè)計(jì)概述

使用機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的最首要保證的就是人的安全。盡管近年來(lái)業(yè)界加強(qiáng)了在動(dòng)力科學(xué)、強(qiáng)度科學(xué)、可靠性分析等設(shè)備安全的周邊學(xué)科的研究，也開(kāi)始與數(shù)學(xué)建模等新型學(xué)科積極合作，但并未從根本上杜絕機(jī)械設(shè)備災(zāi)難性事故的發(fā)生，汽車(chē)斷軸、鋼纜斷裂、電梯驟停等都時(shí)有發(fā)生。為了減少類(lèi)似事故的發(fā)生，除了要加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控外，加大機(jī)械設(shè)備的安全設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。

安全設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要組成，是當(dāng)下機(jī)械發(fā)展的熱點(diǎn)，也是科技界必須直面的重大挑戰(zhàn)。它主要應(yīng)用安全科學(xué)的理論與方法，在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部具有為限發(fā)生可能性的環(huán)節(jié)進(jìn)行必要的識(shí)別，充分的分析和可能性評(píng)價(jià)，并由此對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、防護(hù)裝置及使用信息進(jìn)行考量，在此基礎(chǔ)上實(shí)施設(shè)備設(shè)計(jì)。通過(guò)使用具備安全性能、足夠安全系數(shù)和必要的安全防護(hù)裝置，將操作人員與設(shè)備中存在危險(xiǎn)的部分進(jìn)行隔離，使操作人員有效規(guī)避危險(xiǎn)。機(jī)械安全設(shè)計(jì)是一門(mén)綜合性學(xué)科，涵蓋有基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)、工程技術(shù)、管理技術(shù)及支撐技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，細(xì)分來(lái)說(shuō)主要有生理學(xué)、優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)工程、安全規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)、安全設(shè)計(jì)、CAD、CAPP、信息技術(shù)、機(jī)械行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

2 研究階段及研究?jī)?nèi)容

在新標(biāo)準(zhǔn)的影響下，新方法以機(jī)械設(shè)備為研究對(duì)象，以多學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)衍生處新的安全設(shè)計(jì)方法。其主要內(nèi)容包括：①應(yīng)用安全科學(xué)、機(jī)械科學(xué)、設(shè)計(jì)科學(xué)等知識(shí)來(lái)研究機(jī)械設(shè)備的安全檢測(cè)和評(píng)價(jià)理論。通過(guò)對(duì)檢測(cè)和評(píng)價(jià)理論的完善，借助科學(xué)的理論及方法，對(duì)機(jī)械設(shè)備有發(fā)生危險(xiǎn)可能性的環(huán)節(jié)進(jìn)行甄別、分析、鑒定和評(píng)估。②根據(jù)安全評(píng)價(jià)結(jié)果，應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、力學(xué)、人體工程學(xué)、材料學(xué)、數(shù)學(xué)等知識(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、防護(hù)裝置等進(jìn)行設(shè)計(jì)方法研究，形成對(duì)已有方法的有效完善。③以機(jī)械設(shè)備的安全設(shè)計(jì)方法為主要依據(jù)對(duì)機(jī)械設(shè)備的通用方法進(jìn)行提煉。其大致思路流程是：選擇研究對(duì)象并確立設(shè)計(jì)指標(biāo)→運(yùn)用安全設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析→試制樣品并試驗(yàn)→修改完善設(shè)計(jì)至滿意。

3 機(jī)械設(shè)備安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)

