Опасные зоны в станках и машинах.
Опасная зона- это часть пространства, в которой действует постоянно или возникает переодически механический травмоопасный фактор.
Существуют опасные зоны:
1.Зона захвата-затягивания.
Существует около вращающихся з.к, ременных передач, вращения валиков.Размеры опасной зоны зависят от геометрических размеров, элементов механических передач. Усилия зависят от крутящих моментов или передаваемой мощности.
Опасность-захват одежды, частей тела.
2.Зона сдавливания.
Гидравлический пресс(ползун-матрица). Размеры зоны зависят от геометрических размеров рабочей полости пресса и длины рабочего хода. Усилие зависит от мощности привода.
3. Срезание.Срез (Дисковая пила)
4.Зона наматывания. Существует у любого вращающегося вала.
5.Зона прокола или пореза.
Зона движения отходов стальной стружки.
6.Зона под перемещающимся грузом.
Самая опасная зона около режущего инструмента.
Критерии безопасности конструкций станков.
1.Наличие конструкторской документации.
2.Сопоставление фактического состояния станка и требование конструкторской документации, в частности средств защиты. Предохранительного устройства, блокировочного устройства.
3.Соответствие фактического состояния станка и констр. документации на станок современным требованиям ССБТ.
14.Средства защиты от травмирующих факторов.
Средства защиты – это специальное приборное приспособление, устройство или часть оборудования, которые предназначены для защиты человека (рабочего) от воздействия травмирующих факторов (ограждения).
Средства защиты от механических травмирующих факторов.
В настоящее время существует классификация средств защиты, которая составлена в виде ГОСТа. ГОСТ 124125 – «Средства защиты от механических травмирующих факторов».
1 ограждение или оградительная техника
2 блокировочные устройства или блокировка
3 предохранительные устройства
4 тормоз
5 органы дистанционного управления
6 средства сигнализации
7 средства механизации
8 робототехника и средства автоматизации.
Ограждение или оградительная техника.
а) для изоляции опасной зоны
При этом достигаются две цели:
1) невозможность проникновения человека в опасную зону
2) невозможность выхода травмирующего фактора за пределы ограждения.
Опасная зона – часть пространства, в котором действует постоянно или возникает периодически механический травмирующий фактор.
Основные характеристики опасной зоны: размеры и форма (цилиндрическая, в виде параллелепипеда).
Ограждение – наиболее дешевое и универсальное защитное устройство
Виды ограждений:
1) постоянное (часть машины станка) – корпус, станина
2) съемное, которое закрепляется с помощью большого количества болтов или винтов на корпусе (кожух, крышка)
3) открываемое или подвижное – такое ограждение снабжается шарнирным устройством (поворотный шарнир, шарнир скольжения) дверка-экран.
В современных д/о станках съемные и тем более открываемые ограждения снабжаются блокировочными устройствами.
Требования к конструкциям ограждения.
1 Форма ограждения как правило соответствует форме опасной зоны. Ограждение описывает опасную зону
2 Толщина стенки ограждения выбирается исходя из «конструкторских соображений» к жесткости и прочности. Однако иногда толщина стенки ограждений рассчитывается на ударную прочность (если травматический фактор относится к разрушающимся конструкциям: шлифовальный круг).
Внешний вид станка зависит от внешнего вида ограждения, поэтому при разработке формы ограждения должны учитываться требования инженерной эргономики.
Блокировочные устройства.
Блокировочные устройства – специальный прибор или система, которые предназначены для исключения возможности несчастного случая (травмы) даже при ошибочных действиях рабочего.
Классификация блокировочных устройств.
1 электромеханическая блокировка
2 электрогидравлические (пневматические)
3 специальные
4 механические.
5.электрические
Электромеханическая блокировка состоит из двух систем: механическая и электрическая. Главными элементами в механической системе являются толкатель, жестко связанный с подвижным ограждением и концевой выключатель, закрепленный на корпусной части станка.
Схематическое изображение механической части
1 – толкатель
2 – концевой выключатель
Работа: подвижное ограждение имеет две позиции: открытое (на рисунке), закрытое (ограждение смещается до упора влево).
При установке ограждения в рабочее положение толкатель 1 нажимает на 2, при этом доступ в опасную зону закрыт.
Электрическая часть.
ВК – контакты концевого выключателя (2).
Когда ограничение установлено в рабочее положение, при воздействии 1 на ВК контакты ВК в цепи управления замкнуты. Электрическая схема управления готова к работе. При нажатии кнопки «Пуск» магнитный пускатель К замыкает силовую электрическую цепь, э/д вращается.
При аварийном режиме (при смещении ограждения вправо) толкатель 1 освобождает концевой выключатель 2; в связи с этим в цепи управления автоматически отключаются контакты ВК. Цепь управления размыкается, следовательно магнитный пускатель размыкает цепь. Электродвигатель останавливается и автоматически включается тормоз. Происходит остановка шпинделя у станка.
Электрогидравлическое (пневматическое) блокировочное устройство.
Состоит из гидравлической и электрической части.
Схема гидравлической части блокировочного устройства.
При нормальной работе гидравлической системы, а именно давление Р жидкости(масла) больше минимально допустимого, при этом обеспечивается необходимое усилие зажима заготовкики, контакты в цепи управления замкнуты, цепь управления готова к работе, электродвигатель вращается. В случае аварии, при котором давление масла становится меньше допустимого, контакты реле давления автоматически размыкаются, цепь управления размыкается, э/д останавливается, включается тормоз.
Специальные блокировочные устройства.
1 Двуручное (двухкнопочное) управление.
Отличительная особенность – применение двух кнопок пуска одновременно.
Электрическая схема управления
Работа схемы.
Цепь управления включается в работу только в том случае, если одновременно нажаты кнопки «Пуск» и удерживаются. Если отпустить хотя бы одну – последует остановка.
Цель блокировки – занять обе руки рабочего. При этом кнопки «Пуск» на расстоянии не меньше, чем 300 мм.
2 Фотоэлектрическая блокировка.
Две части: оптическая часть, электрическая часть.
Принципиальная схема оптической части.
Работа: при такой оптической схеме создается световое ограждение, состоящее из четырех лучей. Контакты каждого фотоэлемента включены в цепь управления. При нормальной работе луч от каждого источника достигает каждого фотоэлемента. В связи с этим цепь управления готова к работе.
При автоматическом режиме (какой-то один из лучей прерывается) фотоэлемент, до которого луч не достигает размыкает цепь управления, привод останавливается.
Назначение ограждения и блокировки устройства и выбор их конструкции определяется по требованиям безопасности ГОСТов. ГОСТ 122003 – «Оборудование производственное. Требование безопасности к конструкциям»; ГОСТ 1220260 – «Оборудование д/о. Требования безопасности к конструкциям».
16.Предохранительное устройство.
Предохранительные устройства станка – это специально ослабленное звено в к/л системе: механической, гидравлической, электрической. Предохранительные устройства срабатывает (отключает) систему при перегрузках и тем самым защищает систему от поломок и аварий, а рабочих от травматизма.
Классификация предохранительных устройств.
1 класс многоразовые: работоспособность системы восстанавливается автоматически после устранения перегрузки и повторного включения предохранительного устройства.
2 класс одноразовые: работоспособность системы восстанавливается путем замены предохранительного элемента.
В соответствии с требованиями ГОСТа в каждой системе станка должна быть хотя бы одно предохранительное устройство.
Одноразовые предохранительные устройства.
1) в механической системе предохранительная муфта со срезным штифтом
I – ведущий вал
II – ведомый
1, 2 – полумуфты
3 – срезной штифт
2) в электрической системе: плавкий предохранитель
3) в гидравлической и пневматической системах одноразовые п.у. не применяются.
Многоразовые предохранительные устройства автоматические.
Примером является кулачковая предохранительная муфта
I – ведущий вал
II – ведомый
1 – полумуфта, имеющая возможность свободного перемещения за счет ….. или шпоночного соединения 5
2 – полумуфта, жестко закрепленная на II
3 – пружинный механизм, создающий осевую нагрузку заданной величины.
4 – упор или натяжное устройство с возможностью регулировки усилия
6 – кулачок
2) в электрической системе такой тип п.у не допускается.
3) в гидравлической и пневматической: предохранительный клапан, которым оснащается гидросистема и компрессор.
Многоразовые предохранительные устройства с ручным включением.
1) в механической системе - в д/о станках не применяют
2) в электрической системе: автоматический выключатель ПА-50 тепловое реле
3) в гидравлической и пневматической: предохранители такого типа не применяются.
Особенности расчета предохранительных устройств.
Обусловлены тем, что это специально ослаблено звено системы, поэтому при расчетах используется пониженный коэффициент запаса прочности.
Форма для расчета
номинальный крутящий момент
крутящий момент, при котором заканчивается срабатывание предохранительного устройства.
Дистанционное управление
Дистанционное управление- это специальная система, включающая в себя механические, электрические, гидравлические, пневматические аппараты и устройства, которые предназначены для выполнения необходимых операций человеком, который находится за пределами опасной зоны на некотором безопасном расстоянии.
Виды: 1. Механическое дистанционное управление. Используется в коробках скоростей или коробках подач (рычаги и рукоятки управления, которые выносятся в безопасное место, механические передачи: рычажные, сложные, зубчатые);
2. Электрическое дистанционное управление служит для управления электродвигателя ил электромагнита. Основные элементы: 1) пульт дистанционного управления , на лицевой панели которого размещены кнопки и переключатели управления, сигнальные лампы и надписи; 2)электрический шкаф, в котором разме-щается коммутирующая электроаппаратура (цепь управления; 3) исполнительный рабочий орган; 4) электрические кабели: низковольтный и высоковольтный.
Рисунок-Схема электрического дистанционного управления
3.Электрогидравлическое(пневматическое) дистанционное управление
Рисунок-Схема электрогидравлического дистанционного управления
Тормозные устройства
1. Регуляторы скорости – аппараты и устройства, которые останавливают движение или вращение какого-либо рабочего органа за установленный нормативный промежуток времени. 2. Стопорные тормозные устройства, которые не допускают смещение заготовки ил части станка при воздействии внешних нагрузок.
- Регуляторы скорости, их классификация: 1. Фрикционные: колодочные, ленточные, дисковые.
Рисунок-Схема ленточного тормоза: 1-тормозной барабан на валу привода; 2- стальная лента; 3- поворотный рычаг, на котором закреплены концы ленты; 4- специальный фрикционный материал на внутренней стороне ленты; 5- ось или шарнир для поворота рычага. Р- тормозная сила, с помощью которого происходит затормажива-ние барабана.
- Стопорные тормозы: 1. Противоугонные устройства. 2. Ловители в лифтах. 3. Механизм когтевой защиты. Такой механизм допускает движение заготовки в одном направлении и на допускает выброс заготовки в обратном направлении в сторону рабочего.
Рисунок-Схема когтевой защиты: 1- «коготь» (набор пласти с острой кромкой, угол заострения 
=55-600); 2- ось поворота; 3- ограничитель.
При перемещении заготовки вправо острие пластины перемещается и врезается в тело заготовки, и в тоже время заготовка прижимается к столу, и выброс заготовки в сторону рабочего не возможен.
19. Электродинамический тормоз и метод расчёта тормоза.
– при таком типе затормаживается ротор электро-двигателя при использовании специальных электрических схем: схема с исполь-зованием метода переменных полюсов; схема с использованием источника постоян-ного тока.
Рисунок-Схема использования переменных полюсов
В такой схеме используются 2 магнитных пускателя К1 и К2, которые могут включаться только поочередно. Отличие в подключении магнитного пускателя состоит в том, что фазы В и С меняются местами. При включении К1 вращение магнитного поля в статоре двигателя осуществляется по часовой стрелке. После выключения К1 и включения К2 поле начинает вращаться против часовой стрелки. В связи с этим начинается затормаживание ротора станка, а, соответственно и всего привода станка.
Особенности расчета тормоза.Цель расчета – проверить неравенство 
, где 
- допустимое время торможе-ния, с, которое выбирается из ГОСТов. ГОСТ 12.2.026.0-93 «Станки деревообраба-тывающие. Требования к безопасности конструкции»
зависит от мощности привода. Включение тормоза осуществляется автоматически.
- расчетное время торможения для выбранного тормозного устройства.
, с,
где 
- момент сил инерции вращающихся частей привода, Нмс2; 
- угловая частота в начале торможения, 1/с; К – коэффициент, от режима привода (К=1,2-2,0); 
- тормозной момент выбирается по каталогу ил по расчету тормоза, Нм.
Если неравенство выполняется – тормоз выбран верно, нет – выбрать тормоз с более высоким 
.
Функциональная зависимость между средствами защиты: блокировочные устройства, ограждения, тормоз.
Проверяется неравенство: 
,
где 
- время, не обходимое для полного открывания ограждающего устройства ( для освобождения доступа в опасную зону); 
- время полного срабатывания тормоза, с.
Если это неравенство выполняется, значит средства безопасности спроектированы правильно.