機械產品安全設計

田艷云

【摘 要】 論述了產品安全性的內涵，闡述了機械產品安全設計技術的內容，分析影響產品安全性的基本因素。通過分析影響產品安全的潛在因素，建立安全設計的基本思路、基本程序和基本方法。

【關鍵詞】 機械產品安全設計

【Abstract】 This paper discusses the meaning of product safety， describes the security content of mechanical product design technology to analyze the basic factors affecting the safety of their products. By analyzing the underlying factors that affect product safety， establish the basic security design ideas， basic program and basic methods.

【Key words】 MechanicalDesign Product Safety

1 引言

安全性是產品的一種共有的固有屬性。它指產品所具有的不導致人員傷亡、系統毀壞、重大財產損失或不危及人員健康和環境的能力。這里，這種能力是由設計所決定的，它與可靠性、維修性和保障性等密切相關，是各種產品必須滿足的首要設計要求，是通過設計所賦予的固有屬性，產品一旦被設計制造出來，其安全性也隨之固定。安全性所具有的品質是產品設計所賦予的。面向安全性的產品設計強調的是從物（產品）的因素考慮，用設計手段改善和完善產品在全生命周期內避免發生事故的能力。

因此，產品的形成過程也就是產品安全性的形成過程，影響產品質量的因素貫穿于產品設計、制造、使用的全過程，甚至是產品整個生命周期。經濟地取得滿意的產品安全涉及到產品的整個生命環的所有階段。只有了解了產品安全形成的過程，才能尋找相應的技術和手段來控制和提高產品安全性。產品的安全性是設計和制造進去的，并非檢驗出來的，因此，產品設計是決定產品最終安全性和成本的關鍵。

2 機械產品安全設計的內容

2.1 安全設計的基本要求

產品設計應滿足其安全要求，包括在生產、安裝、使用以及維護過程中，在預計的條件下使用不會對人員以及財產帶來風險。目的是消除產品整個壽命周期內（包括安裝和拆卸）的任何事故風險，及時這些風險時由于可預見的非正常情況產生的。產品設計必須滿足相關技術標準，符合相應的設計規范與程序，如設計要求、計算方法等等的規定，同時應滿足各類部件以及材料性能的約束。按照實現產品具備本質安全特性的要求進行設計，利用產品自身所具備的安全特性防止危險的產生，盡可能消除或減少風險。

2.2 危險識別

危險識別在機械安全設計中占有十分重要的地位，它的目的是描述危險的性質和識別它們各自危險所產生的后果。在對機械進行安全設計、制定有關安全標準和風險評價時，必須要對必須要對機器可能產生的危險進行識別。它是安全評價和安全設計的主要依據，危險識別的準確與否，直接影響到安全性能的好壞[1]。機器可能產生的危險主要分為2大類：

（1）機械危險；主要包括擠壓危險、剪切危險、切割危險、纏繞危險、吸人或卷入危險、沖擊或碰撞危險、刺傷或扎傷危險、摩擦和磨損危險、高壓流體噴射危險等。（2）非機械危險；主要包括電氣危險、熱危險、噪聲危險、振動危險、輻射危險、材料或物質產生的危險、未遵循人類工效學原則而產生的危險及綜合性危險等。

2.3 安全評價

風險評價是在危險分析的基礎上，根據現有工藝水平對機器在每種危險狀態下可能產生傷害的概率和嚴重度進行全面評估和判定。安全評價的目的是幫助設計者根據現有技術水平，以及由此引起的各種約束確定最優的安全措施，使機器達到最高安全水平。風險評價通常包括以下3個方面的要素[2]：

（1）評估可能傷害的嚴重度。可通過傷害的范圍、傷害的限度、傷害的嚴重度等因素進行評估。（2）人們暴露于危險區的頻率。通過對進入危險區的性質、頻次、持續時間和人數等因素來進行評估。（3）預測危險出現的概率。主要對以下因素進行預測：機器及其它元器件的可靠性及有關統計數據，類似機器事故歷史資料。

3 機械產品安全設計

根據風險評估的結果進行安全設計，在選擇安全設計的最優方法時，必須遵循以下原則：

3.1 結構安全設計

機械安全設計的第一步是對其進行結構設計，結構安全設計應考慮的主要因素如下：（1）使機器外觀達到本質安全的結構設計；（2）使機器有關運動參數達到安全的設計；（3）合理規定和計算零部件的強度和應力；（4）合理選用材料；（5）選用本質安全技術和動力源；（6）應用強制機械作用原則；（7）應用人機工程原則；（8）應用人類工效學原則；（9）提高機器及零件的可靠性；（10）使機器的調整、維修點位于危險區之外。

3.2 安全防護措施的選用與設計

對通過合理的結構設計仍不能避免或充分減小的危險或風險，應合理選用和設計安全裝置和（或）防護裝置進行防護。

3.3 提供充分的安全使用信息

對通過合理結構設計和采用安全防護措施都無法消除或充分減小的那些遺留風險，應通過提供安全使用信息的方式通知和警告用戶和使用者，使他們在使用機器時采取相應的補救安全措施。

參考文獻：

[1]盛曉敏等.機械安全設計方法的研究.中國機械工程第12卷第12期.

[2]楊利芳.產品設計中的安全設計.endprint