Безпека виробничого обладнання

Методики розрахунків огорождувальних засобів захисту, їхньої міцності, товщини та конструкції наведено у прикладах 31–36 [5, 13, 21]; розрахунок запобіжного клапану у прикладі 37 [5]. Розрахунок коефіцієнту безпеки обладнання наведено у прикладі 39 [12].

Приклад 31. Визначити необхідну мінімальну висоту огороджень, якщо джерело небезпеки знаходиться на висоті 1,2 м. Відстань між огородженням і небезпечним елементом складає 50 см.

Розв’язання. Мінімальну висоту огороджень типу бар'єрів, що перешкоджають улученню працюючих у небезпечну зону, вибирають у залежності від висоти розташування небезпечного елемента і відстані між огородженням і небезпечним елементом за табл. Д.2 додатка Д.

У даному випадку при висоті розташування небезпечного елемента 1200 мм та відстані між огородженням і небезпечним елементом 500 мм мінімальна висота бар'єру складає 1600 мм.

Приклад 32. Пропонувати конструкцію сітчастого огородження, якщо відстань до небезпечного елемента складає 20 см.

Розв’язання. Сітчасті огородження можливо використовувати тільки при відсутності імовірності динамічного впливу на захисний екран. Величини безпечної відстані від небезпечного елемента до поверхні огородження наведені в табл. Д.1 додатка Д.

У даному випадку при відстані до небезпечного елемента складає 20 см найбільший діаметр окружності, що вписана в отвір сітки складає 40 мм.

 

Приклад 33. Вивести в загальному виді формулу розрахунку міцності скляного щитка на металорізальному верстаті для захисту від стружки, що відлітає.

Розв’язання. Вибір матеріалу і товщини екрану (щитка) залежить від величини динамічних навантажень, що діють на щиток. На металорізальних верстатах на захисний екран може ударно впливати елементна стружка, а також різальний інструмент при його вильоті внаслідок поганого кріплення чи руйнування. Визначення товщини суцільного екрана при деформації проводиться для найбільш небезпечного випадку – удар у центр екрана. При цьому міцність екрана повинна відповідати умові [5, 24]:

 

 ,                                          (5.39)

 

де [σ] – допустиме напруження на вигин матеріалу екрана, Н/м²;

[σ]_ЕКА – діюча еквівалентна напруга на вигин матеріалу екрана (визначається як різниця між напругою на вигин у напряму за висотою екрана та напругою у напряму за довжиною екрана), Н/м².

Напруги на вигин розраховується з урахуванням коефіцієнту Пуассона, динамічного модуля пружності матеріалу екрана та деформації за осями координат. Деформації за осями координат розраховуються в залежності від динамічного впливу; максимальної маси елемента, виліт якого можливий; швидкості елемента в момент удару, часу зіткнення елемента з екраном; відстані від елемента до екрана в початковий момент; значення статичного впливу на екран; висоти і довжини екрана.

Щиток для захисту від стружки, що відлітає, являє собою пластинку прямокутної форми довжиною а, шириною b, товщиною δ. Пластинка затиснута по кінцях у держаках так, що систему можна розглядати як балку, що лежить на двох опорах. Стружка має вагу Р, летить у напряму до щитка зі швидкістю υ і вдаряє в щиток перпендикулярно в його середину. Відстань від місця відділення стружки до щитка дорівнює х. Тоді рівняння (5.39) можна подати у виді [5]:

 

де Е – динамічного модуля пружності матеріалу екрана, Па;

g – прискорення вільного падіння, м/с².

Величини динамічного модуля пружності Е та допустимого напруження на вигин матеріалу екрана [σ] деяких матеріалів наведено в табл. Д.3 додатка Д.

Виходячи з рівняння одержуємо умову міцності захисного щитка:

 

 

Вибираючи відповідні матеріал і розміри можна зробити щиток міцним для максимально можливої ваги стружки та швидкості її відлітання.

 

Приклад 34. Розміри шліфувального кола: діаметр 700 мм, висота 50 мм, діаметр отвору 305 мм. Коло розраховане на роботу зі швидкістю 35 м/с. Після модернізації на верстаті можна виконувати роботу зі швидкістю різання до 50 м/с. Визначити розміри нового кожуха з листової сталі.

Розв’язання. Розміри окремих елементів кожуха шліфувальних кіл рекомендується визначати, виходячи з рекомендацій, наведених у табл. Д.4 додатка Д.

За табл. Д.4 визначаємо, що для даного шліфувального кола при швидкості різання до 50 м/с товщину листової сталі для циліндричної частини кожуха рекомендується брати рівною 13 мм. Найближча стандартна товщина листової сталі 15 мм, тому товщину циліндричної частини беремо з деяким запасом.

Товщина кожної з бічних стінок за тією ж таблицею встановлюється 10 мм. Права стінка підсилюється косинцями, що одночасно служать для кріплення кожуха. Таке посилення стінки необхідно тому, що у випадку удару осколками кола, що розірвалося, напруга в правій стінці буде вищою, ніж у лівій.

