機(jī)械加工中旋轉(zhuǎn)部件對(duì)人體的傷害及防護(hù)

林夢(mèng)艷

（湖北大學(xué)知行學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 ）

摘要：在機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中，由于加工設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造方面存在的問(wèn)題，或由于材料選擇不當(dāng)，以及操作不當(dāng)?shù)确矫娴脑颍鞣N傷害程度的事故經(jīng)常發(fā)生。為了使人們對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)的傷害事故有基本的了解，本文將以機(jī)械加工中旋轉(zhuǎn)部件對(duì)人體的傷害及防護(hù)為例，對(duì)機(jī)械加工工藝的種類(lèi)和和危險(xiǎn)因素的產(chǎn)生和控制進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；旋轉(zhuǎn)部件；工藝改進(jìn)；危險(xiǎn)因素控制；

在絕大多數(shù)機(jī)械、機(jī)器和設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，許多機(jī)械部件在做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)部件具有較大的運(yùn)動(dòng)能量，如有缺損和變形將導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)和振動(dòng)，一旦斷裂或脫落逆流作用于人體將造成傷害事故。

比如旋轉(zhuǎn)的攪拌機(jī)葉片將不慎伸入的手絞傷；旋轉(zhuǎn)中的飛輪、齒輪、鏈輪、鏈條、旋轉(zhuǎn)軸和軸頭會(huì)把人體接觸到的部位擦傷；正面撞擊會(huì)造成骨折等肢體損傷；人手伸入皮帶、鏈條和飛輪或齒輪間將被碾傷；花盤(pán)、卡盤(pán)盤(pán)、雞心夾的突出部位、撥盤(pán)可能勾住手套、衣服、發(fā)辮、頭巾等而把人體會(huì)局部拖入機(jī)械造成傷害或死亡，高速旋轉(zhuǎn)的銑刀、砂輪接觸人體會(huì)造成傷害；曲軸、未固定好的長(zhǎng)棒會(huì)將靠近的人體部位打傷[1]。

一、旋轉(zhuǎn)部件的危險(xiǎn)種類(lèi)

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn)，主要是指人體或衣服卷進(jìn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)部位的危險(xiǎn)，包括：

（1）卷進(jìn)單獨(dú)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件中的危險(xiǎn)：

（2）卷進(jìn)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件之間的危險(xiǎn)：

（3）卷進(jìn)旋轉(zhuǎn)部件與固定構(gòu)件之間的危險(xiǎn)：

（4）卷進(jìn)旋轉(zhuǎn)部件與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件之間的危險(xiǎn)：

（5）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加工件打擊或絞軋的危險(xiǎn)：

（6）旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)件上凸物的打擊：

（7）孔洞部分：有些旋轉(zhuǎn)部件由于有孔洞部分而具有更大的危險(xiǎn)性

（8）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)引起復(fù)合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的危險(xiǎn)

二、旋轉(zhuǎn)部件的防護(hù)措施

為了防止機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部件對(duì)人體造成意外傷害，一般在危險(xiǎn)部位加設(shè)安全防護(hù)裝置。安全防護(hù)裝置是為預(yù)防操作者和其他人員接觸機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件或接近機(jī)械設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域造成傷害的輔助裝置。安全防護(hù)裝置包括防護(hù)罩、防護(hù)欄桿、防護(hù)柵欄、防護(hù)擋板等遮擋式的防護(hù)裝置。

1加防護(hù)罩

用防護(hù)罩對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的部件加以隔離，如皮帶輪、鏈輪、齒輪、鏈條、旋轉(zhuǎn)軸、法蘭盤(pán)和軸頭等。下面以車(chē)床為例加以介紹。

回轉(zhuǎn)的車(chē)床附件和工件，以及在車(chē)削過(guò)程中形成的邊緣比較鋒利，是車(chē)削過(guò)程中最主要的不安全因素。車(chē)削加工中因工件造成的工傷事故遠(yuǎn)高于其它切削加工。對(duì)安全影響大的車(chē)床回轉(zhuǎn)附件主要是裝卡工件的花盤(pán)、卡盤(pán)、雞心夾、等。

2加防護(hù)欄桿

不能在地面上操作的機(jī)床，操作臺(tái)周?chē)鷳?yīng)設(shè)置高度不低于0.8m的欄桿；容易傷人的大型機(jī)床運(yùn)動(dòng)部位，如龍門(mén)刨床床身兩端也應(yīng)加設(shè)欄桿，以防工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)撞人。

在危險(xiǎn)性很高的部位，防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成順序連鎖結(jié)構(gòu)。當(dāng)取下或打開(kāi)防護(hù)裝置時(shí)，機(jī)床的動(dòng)力源就被切斷。有一種比較簡(jiǎn)單輕便的連鎖結(jié)構(gòu)——電鎖，它可用于各種形式和尺寸防護(hù)罩的門(mén)上。轉(zhuǎn)動(dòng)它的旋鈕，安裝在防護(hù)罩門(mén)上的鎖體內(nèi)的門(mén)閂就進(jìn)入固定不動(dòng)的插座內(nèi)，關(guān)閉防護(hù)罩的門(mén)。與此同時(shí)，三個(gè)電源插片也伸出進(jìn)入插孔而使機(jī)床三相電源接通。由于門(mén)閂與插片是連鎖同時(shí)動(dòng)作，因此打開(kāi)防護(hù)罩門(mén)，插片也退出插孔，機(jī)床電源也就被切斷。

