《机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则》GB

机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则GB/T15706.2-2007/ISO12100-2：2003代替GB/T15706.2-1995机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则Safetyofmachinery-Basicconcepts,generalprinciplesfordesign-Part2：Technicalprinciples目次前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4本质安全设计措施5安全装置与补充保护措施6使用信息参考文献前言GB/T157066机械安全基本概念与设计通则》由两部分组成：——第1部分：基本术语和方法；——第2部分：技术原则。本部分为GB/T15706的第2部分。本部分等同采用国际标准ISO12100-2：2003《机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则》(英文版)，并按照我国标准的编写规则GB/T1.1-2000做了编辑性修改。本部分代替GB/T15706.2-1995《机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则与规范》。本部分由全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC208)提出并归口。本部分负责起草单位：机械科学研究总院中机生产力促进中心。本部分参加起草单位：南京食品包装机械研究所、长春试验机研究所、吉林安全科学技术研究院、中国食品和包装机械总公司、中联认证中心、广东金方圆安全技术检测有限公司。本部分主要起草人：聂北刚、李勤、居荣华、王学智、宁燕、肖建民、王国扣、隰永才、张晓飞、富锐、程红兵、孟宪卫、张一宁。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：——GB/T15706.2-1995。引言GB/T15706的首要目的是为设计者提供总体框架和指南，使其能够设计出在预定使用范围内具备安全性的机器。同时亦为标准制定者提供标准制定的策略。机械安全的概念是指在风险已经被充分减小的机器的寿命周期内，机器执行其预定功能的能力。本部分是机械安全系列标准的基础标准。该系列标准的结构为：——A类标准(基础安全标准)，给出适用于所有机械的基本概念、设计原则和一般特征。——B类标准(通用安全标准)，涉及机械的一种安全特征或使用范围较宽的一类安全防护装置：a)B1类，特定的安全特征(如安全距离、表面温度、噪声)标准；b)B2类，安全装置(如双手操纵装置、联锁装置、压敏装置、防护装置)标准。——C类标准(机器安全标准)，对一种特定的机器或一组机器规定出详细的安全要求的标准。本部分属于A类标准。若C类标准的内容偏离本标准第2部分或B类标准的规定，则以C类标准为准。建议将本部分纳入培训课程和手册，以便设计者掌握基本术语和通用设计方法。本部分起草时已参照了ISO/IEC指南51《安全特征关于标准中该类条款的指南》的内容。机械安全基本概念与设计通则第2部分：技术原则1范围本部分规定了帮助设计者在机械设计中实现安全的技术原则。在解决具体问题时，GB/T15706.2应与GB/T15706.1共同使用。GB/T15706的两个部分可以独立于其他文件单独使用，或作为制定其他A类标准、B类或C类标准的基础。本部分不涉及对家畜、财产或环境造成的损害。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T15706的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB5226.1-2002机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件(IEC60204-1：2000，IDT)GB/T15706.1-2007机械安全基本概念与设计通则第1部分：基本术语和方法(ISO12100-1：2003，IDT)3术语和定义GB/T15706.1-2007中确立的术语和定义适用于本部分。4本质安全设计措施4.1概述本质安全设计措施是风险减小流程中的第一步也是最重要的步骤。这是因为尽管所采取的保护措施作为机器固有部分可能是有效的，然而经验表明即使设计得再好的安全防护也可能失去作用或被违反，甚至使用信息不被遵循。本质安全设计措施是通过适当选择机器的设计特性和(或)暴露人员与机器的交互作用，消除危险或减小风险而达到的。注：当仅通过本质安全设计措施不足以达到减小风险时，第5章给出了为达到减小风险的目的要采用的安全防护和附加措施(见GB/T15706.1-2007第5章中的设计三步法)。4.2几何因素和物理特性的考虑4.2.1几何因素几何因素可以是，如：——所设计的机械的形状，使得从操纵位置上对工作区和危险区的直接观察范围最大，如减少盲点、考虑人类视觉的特点，在必要处选择和安置间接观察装置(例如镜子)。尤其是当安全操作需要操作者长期进行直接控制时，例如：a)移动式机器的行走和工作区域；b)提升载荷或人员的提升机械的运行区；c)物料处理时，手持式或手导式机器的工具的接触区域。机器的设计应使在主控制位置上的操作者能确保危险区中没有暴露人员：——机械零部件的形状和相对位置。例如：通过加大运动部件之间的最小间距来避免挤压和剪切危险，使得人体的相应部分可以安全地进入，或通过减小间距使人体的任何部分不能进入其中(见GB12265.1、GB12265.2、GB12265.3)。——要避免锐边、尖角和凸出部分。目的是不允许人员可靠近的机械部分存在有锐边、尖角、粗糙面、可能造成伤害的凸出部分以及可能“钩刮”人体部位或衣服的开口。特别对金属薄板，其边缘应除去毛刺、折边或倒角。对可能造成“钩刮”的管口端，应进行包覆。——所设计的机器的形状，要保证合理的操作位置及手动控制装置(致动机构)的可接近性。4.2.2物理特性物理特性可以是，如：——对致动力的限制，使其足够低，保证所致动的部件不会产生机械危险。