Приклад 35. Визначити товщину стінки огородження кола заточувального верстата. Маса кола складає 14 кг, окружна швидкість обертання – 40 м/с.

Розв’язання. Товщину стінки огородження абразивного обладнання можливо визначити за табл. 5.19 [13].

Ударне навантаження визначають за формулою:

 

 

де m – маса кола або деталі, кг;

υ – окружна швидкість обертання, м/с;

r₀ – радіус центру ваги половини абразивного кола або деталі, м.

Таблиця 5.19 – Товщина стінку огородження абразивного обладнання

Вид матеріалу	Товщина стінки огородження абразивного обладнання, мм, при ударному навантаженні, Н
	4000	8000	12000	16000	20000	24000
Сталь листова	7	10	14	15	17	17,5
Сталь лита	13	18	22	25	27,5	29
Чавун	18	25	31	–	–	–

 

Радіус центру ваги половини абразивного кола або деталі визначають за формулою:

 

де r – радіус центрального отвору кола або деталі, м;

R – радіус зовнішньої окружності кола або деталі, м/

У даному випадку ударне навантаження складає 22400 Н, тому товщина стінки огородження повинна бути не менше 17,5 мм при використанні сталі листової і не менше 29 мм при використанні сталі литої.

 

Приклад 36. Пропонувати конструкцію огородження частин обладнання, що знаходяться під напругою 6 кВт.

Розв’язання. Пристрої, що знаходяться під напругою до 1 кВт закривають суцільними огородженнями, кожухами або кришками з замком. Відкриті струмоведучі частини розміщують на висоті більше 2,5 м. Пристрої напругою понад 1000 В, щоб уникнути випадкового доторку до відкритих частин обгороджують. Використовують суцільні або сітчасті обгородження. Висота обгородження не нижче 1,7 м. Розмір вічок сітки 20 на 20 мм. Металеві огородження варто заземлювати. Відстань між огородженням та обладнанням залежить від напруги – табл. 5.20. Двері в огородженні блокуються електричним або електромеханічним засобом [13].

 

Таблиця 5.20 – Відстань між огородженням та частинами обладнання

Вид огородження	Відстань між огородженням та частинами обладнання, мм, при напруги, кВт
	3	6	10	20	35	110
Суцільне	105	130	155	210	320	750
Сітчасте	175	200	225	280	390	820

 

При огородженні частин обладнання, що знаходяться під напругою 6 кВт, відстань між огородженням та частинами обладнання повинна бути 130 мм при використанні суцільного огородження та 200 мм при використанні сітчастого огородження.

 

Приклад 37. Розрахувати параметри запобіжного пружинного клапану з радіусом витків 30 мм. Діаметр тарілки 60 мм, співвідношення важелів х₁ до х₂ складає 100 мм до 50 мм. Тиск відкриття клапану 8 атм. Хід клапану 10 мм. Максимально допустимо стиснення пружини до 100 мм. Характеристики матеріалу пружини: напруженість у пружині при повному відкритті клапану 392 МПа, модуль пружності 78,4·10⁹ Па.

Розв’язання. До параметрів запобіжного пружинного клапану відносяться діаметр проволоки пружини та кількість витків пружини.

Діаметр проволоки пружини запобіжного пружинного клапану визначають за формулою [5]:

 

 

де Р_max – максимальне зусилля при стисненні пружини, Н;

R – радіус витка пружини, м;

τ – напруженість у пружині при повному відкритті клапану, Па.

Визначаємо максимальне зусилля при стисненні пружини. Для цього розрахуємо зусилля при відкритті клапану:

 

 

Початкове стиснення пружини складає:

 

 

Максимальне зусилля при стисненні пружини складає:

 

 

Розраховуємо діаметр проволоки пружини клапану:

 

 

Розрахуємо кількість витків пружини:

 

 

Таким чином, для даних умов роботи для запобіжного клапану потрібно 20,8 витків проволоки діаметром 1,2 см.

 

Приклад 38. Пропонувати засоби захисту для обладнання з передачею, що виступає із корпуса. Час дії небезпечного фактору складає 10 с, час затримки доступу в небезпечну зону – 5 с.

Розв’язання. Для забезпечення безпечних умов праці при наявності рухомих частин обладнання найбільш доцільно використовувати сумісно засоби, що огороджують, та запобіжні засоби, а саме блокувальні пристрої.

Вимоги до засобів, що обгороджують наведено у прикладі 31. Блокувальні засоби вибирають залежно від критеріїв блокування [13], які наведено у табл. 5.21.

