第四章 安全人机功能匹配

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1、2021/9/26第四章安全人机功能匹配第一节人机系统的基本概念一、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2021/9/262、按系统自动化程度分类（1）人工操作人机系统图4-1人工操作人机系统2021/9/262、按系统自动化程度分类（2）半自动化（机械化）人机系统图4-2半自动化人机系统2021/9/262、按系统自动化程度分类（3）自动化人机系统图4-3自动化人机系统2021/9/263、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4-4人与机的结合方式2021/9/26二、人机系统的功能四

2、大功能：信息接受、信息储存、信息处理和执行等，其关系如图4-5所示图4-5人机系统的功能2021/9/26第二节机械的安全特性一、机械的组成及在各状态的安全问题l、机械的组成机器的种类繁多，形状大小差别很大，应用目的也各不相同。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，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4-6所示。2021/9/26图4-6机器的组成2021/9/262、机械在各种

3、状态的安全问题（1）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、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、使环境恶化等对人身安全不利的危险因素。（2）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。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。2021/9/26（3）故障状态故障状态是指机械设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态。故障对安全影响的两种结果：有些故障的出现对所涉及的

4、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，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；速度或压力控制系统出现故障，会导致速度或压力失控的危险等。2021/9/26（4）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。（5）检修保养状态检修保养一般在停机状态下

5、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：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不存在的危险。2021/9/26二、机械危险的主要伤害形式和机理机械危险: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理因素的总称。机械危险的基本形式主要有：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，以及机械所在的场所等。机械危险的伤害实质，是机械能（动能

6、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。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。2021/9/26l、机器零件（或工件）产生机械危险的条件由机器零件(或工件)产生的机械危险是有条件的，主要由以下因素产生：1．形状：切割要素、锐边、角形部分，即使它们是静止的；2．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；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；4．质量和速度：可控或不可控运动中的零部件的动能；5．加速度；6．机械强度不够：可能产生危险的断裂或破裂；7．弹

7、性元件(弹簧)的位能或在压力或真空下的液体或气体的位能。2021/9/262、机械伤害的基本类型1．卷绕和绞缠；2．卷入和碾压；3．挤压、剪切和冲撞；4．飞出物打击；5．物体坠落打击；6．切割和擦伤；7．碰撞和刮蹭；8．跌倒、坠落。2021/9/26三、机械安全设计的要求l、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引起微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。通过选用适当的设计结构尽可能避免或减

8、少危险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2021/9/262、足够的