提升農機設計本質安全從源頭上把控農機事故隱患

摘要：隨著農業的蓬勃發展，各類農業機械越來越多被廣泛應用在農業生產中，農機作業安全也得到了更進一步的重視。從廣義的角度上來講，設計階段的預控制、操作階段人—機—環境系統的優化配置以及完備的管理措施構成了完整的農機本質安全化體系。而農機設計本質安全通過技術措施消除事故風險、合理選用材料提高農機整體安全性、采用安全防護裝置和安全機構隔離危險因素等技術手段，達到了從源頭上消除農機事故隱患或降低農機事故發生概率并減輕農機事故發生后危害程度的目的，對農業機械化的發展起到了一定的促進作用。

關鍵詞：農機事故；本質安全；農機設計

中圖分類號： F323.3 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.20.020

近年來，我國農業農村經濟發展取得巨大成績的同時帶動了農機行業的飛速發展，農機作業安全也受到越來越多的重視。農機作業地點大多在田間、場院，事故發生地零散且隨機，一旦發生事故大多習慣于自行處理。在農忙時節，各種農機超負荷作業，駕駛操作人員疲勞駕駛操作，機具的維修保養更是無暇顧及，導致事故頻出。

2015年2月份《農業部辦公廳關于2014年農機事故情況的通報》中對2014年全國農機道路外事故情況、農機道路交通事故情況進行了通報。報告指出：2014年，全國累計報告在國家等級公路以外的農機事故1744起，死亡300人，受傷556人，直接經濟損失1450.04萬元。其中：拖拉機事故720起，死亡223人，受傷294人；聯合收割機事故843起，死亡50人，受傷193人；其他農業機械事故181起，死亡27人，受傷69人。在這其中，由于操作失誤引發的事故1120起，死亡153人，受傷287人，分別占事故起數、死亡人數和受傷人數的64.2%、51%和51.6%。

農業生產是一個動態過程，許多情況事先難以預料，農機的作業環境又具有特殊性和復雜性，嚴重影響了農機的安全可靠性，而且農機多行駛在村屯和田間的道路上，路面條件和地形復雜，極易引發事故。農機駕駛員操作員仍普遍存在文化素質相對較低、年齡偏大、安全意識差、守法意識差、操作技術素質差、安全生產知識缺乏等特點，重使用、輕維護、違章載人，酒后駕駛、無證駕駛、違規操作等現象時有發生，直接導致了各類農機事故的發生。

在農機研究設計過程中通過各種科學手段消除事故隱患，降低事故發生概率，降低農機事故發生后的危害，使農機在誤操作或發生故障的情況下避免發生事故或盡量降低事故造成的損害，這種從源頭上對農機事故進行預控制的方法，正是農機設計本質安全化的研究目的。

1 降低事故發生概率

1.1 合理選用材料

農機的可靠性安全性，除設計因素外，很大程度上與選用材料的質量和性能息息相關。在農業機械設計和制造中，根據材料使用性能、工藝性能的要求，并考慮經濟性和環境與資源原則，使用性能適用而又成本相對較低的金屬和非金屬材料以滿足農機實用性、安全性和成本等多方面要求。其中常用的材料有鋼管、冷彎型鋼、合金鋼和低合金鋼、硬質合金、特種鑄鐵、粉末冶金材料、工程塑料、橡膠等。

1.2 采用可靠性設計

可靠性設計是農機安全的源頭，是在農機設計過程中為消除農機潛在缺陷和安全隱患、預防農機事故而進行的一系列分析和設計技術。為了提高農機產品可靠性水平，應該從設計方法的推行開始，摒棄舊有的農機觀念，形成以人為本、安全為核心、優質高效、環保節能的設計理念，以可靠性設計技術為農機產品提供最大限度的安全保障。

1.3 以人為中心，改善操作者工作環境

1.3.1使農機外觀達到本質安全的機械結構設計要求 例如，在不影響正常使用功能的情況下，凡是人體易接近的機械外形部分盡量保證平整、光滑，去除易引起損傷的銳角尖刺、突出物，合理選用連接件緊固件長度，農機設計須符合人體工程學原理以保證人員操作舒適、維修保養便捷等。

1.3.2使農機中有關機構的運動參數達到安全的設計要求 各運動部件之間、運動部件與靜止部件之間的距離，尤其是切削部件、主工作部件與其他部件之間距離必須嚴格遵守安全規定進行設計，保證不該通過的身體部位堅決不能通過，同時盡可能限制操作部件、運動部件的質量和速度、往復運動部件的行程和加速度，盡量降低農機作業時的噪聲、振動和表面溫度等。