Таблиця 5.21 – Критерії вибору блокувальних пристроїв

Час дії небезпечного фактору, с	Час затримки доступу в небезпечну зону, с
	1 – 3	3 – 5	5 – 10	Понад 10
1 – 3	А, Б, В	А, Б	А, Б	А, Б
3 – 5	В, Г	В, Г	А, Б	А, Б
5 – 10	А, Б, В, Д	В, Г	В	А, Б
10 – 25	А, Б, В, Д	А, Б, В, Д	А, Б, В, Д	В, Г
Понад 25	А, Б, В, Д	А, Б, В, Д	А, Б, В, Д	А, Б, В, Д

Примітки. 1. У таблиці прийняти такі позначення: А – електричні; Б – фотоелектронні; В – електромеханічні; Г – механічні; Д – ємнісні. 2. При часу дії небезпечного фактору понад 10 с рекомендується застосування сумісне використання блокувальних пристроїв та гальмових засобів.

 

При часу дії небезпечного фактору 10 с та часу затримки доступу в небезпечну зону 5 с найбільш доцільно використовувати механічні та електромеханічні блокувальні засоби захисту.

Приклад 39. Ділянка механічного цеху складається з 5 верстатів. Аналіз нормативних умов до даного виду устаткування дозволив виявити основні можливі порушення вимог безпеки. До них відносяться: відсутність захисного екрана зони різання; відсутність місцевого освітлення; незручне розташування органів керування; невідповідна форма і фарбування органа аварійного відключення. Аналіз фактичного стану верстатів показав існуючі порушення вимог безпеки: верстат №1 - відсутність захисного екрана зони різання; верстат № 2- невідповідна форма і фарбування органа аварійного відключення; верстат № 3 - відсутність місцевого освітлення; верстат № 4 - незручне розташування органів керування та відсутність захисного екрана зони різання; верстат № 5 - незручне розташування органів керування.

Розрахувати коефіцієнт безпеки верстатів ділянки. Визначити та обґрунтувати послідовність модернізації ділянки.

Розв’язання. Для оцінки технічного стану устаткування використовують коефіцієнт безпечності устаткування. Оцінка безпеки існуючого устаткування є важливою складовою частиною атестації робочих місць. Вона дозволяє визначити заходи щодо приведення устаткування відповідно до вимог стандартів безпеки.

Безпека устаткування оцінюється коефіцієнтом безпеки К_б, що дорівнює 100 %, якщо устаткування відповідає вимогам стандартів безпеки на даний вид устаткування.

Суть методики оцінки безпеки виробничого устаткування:

- складається список усіх можливих порушень вимог безпеки, пропонованих до даного виду устаткування;

- шляхом експертної оцінки визначається важливість кожного з порушень (складається ранжирувана послідовність порушень);

- кожному з порушень привласнюється коефіцієнт вагомості відповідно до ранжируваної послідовності, що визначається за допомогою нормувальної функції, при цьому сума усіх вагових коефіцієнтів дорівнює одиниці;

- оцінюється наявність перелічених порушень для конкретного виробничого устаткування; при цьому варто мати на увазі, що порушенням вважається не тільки відсутність якого-небудь елемента, але і неправильне його виконання;

- коефіцієнт безпеки конкретного устаткування К_б визначається за формулою

 ,                               (5.40)

де  - сума коефіцієнтів вагомості виявлених порушень вимог безпеки для даного устаткування.

Оцінка безпеки устаткування дозволяє виявити послідовність заміни устаткування на нове, або послідовність його модернізації з метою надання стану безпеки відповідності до вимог стандартів. Крім того, кількісна оцінка рівня безпеки використовуваного устаткування дозволяє намітити й обґрунтувати заходи щодо підвищення безпеки робочих місць.

Список усіх можливих порушень вимог безпеки, пропонованих до даного виду устаткування наведено в умовах прикладу. Складаємо ранжирувану послідовність порушень згідно з нашою експертною оцінкою і визначаємо коефіцієнт вагомості кожного порушення (табл. 5.22).

Визначаємо коефіцієнт безпеки для кожного верстата за формулою 5.40:

верстат № 1 - К_б = 100 ( 1 – 0,333 ) = 66,7 %;

верстат № 2 - К_б = 100 ( 1 – 0,233 ) = 76,7 %;

верстат № 3 - К_б = 100 ( 1 – 0,30 ) = 70,0 %;

верстат № 4 - К_б = 100 ( 1 – ( 0,333 + 0,133 ) ) = 53,4 %;

верстат № 5 - К_б = 100 ( 1 – 0,133 ) = 86,7 %.

 

Таблиця 5.22 – Ранжирувана послідовність порушень

Порушення вимог безпеки	Оцінка,  бал.	Коефіцієнт вагомості
Відсутність захисного екрана зони різання	10	10 / 30 = 0,333
Відсутність місцевого освітлення	9	9 / 30 = 0,30
Незручне розташування органів керування	4	4 / 30 = 0,133
Невідповідна форма і фарбування органа аварійного відключення	7	7 / 30 = 0,233
Разом	30	1

 

Відповідно до одержаних коефіцієнтів безпеки визначаємо послідовність модернізації ділянки цеху: верстати №4 , потім – 1, 3, 2 та 5.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: