机械加工中旋转部件对人体的伤害及防护

林梦艳

（湖北大学知行学院 机械设计制造及其自动化 ）

摘要：在机械加工生产过程中，由于加工设备在设计、制造方面存在的问题，或由于材料选择不当，以及操作不当等方面的原因，各种伤害程度的事故经常发生。为了使人们对机械加工生产过程中容易出现的伤害事故有基本的了解，本文将以机械加工中旋转部件对人体的伤害及防护为例，对机械加工工艺的种类和和危险因素的产生和控制进行分析。

关键词：机械加工；旋转部件；工艺改进；危险因素控制；

在绝大多数机械、机器和设备的运行过程中，许多机械部件在做高速旋转运动，这些运动部件具有较大的运动能量，如有缺损和变形将导致运转失稳和振动，一旦断裂或脱落逆流作用于人体将造成伤害事故。

比如旋转的搅拌机叶片将不慎伸入的手绞伤；旋转中的飞轮、齿轮、链轮、链条、旋转轴和轴头会把人体接触到的部位擦伤；正面撞击会造成骨折等肢体损伤；人手伸入皮带、链条和飞轮或齿轮间将被碾伤；花盘、卡盘盘、鸡心夹的突出部位、拨盘可能勾住手套、衣服、发辫、头巾等而把人体会局部拖入机械造成伤害或死亡，高速旋转的铣刀、砂轮接触人体会造成伤害；曲轴、未固定好的长棒会将靠近的人体部位打伤[1]。

一、旋转部件的危险种类

旋转运动的危险，主要是指人体或衣服卷进机械旋转部位的危险，包括：

（1）卷进单独旋转的机械部件中的危险：

（2）卷进两个旋转运动部件之间的危险：

（3）卷进旋转部件与固定构件之间的危险：

（4）卷进旋转部件与直线运动部件之间的危险：

（5）旋转运动加工件打击或绞轧的危险：

（6）旋转远动件上凸物的打击：

（7）孔洞部分：有些旋转部件由于有孔洞部分而具有更大的危险性

（8）旋转运动和直线运动引起复合运动产生的危险

二、旋转部件的防护措施

为了防止机械的旋转部件对人体造成意外伤害，一般在危险部位加设安全防护装置。安全防护装置是为预防操作者和其他人员接触机械旋转部件或接近机械设备危险区域造成伤害的辅助装置。安全防护装置包括防护罩、防护栏杆、防护栅栏、防护挡板等遮挡式的防护装置。

1加防护罩

用防护罩对高速旋转的部件加以隔离，如皮带轮、链轮、齿轮、链条、旋转轴、法兰盘和轴头等。下面以车床为例加以介绍。

回转的车床附件和工件，以及在车削过程中形成的边缘比较锋利，是车削过程中最主要的不安全因素。车削加工中因工件造成的工伤事故远高于其它切削加工。对安全影响大的车床回转附件主要是装卡工件的花盘、卡盘、鸡心夹、等。

2加防护栏杆

不能在地面上操作的机床，操作台周围应设置高度不低于0.8m的栏杆；容易伤人的大型机床运动部位，如龙门刨床床身两端也应加设栏杆，以防工作台往复运动时撞人。

在危险性很高的部位，防护装置应设计成顺序连锁结构。当取下或打开防护装置时，机床的动力源就被切断。有一种比较简单轻便的连锁结构——电锁，它可用于各种形式和尺寸防护罩的门上。转动它的旋钮，安装在防护罩门上的锁体内的门闩就进入固定不动的插座内，关闭防护罩的门。与此同时，三个电源插片也伸出进入插孔而使机床三相电源接通。由于门闩与插片是连锁同时动作，因此打开防护罩门，插片也退出插孔，机床电源也就被切断。

防护装置可以是固定式的（如防护栏杆），或平日固定，仅在机修、加油润滑或调整时才取下（如防护罩），也可以是活动式的（如防护挡板）。在需要时还可以用一些大尺寸的轻便挡板（如金属网）将不安全场地围起来。

三、安全控制装置

1、机床的过载保护装置

机床过载保险装置多种多样，每种装置通常分为三部分：感应原件、中间环节和执行机构。感应原件对所检参数的变化起反应，并通过中间环节传给执行机构以实现保险[2]。这些部分可以组成一个部件，变成一个起直接作用的保险装置，或位于保险对象的不同位置从而起到间接作用的保险装置，或位于保险对象的不同位置从而起到间接作用的保险系统。保险装置可以根据能量形式和工作特性分为以下几种。

（1）中断传动链中的能量流。如电气安全保险装置、剪切式装置和脱落蜗杆[3]。

（2）吸收能量并将其转化成为其它形式。如摩擦式离合器。

（3）在作用过程中或积累能量并在过载停止后，利用连续的脉动循环作用将能量还给对象，如爪型、滚珠式离合器，拉杆和带有平面弯曲弹簧保险装置，连杆带弹簧的保险装置等。

（4）从保护对象中放出局部或全部能量。如液压保护装置。

过载不仅指力过载，还包括机床工作规范和使用条件被破坏，如刀具折断、零部件温度超限、冷却润滑系统出现故障亦属于此列。

2、行程限位保险装置

为使运动部件、刀具完成行程，到达预定位置后能自动停止，常采用行程限位保险装置。当工作台到达预定位置时，挡块压下行程开关，工作台就自动停止或返回。

3、动作连锁装置

它的作用之一在于控制各运动按顺序进行，上一个动作未完成之前，下一个动作不能进行。连锁装置系统，可以保证夹紧动作完成后，顺序阀接通，继之进给运动才能开始。

另外还可以控制机构互锁，如车床溜板箱内设置的互锁机构能防止丝杆、光杆同时传动。

4、意外事故连锁保险装置

当突然断电时，其补偿机构（如蓄能器、止回阀等）立即起作用，使机床停车。

5、制动装置

当迅速停机以装卸被加工工件，以及在发生突然事故时及时停机，都需要有使机床立即停止运转的制动装置。制动装置类型很多，可根据使用要求及特点来选用。

按制动装置结构分块状闸、具有活动套圈的圆通闸或内块闸、带闸、锥形闸及圆盘闸等；按制动动力分手动、液压、电力或气压等。

另外，所有变速、换向机构应有明显的档位标志牌，以及可靠的定位装置。

机械加工中发生的伤亡事故是由于人和机器的异常接触而发生的。机械事故的直接原因就是人的不安全行为和物的不安全状态；管理上的缺欠是它的间接原因。这三点是机械事故的间接原因。因此，我们在预防机械事故的过程中一方面要加强“人—机”系统的协调，另一方面也要加强管理。

參考文献

[1] 周水庭.金属切削机床安全设计体系的研究[G].湖南大学.2011.7：8-13

[2] 王虎奇.机械产品安全设计方法的研究及其在安全磨床上的应用[G].湖南大学.2011.8：7-15