1.4 提高機械化程度

盡可能減少人工操作，對于無法消除的危險因素，適當采用安全防護裝置來實行人機隔離，規避安全風險。

誤操作、危險操作、違規拆除農機的安全防護裝置等農機作業期間人機非正常接觸已經成為近年來農機作業事故的主要因素之一。

貪圖操作方便或者故障發生時不切斷動力就拆除保護裝置等現象在農村相當普遍，因此某些位置的安全保護裝置也需要一定的自我保護功能，必要時要與被保護部件的動力傳輸鏈接，當打開或拆除安全保護裝置同時自動切斷動力傳輸，最大限度發揮安全防護裝置的作用。

安全防護裝置的設計和選用還要考慮到操作者的操作習慣，盡可能便于操作者對農機的操作，避免人為拆除安裝保護裝置的現象。

1.5 適當采用自動監測和報警裝置

在一些農機的重要部位安裝報警裝置也可以起到警示作用，預防非操作人員與農機誤接觸而引發的事故。

另外在噴藥、施肥等農機作業中，操作人員常常直接接觸大量的灰塵、藥塵，并且對因異物、機械故障等因素造成的堵塞、斷條情況難以及時有效監視，難以保證良好的作業質量，而通過安裝自動監測裝置則可以有效避免這些狀況。

2 降低事故危險系數

2.1 安裝保護裝置

保護裝置可以使農機在突發性的異常狀態中進行自動控制，降低或消除危險。比較常用的安全保護裝置有超載保護裝置、限位開關、爆破片、熔斷器、極限位置限制器、單向閥、安全閥等。

2.2 安裝緊急停車裝置

有些農機由于設備體積或者操作方式等原因，駕駛員操作員往往視線受到影響不能隨時觀測到農機各方位的作業狀況，這時就應根據農機的具體情況適當加裝緊急停車裝置，避免事故發生時因未能及時發現而造成事故損害的進一步擴大。

通常如果存在下列情況，就應該考慮配置緊急停車裝置：一是當發生事故或故障時，不能立即通過控制開關來關停農機作業來終止危險的；二是不能通過一個總開關，迅速中斷多個可能造成危險的運動部件的；三是由于切斷某個局部運動部件可能導致出現其他危險的；四是在操作人員或駕駛員經常操作駕駛位置難以對農機各個重點部位全面觀察的。緊急停車開關應該保證瞬時動作時，能終止農機事故部件的一切運動。對具有慣性運動的部件，緊急停車開關應與制動器或離合器聯鎖控制，達到迅速終止事故或故障部件運行的目的。緊急停車開關的形狀、顏色應與一般控制開關有明顯區別，而且緊急停車開關的位置應保證操作人員易于觸及，不發生危險。

2.3 提供充分的安全使用信息

由于農機自身作業環境和特點，農機自身經常會存在一些通過設計技術無法消除的安全隱患，對于這些設計遺留風險則需要通過提供安全使用信息的方式通知和警告農機操作人員，使他們在農機作業時采取相應的預防和補救安全措施。農機使用說明書和農機關鍵位置設置安全警告標識是常用的方法。

3 農機成本控制

農民既是農業發展的受益者，也是農機產品的使用者和消費者。農民一般文化程度都不高，消費水平也有限，在農機使用上只強調農機具備基本的簡單功能即可，并不十分重視農機其他功能。比如聯合收割機，很多農民都只要求把小麥等收割干凈就行，對于聯合收割機的其他功能并不太注意，而且易操作、易修理的農機可能更受農民歡迎。在保障農機基本功能和耐用的前提下，農民希望農機價錢越便宜越好，在基本功能相近且價格相差不大的情況下，農民才有可能會考慮有安全裝置、對作業安全具有一定保障的農機。

過于復雜和不必要的安全結構使農機整體價格遠超過其實際價值，影響農民的購買和使用愿望，因此在農機設計過程中在保證農機各項功能和安全性能的前提下，必須在設計工作的每一個環節都將成本控制作為主要考核要素之一，使成本降到盡可能低的水平，避免設計完成的農機成為“曲高和寡”的“樣品”。通過對農機成本的控制使具有安全性能的農機真正進入農村，被農民所接受，并逐漸改變和提高農民購買、使用農機時的安全觀念。

4 結語

現階段我國大部分農民由于經濟水平和文化層次的限制，對于農機事故缺乏足夠的預防和承受能力，因此在農機安全化體系中，單純依靠農機作業過程中的管理來減少農機事故發生和降低事故危害依然不盡人意。加強農機設計本質安全，從源頭上消除農機事故隱患、降低農機事故發生概率并減輕農機事故發生后危害程度，配合農機作業過程中的管理措施，雙管齊下才能最大限度地減少事故發生、降低事故危害。

參考文獻

[1] 楊義勇.現代機械設計理論與方法[M].北京：清華大學出版社，2014.

[2] 劉宏玲.淺談機械設計與安全設計[J].中國新技術新產品，2012（04）

作者簡介：趙國，長春市農業機械研究院，助理工程師，研究方向：農業機械及農業廢棄資源綜合利用。