——对运动部件的质量和(或)速度及其动能的限制。——根据排放源特性，对其排放的限制：a)从声源减小噪声的措施(见ISO/TR11688-1)；b)从振动源减少振动的措施，包括诸如重新分配或附加质量以及改变过程参数，例如：运动的频率和(或)振幅等(手持式和手导式机械，见CR1030-1)；c)减少危险物质排放的措施，例如：使用更安全的物质或使用降低粉尘的工艺；d)减少放射源辐射的措施，例如：避免使用危险放射源，在满足机器正常功能的情况下将辐射功率限制在最低水平，通过设计使放射源射线束集中于目标之上，加大放射源和操作者之间的距离或提供远程操作装置；e)5.4.5中给出的减小非电离辐射的措施(见：EN12198-1和：EN12198-3)。4.3机械设计的通用技术知识通用技术知识可以从设计技术规范中取得(例如标准、设计规范、计算规则)。这些知识涵盖：a)机械应力，例如：——对诸如螺栓的连接、焊接等，通过采用正确计算、构造和紧固方法进行的应力限制；——借助过载保护装置(如采用：“易熔”塞、限压阀、断路器、力矩限制装置等)进行的应力限制；——避免在可变应力(主要是周期应力)下零件产生的疲劳；——回转件的静平衡和动平衡。b)材料及其性质，例如：——抗腐蚀、抗老化、抗磨蚀和抗磨损；——硬度、延展性、脆性；——均匀性；——毒性；——易燃性。c)下列项目的排放值：——噪声；——振动；——危险物质；——辐射。如果特殊零部件或者装配件的可靠性对安全起关键作用(例如：绳、链条、用于吊装重物或人员的吊装附件)，则其应力值应乘以适当的工作系数。4.4适用技术的选择在某些应用场合，通过技术的选用，可以消除一种或多种危险，或者减小风险，例如：a)预定用于爆炸氛围中的机器，采用：——全气动或液压控制系统及机器致动机构；——“本质安全”的电气设备(见EN50020)。b)对特定的待加工产品，如溶剂：保证加工设备的温度远远低于溶剂的燃点。c)避免高噪声的替代设备，例如：——以电气设备代替气动设备；——在某些条件下，用水切割代替机械设备。4.5应用零件间的强制机械作用原则如果一个机械零件运动不可避免的使另一个零件通过直接接触或通过刚性连接件随其一起运动，则这些零件是以强制模式连接的。这种强制模式的一个例子就是电路开关设备的强制打开操作(见GB14048.5-2001和GB/T1883l-2002中5.7)。注：若一个机械部件的运动造成允许另一个部件自由运动(例如因为重力、弹力)，则前者对后者不存在强制机械作用。4.6稳定性规定机器应设计成具有足够的稳定性，使得在规定的使用条件下可以安全地使用。为此，需考虑的因素包括：——底座的几何形状；——包括载荷在内的重量分布；——由于机器部件、机器本身或机器所夹持部分的运动而产生的可能使机器倾覆的力矩的动力；——振动；——重心的摆动；——设备行走或安装于不同地点(例如地面条件，斜坡)处的支承面的特性；——外力(例如风力、人力)。对包括搬运、运输、安装、使用、停用和拆除在内的机器寿命周期的各个阶段，都应该考虑机器的稳定性问题。与安全防护有关的其他稳定性的保护措施在5.2.6中给出。4.7可维护性规定设计机器时，应考虑以下可维护性因素：——可接近性，考虑环境和人体尺寸，包括工作服和所使用工具的尺寸；——易于处理，考虑人的能力；——专用工具和设备数目的限制。4.8遵循人类工效学的原则4.8.1机械设计中应注意人类工效学原则，以减轻操作者心理、生理压力和紧张程度。在基础设计阶段，对操作者和机器进行功能分配(自动化程度)时，应考虑这些原则。注：这样亦能改善操作的性能和可靠性，从而降低在机器使用的所有阶段内的出错概率。应考虑预定使用机器人群的人体尺寸、力量和姿势、运动幅度、动作重复频率(见GB/T1524l和GB/T15241.2)。“人—机”相互作用的所有要素，如操纵器、信号装置以及日期显示装置，都应设计得易于理解，使操作者和机器间的相互作用尽可能清楚、明确。(见EN614-1、GB/T16251、EN13861和GB18209.1)。设计者在设计机器时，尤其要注意4.8.2~4.8.8中的人类工效学要求。4.8.2避免操作者在机器使用过程中的紧张姿势和动作(如提供适合于不同操作者的机器调整工具)。4.8.3机器，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、控制机构的操动，以及人的手、臂、腿等解剖学结构。4.8.4尽可能避免噪声、振动、热效应(如极端温度)。4.8.5避免将操作者的工作节奏与自动的连续循环连在一起。4.8.6当机器和(或)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对工作区、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光线的闪动、耀眼、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。4.8.7手动控制装置(致动机构)的选用、配置和标记应满足以下需求：——必须清晰可见、可识别，必要处适当加标志(见5.4)；——必须能安全的即时操作，而且作用明确(例如：操纵器的标准布置，可以使操作者由一台机器转到另一台具有同样操作模式的同类型的机器上工作时，减少差错概率)；——它们的位置(对按钮)和运动(对手柄和手轮)与它们的作用应是恒定的(见GB18209.3)；——它们的操作不会引起附加风险。也可见EN894-3。当所构造和设计的控制部分执行几个不同动作时，即它们不是一一对应的(如键盘等)，所执行的动作应清晰的显示出来，并且必要时应经过确认。应根据人类功效学原则，使控制部分的布局、行程和操作阻力与所要执行的操作相匹配。应考虑由于采用必要的或可预见使用的个人防护装备(如防护鞋、手套等)所带来的约束。4.8.8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：——它们在人员能察觉的参数和特征范围之内；——就操作者的要求和预定使用而言，信息的显示应便于察看、识别和理解，即应耐久、清晰、含义确切；——操作者在操作位置可以察觉到。4.9防止电气危险GB5226.1-2002给出了关于机械的电气设备设计的通用技术规定，特别是第6章给出对防电击防护的措施。对特定机器的有关要求见相应的国家标准(例如：GB13690、GB3883、