安全人机功能匹配.ppt
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1、安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 1 1 1 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3安全人机功能匹配安全人机功能匹配 第一节第一节 人机系统的基本概念人机系统的基本概念 一、一、人机系统的类型人机系统的类型1、按有无反馈分类 开环人机系统 闭环人机系统安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系
2、工程系工程系工程系第第第第第第 2 2 2 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-32、按系统自动化程度分类按系统自动化程度分类(1)人工操作人机系统)人工操作人机系统图图4-1 人工操作人机系统人工操作人机系统安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 3 3 3 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-32、按系统自动化程度分类按系统自动化程度分类(2)半自动化(机械化)人机系统半自动化(机械化)人机系
3、统图图4-2 半自动化人机系统半自动化人机系统安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 4 4 4 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-32、按系统自动化程度分类按系统自动化程度分类(3)自动化人机系统自动化人机系统图图4-3 自动化人机系统自动化人机系统安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程
4、系工程系工程系第第第第第第 5 5 5 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-33、按人机结合方式分类按人机结合方式分类为:人机串联,人机并联和人与机串、并混联三种类型,见图4-4图图4-4 人与机的结合方式人与机的结合方式安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 6 6 6 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3二、人机系统的功能二、人机系统的功能 四大功能:信息接受、信息储存、信息处理和执行等,其
5、关系如图4-5所示图图4-5 人机系统的功能人机系统的功能安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 7 7 7 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3第二节第二节 机械的安全特性机械的安全特性一、一、机械的组成及在各状态的安全问题机械的组成及在各状态的安全问题l、机械的组成机械的组成 机器的种类繁多,形状大小差别很大,应用目的也各机器的种类繁多,形状大小差别很大,应用目的也各不相同。不相同。从机器最基本的特征入手,得出机
6、器组成的一般规律从机器最基本的特征入手,得出机器组成的一般规律:由原动机将各种形式的动力能变为机械能输入,经过由原动机将各种形式的动力能变为机械能输入,经过传动机构转换为适宜的力或速度后传递给执行机构,传动机构转换为适宜的力或速度后传递给执行机构,通过执行机构与物料直接作用,完成作业或服务任务,通过执行机构与物料直接作用,完成作业或服务任务,而组成机械的各部分借助支承装置连接成一个整体,而组成机械的各部分借助支承装置连接成一个整体,其组成结构如图其组成结构如图4-6所示。所示。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖
7、南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 8 8 8 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3图图4-6 机器的组成机器的组成安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 9 9 9 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-32 2、机械在各种状态的安全问题机械在各种状态的安全问题 (1)正常工作状态)正常工作状态 大量形状各异的零部件的相互运动、刀具锋刃的切削、大量形状各
8、异的零部件的相互运动、刀具锋刃的切削、起吊重物、机械运转的噪声等,在机械正常工作状态起吊重物、机械运转的噪声等,在机械正常工作状态下就存在着碰撞、切割、重物坠落、使环境恶化等对下就存在着碰撞、切割、重物坠落、使环境恶化等对人身安全不利的危险因素。人身安全不利的危险因素。(2)非正常工作状态)非正常工作状态 在机器运转过程中,由于各种原因引起的意外状态。在机器运转过程中,由于各种原因引起的意外状态。例如,意外启动、运动或速度变化失控,外界磁场干例如,意外启动、运动或速度变化失控,外界磁场干扰使信号失灵,瞬时大风造成起重机倾覆倒地等。机扰使信号失灵,瞬时大风造成起重机倾覆倒地等。机械的非正常工作状
9、态往往没有先兆,会直接导致或轻械的非正常工作状态往往没有先兆,会直接导致或轻或重的事故危害。或重的事故危害。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 101010 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3(3)故障状态)故障状态 故障状态是故障状态是指机械设备(系统)或零部件丧失了指机械设备(系统)或零部件丧失了规定功能的状态。规定功能的状态。故障对安全影响故障对安全影响的的两种结果两种结果:有些故障的出现对所涉及的安全功