機(jī)械設(shè)備的安全技術(shù)要點(diǎn)主要措施，一般可分為直接措施、間接措施和指示性措施三類(lèi)。

直接安全技術(shù)是消除機(jī)器本身不安全因素的最主要也是效果最為明顯的措施。直接安全措施直接從設(shè)備自身來(lái)消除不安全因素，保證操作者的人身安全。目前最為主流的做法就是盡可能的采用機(jī)械化作業(yè)代替人工作業(yè)。例如加工中心，操作者只需要抓持工件輔助夾持，此后便有設(shè)備完成夾緊，此后關(guān)閉防護(hù)面罩，利用CAD和CAM軟件畫(huà)圖編程，輸入機(jī)床后，加工中心便能自行完成整個(gè)零部件的加工作業(yè)，加工全程再無(wú)需人工作業(yè)，加工精度高且速度快，在隔離設(shè)備與操作者的同時(shí)，也隔離了危險(xiǎn)源，避免了工件和刀具未夾緊，切削飛濺，操作者因接近高速旋轉(zhuǎn)件帶來(lái)的危險(xiǎn)。再比如說(shuō)，設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)中大量設(shè)置限位開(kāi)關(guān)，傳動(dòng)系統(tǒng)中的過(guò)載保護(hù)裝置、液壓系統(tǒng)中設(shè)置限壓閥或溢流閥等、控制電路中采用電器互鎖、自鎖裝置也都是為確保操作人員的安全而額外設(shè)置的。需要持續(xù)提供恒定壓力的場(chǎng)合，為防止空壓機(jī)故障導(dǎo)致意外失壓，常安裝有另一臺(tái)空壓機(jī)或蓄能器作為做備用壓力源使用，這些都是屬于直接安全技術(shù)。

間接措施則是通過(guò)采用具有安全有效的防護(hù)裝置來(lái)加強(qiáng)設(shè)備安全，尤其在設(shè)備無(wú)法采用直接措施時(shí)考慮采用。一般做法是增加安全防護(hù)裝置，安全保護(hù)裝置是在操作過(guò)程中出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況時(shí)，能夠保證操作人員免受機(jī)械性損傷的裝置。以防護(hù)罩和防護(hù)柵網(wǎng)等安全措施最為常見(jiàn)，例如機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)皮帶輪、鏈輪處設(shè)置有安全護(hù)罩。吊裝設(shè)備（如電梯等）邊緣留有的足夠尺寸的安全距離，需攀高操作的設(shè)備爬梯處設(shè)置的適當(dāng)高度的護(hù)欄，牽引設(shè)備如曳引輪、張緊輪處安裝軸上的防護(hù)裝置。

指示性措施則是在前兩者無(wú)法實(shí)現(xiàn)，或不能完全實(shí)現(xiàn)安全作用的基礎(chǔ)上采取的安全措施。其通過(guò)文字、符號(hào)、顏色、標(biāo)記、燈光、聲音等傳遞信息，提出示警。此類(lèi)措施在生產(chǎn)最為常見(jiàn)，比如高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備處標(biāo)記的請(qǐng)勿觸摸、回轉(zhuǎn)設(shè)備處的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)請(qǐng)勿站人、高壓設(shè)備處的高壓危險(xiǎn)、設(shè)備中標(biāo)示的最大承重等都屬于文字類(lèi)警示；符號(hào)類(lèi)指示性措施則如圖所示；顏色類(lèi)標(biāo)記如數(shù)控機(jī)床中急停按鈕設(shè)置為鮮艷的紅色，警示性顏色一般也多采用紅、黃、藍(lán)、綠等安全色。燈光類(lèi)警示則一般采用三色燈管，在不同條件發(fā)出不同顏色的燈光，傳遞不同信息，一般出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)同時(shí)并隨有警示音。

以上三類(lèi)安全措施，無(wú)論是采取單一方法還是多種皆施，問(wèn)題的關(guān)鍵都取決于操作者本身能否給予足夠的重視，否則一切安全措施都是空談。

4 結(jié)語(yǔ)

安全責(zé)任重于泰山，設(shè)備的安全又得益于設(shè)計(jì)時(shí)出于對(duì)安全的周到考慮和嚴(yán)格保證。設(shè)備設(shè)計(jì)人員如果在設(shè)備設(shè)計(jì)全程能緊繃安全的弦，設(shè)計(jì)中通盤(pán)考慮，反復(fù)琢磨，仔細(xì)論證，相信經(jīng)過(guò)全體人員的通力協(xié)作，設(shè)備的安全水平一定能更上新臺(tái)階。

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