防護(hù)裝置可以是固定式的（如防護(hù)欄桿），或平日固定，僅在機(jī)修、加油潤(rùn)滑或調(diào)整時(shí)才取下（如防護(hù)罩），也可以是活動(dòng)式的（如防護(hù)擋板）。在需要時(shí)還可以用一些大尺寸的輕便擋板（如金屬網(wǎng)）將不安全場(chǎng)地圍起來(lái)。

三、安全控制裝置

1、機(jī)床的過(guò)載保護(hù)裝置

機(jī)床過(guò)載保險(xiǎn)裝置多種多樣，每種裝置通常分為三部分：感應(yīng)原件、中間環(huán)節(jié)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。感應(yīng)原件對(duì)所檢參數(shù)的變化起反應(yīng)，并通過(guò)中間環(huán)節(jié)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)[2]。這些部分可以組成一個(gè)部件，變成一個(gè)起直接作用的保險(xiǎn)裝置，或位于保險(xiǎn)對(duì)象的不同位置從而起到間接作用的保險(xiǎn)裝置，或位于保險(xiǎn)對(duì)象的不同位置從而起到間接作用的保險(xiǎn)系統(tǒng)。保險(xiǎn)裝置可以根據(jù)能量形式和工作特性分為以下幾種。

（1）中斷傳動(dòng)鏈中的能量流。如電氣安全保險(xiǎn)裝置、剪切式裝置和脫落蝸桿[3]。

（2）吸收能量并將其轉(zhuǎn)化成為其它形式。如摩擦式離合器。

（3）在作用過(guò)程中或積累能量并在過(guò)載停止后，利用連續(xù)的脈動(dòng)循環(huán)作用將能量還給對(duì)象，如爪型、滾珠式離合器，拉桿和帶有平面彎曲彈簧保險(xiǎn)裝置，連桿帶彈簧的保險(xiǎn)裝置等。

（4）從保護(hù)對(duì)象中放出局部或全部能量。如液壓保護(hù)裝置。

過(guò)載不僅指力過(guò)載，還包括機(jī)床工作規(guī)范和使用條件被破壞，如刀具折斷、零部件溫度超限、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障亦屬于此列。

2、行程限位保險(xiǎn)裝置

為使運(yùn)動(dòng)部件、刀具完成行程，到達(dá)預(yù)定位置后能自動(dòng)停止，常采用行程限位保險(xiǎn)裝置。當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)，工作臺(tái)就自動(dòng)停止或返回。

3、動(dòng)作連鎖裝置

它的作用之一在于控制各運(yùn)動(dòng)按順序進(jìn)行，上一個(gè)動(dòng)作未完成之前，下一個(gè)動(dòng)作不能進(jìn)行。連鎖裝置系統(tǒng)，可以保證夾緊動(dòng)作完成后，順序閥接通，繼之進(jìn)給運(yùn)動(dòng)才能開(kāi)始。

另外還可以控制機(jī)構(gòu)互鎖，如車(chē)床溜板箱內(nèi)設(shè)置的互鎖機(jī)構(gòu)能防止絲桿、光桿同時(shí)傳動(dòng)。

4、意外事故連鎖保險(xiǎn)裝置

當(dāng)突然斷電時(shí)，其補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（如蓄能器、止回閥等）立即起作用，使機(jī)床停車(chē)。

5、制動(dòng)裝置

當(dāng)迅速停機(jī)以裝卸被加工工件，以及在發(fā)生突然事故時(shí)及時(shí)停機(jī)，都需要有使機(jī)床立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)的制動(dòng)裝置。制動(dòng)裝置類(lèi)型很多，可根據(jù)使用要求及特點(diǎn)來(lái)選用。

按制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)分塊狀閘、具有活動(dòng)套圈的圓通閘或內(nèi)塊閘、帶閘、錐形閘及圓盤(pán)閘等；按制動(dòng)動(dòng)力分手動(dòng)、液壓、電力或氣壓等。

另外，所有變速、換向機(jī)構(gòu)應(yīng)有明顯的檔位標(biāo)志牌，以及可靠的定位裝置。

機(jī)械加工中發(fā)生的傷亡事故是由于人和機(jī)器的異常接觸而發(fā)生的。機(jī)械事故的直接原因就是人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)；管理上的缺欠是它的間接原因。這三點(diǎn)是機(jī)械事故的間接原因。因此，我們?cè)陬A(yù)防機(jī)械事故的過(guò)程中一方面要加強(qiáng)“人—機(jī)”系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，另一方面也要加強(qiáng)管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 周水庭.金屬切削機(jī)床安全設(shè)計(jì)體系的研究[G].湖南大學(xué).2011.7：8-13

[2] 王虎奇.機(jī)械產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)方法的研究及其在安全磨床上的應(yīng)用[G].湖南大學(xué).2011.8：7-15