10、能影响很小,有些故障的出现对所涉及的安全功能影响很小,不会出现大的危险。例如,当机器的动力源或某零部不会出现大的危险。例如,当机器的动力源或某零部件发生故障时,使机器停止运转,处于故障保护状态件发生故障时,使机器停止运转,处于故障保护状态 有些故障的出现,会导致某种危险状态。例如,有些故障的出现,会导致某种危险状态。例如,由于电气开关故障,会产生不能停机的危险;砂轮轴由于电气开关故障,会产生不能停机的危险;砂轮轴的断裂,会导致砂轮飞甩的危险;速度或压力控制系的断裂,会导致砂轮飞甩的危险;速度或压力控制系统出现故障,会导致速度或压力失控的危险等。统出现故障,会导致速度或压力失控的危险等。安全人机
11、工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 111111 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3(4)非工作状态)非工作状态 机器停止运转处于静止状态时,在正常情况下,机器停止运转处于静止状态时,在正常情况下,机械基本是安全的;但不排除由于环境照度不够,导机械基本是安全的;但不排除由于环境照度不够,导致人员与机械悬凸结构的碰撞;结构垮塌;室外机械致人员与机械悬凸结构的碰撞;结构垮塌;室外机械在风力作用下的滑移或倾覆;堆放的易燃易爆
12、原材料在风力作用下的滑移或倾覆;堆放的易燃易爆原材料的燃烧爆炸等。的燃烧爆炸等。(5)检修保养状态)检修保养状态 检修保养一般在停机状态下进行,但其作业的特检修保养一般在停机状态下进行,但其作业的特殊性往往迫使检修人员采用一些超常规的做法。例如:殊性往往迫使检修人员采用一些超常规的做法。例如:攀高、钻坑、将安全装置短路、进入正常操作不允许攀高、钻坑、将安全装置短路、进入正常操作不允许进入的危险区等,使维护或修理容易出现在正常操作进入的危险区等,使维护或修理容易出现在正常操作不存在的危险。不存在的危险。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工
13、学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 121212 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3二二、机械危险的主要伤害形式和机理机械危险的主要伤害形式和机理 机械危险机械危险:是指由于机器零件、工具、工件或飞溅是指由于机器零件、工具、工件或飞溅的固体、流体物质的机械作用可能产生伤害的各种物的固体、流体物质的机械作用可能产生伤害的各种物理因素的总称。理因素的总称。机械危险的基本形式机械危险的基本形式主要有:挤压、剪切、切割主要有:挤压、剪切、切割或切断、缠绕、吸入或卷入、冲击、刺伤或扎穿、摩或切断、缠绕、吸入或卷入
14、、冲击、刺伤或扎穿、摩擦或磨损、高压流体喷射等。机械的危险可能来自机擦或磨损、高压流体喷射等。机械的危险可能来自机械自身、机械的作用对象、人对机器的操作,以及机械自身、机械的作用对象、人对机器的操作,以及机械所在的场所等。械所在的场所等。机械危险的伤害实质机械危险的伤害实质,是机械能(动能和势能)的,是机械能(动能和势能)的非正常做功、流动或转化,导致对人员的接触性伤害。非正常做功、流动或转化,导致对人员的接触性伤害。无论机械危险以什么形式存在,总是与质量、位置、无论机械危险以什么形式存在,总是与质量、位置、不同运动形式、速度和力等物理量有关。不同运动形式、速度和力等物理量有关。安全人机工程学
15、安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 131313 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3l、机器零件(或工件)产生机械危险的条件机器零件(或工件)产生机械危险的条件 由机器零件由机器零件(或工件或工件)产生的机械危险是有条件的,主要由以下因素产生的机械危险是有条件的,主要由以下因素产生:产生:1 1形状:切割要素、锐边、角形部分,即使它们是静止的;形状:切割要素、锐边、角形部分,即使它们是静止的;2 2相对位置:机器零件运动时可
16、能产生挤压、剪切、缠绕等区域相对位置:机器零件运动时可能产生挤压、剪切、缠绕等区域的相对位置;的相对位置;3 3质量和稳定性:在重力的影响下可能运动的零部件的位能;质量和稳定性:在重力的影响下可能运动的零部件的位能;4 4质量和速度:可控或不可控运动中的零部件的动能;质量和速度:可控或不可控运动中的零部件的动能;5 5加速度;加速度;6 6机械强度不够:可能产生危险的断裂或破裂;机械强度不够:可能产生危险的断裂或破裂;7 7弹性元件弹性元件(弹簧弹簧)的位能或在压力或真空下的液体或气体的位能。的位能或在压力或真空下的液体或气体的位能。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章
17、湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 141414 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-32、机械伤害的基本类型机械伤害的基本类型 1 1卷绕和绞缠卷绕和绞缠 ;2 2卷入和碾压卷入和碾压 ;3 3挤压、剪切和冲撞挤压、剪切和冲撞 ;4 4飞出物打击飞出物打击 ;5 5物体坠落打击物体坠落打击 ;6 6切割和擦伤切割和擦伤 ;7 7碰撞和刮蹭碰撞和刮蹭 ;8 8跌倒、坠落。跌倒、坠落。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南
18、工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 151515 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-3三三、机械安全设计的要求机械安全设计的要求 l、合理设计机械设备的结构型式合理设计机械设备的结构型式 机械设备的结构型式一定要与其执行的预定功能机械设备的结构型式一定要与其执行的预定功能相适宜,不能因结构设计不合理而造成机械正常运行相适宜,不能因结构设计不合理而造成机械正常运行时的障碍、卡塞或松脱;不能因元件或软件的暇疵而时的障碍、卡塞或松脱;不能因元件或软件的暇疵而引起微机数据的丢失或死机;不能发生任何能够预计引起微
19、机数据的丢失或死机;不能发生任何能够预计到的与机械设备的设计不合理的有关事件。到的与机械设备的设计不合理的有关事件。通过选用适当的设计结构尽可能避免或减少危险通过选用适当的设计结构尽可能避免或减少危险 从人的安全需要出发,针对防止危险导致的伤害从人的安全需要出发,针对防止危险导致的伤害而采用一些技术措施或增加配套设施而采用一些技术措施或增加配套设施 安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 161616 页页页页页页2023-3-32023-
20、3-32023-3-32 2、足够的抗破坏能力及环境适应能力足够的抗破坏能力及环境适应能力 机械的各组成受力零部件及其连接,应满足完成预定最大载机械的各组成受力零部件及其连接,应满足完成预定最大载荷的足够强度、刚度和构件稳定性,在正常作业期间不应发生由荷的足够强度、刚度和构件稳定性,在正常作业期间不应发生由于应力或工作循环次数产生断裂破碎或疲劳破坏、过度变形或垮于应力或工作循环次数产生断裂破碎或疲劳破坏、过度变形或垮塌;还必须考虑在此前提下机械设备的整体抗倾覆或防风抗滑的塌;还必须考虑在此前提下机械设备的整体抗倾覆或防风抗滑的稳定性,特别是那些由于有预期载荷作用或自身质量分布不均的稳定性,特别
21、是那些由于有预期载荷作用或自身质量分布不均的机械及那些可在轨道或路面行驶的机械,应保证在运输、运行、机械及那些可在轨道或路面行驶的机械,应保证在运输、运行、振动或有外力作用下不致发生倾覆,防止由于运行失控而产生不振动或有外力作用下不致发生倾覆,防止由于运行失控而产生不应有的位移。应有的位移。机械设备必须对其使用环境(如温度、湿度、气压、风载、雨机械设备必须对其使用环境(如温度、湿度、气压、风载、雨雪、振动、负载、静电、磁场和电场、辐射、粉尘、微生物、动雪、振动、负载、静电、磁场和电场、辐射、粉尘、微生物、动物、腐蚀介质等)具有足够的适应能力,特别是抗腐蚀或空蚀,物、腐蚀介质等)具有足够的适应能
22、力,特别是抗腐蚀或空蚀,耐老化磨损,抗干扰的能力,不致由于电气元件产生绝缘破坏,耐老化磨损,抗干扰的能力,不致由于电气元件产生绝缘破坏,使控制系统零部件临时或永久失效,或由于物理性、化学性、生使控制系统零部件临时或永久失效,或由于物理性、化学性、生物性的影响而造成事故。物性的影响而造成事故。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 171717 页页页页页页2023-3-32023-3-32023-3-33 3、尽可能使机器设备达到本质安全尽
23、可能使机器设备达到本质安全 (1 1)在不影响预定使用功能前提下,机械设备及其零部)在不影响预定使用功能前提下,机械设备及其零部件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙的、凸凹不平的表面和较突出的部分。的、凸凹不平的表面和较突出的部分。(2 2)利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区)利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区 (3 3)在不影响使用功能的情况下,根据各类机械的不同)在不影响使用功能的情况下,根据各类机械的不同特点,限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险特点,限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险 (4 4)对预定
24、在爆炸气氛中使用的机器,应采用全气动或)对预定在爆炸气氛中使用的机器,应采用全气动或全液压控制系统和操纵机构,或全液压控制系统和操纵机构,或 本质安全本质安全 电气装置,电气装置,也可采用电压低于也可采用电压低于 功能特低电压功能特低电压 的电源,以及在机的电源,以及在机器的液压装置中使用阻燃和无毒液体。器的液压装置中使用阻燃和无毒液体。安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学第四章第四章第四章湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全湖南工学院安全 工程系工程系工程系工程系工程系工程系第第第第第第 181818 页页页页页页2023-3-32023-3-3202
25、3-3-3(5)应采用对人无害的材料和物质。对不可避免的毒害应采用对人无害的材料和物质。对不可避免的毒害物应在设计时考虑采取密闭、排放(或吸收)、隔离、物应在设计时考虑采取密闭、排放(或吸收)、隔离、净化等措施。在人员合理暴露的场所,其成分、浓度净化等措施。在人员合理暴露的场所,其成分、浓度应低于产品安全卫生标准的规定,不得构成对人体健应低于产品安全卫生标准的规定,不得构成对人体健康的有害作用,也不得对环境造成污染。康的有害作用,也不得对环境造成污染。(6)机械产生的噪声、振动、过热和过低温度等指标,机械产生的噪声、振动、过热和过低温度等指标,都必须控制在低于产品安全标准中规定的允许指标,都必
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