1. Анализ возможных опасных, вредных факторов и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации вертикально-фрезерного станка с ЧПУ модели ФП-37ПН4
Анализ возможных опасных, вредных факторов и чрезвычайных ситуаций при эксплуатации вертикально-фрезерного станка ФП-37ПН4 проводим в соответствии с указаниями и рекомендациями, приведенными в [1…6].
1 Повышенный уровень напряжения электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека. Станок подключается к трехфазной сети переменного тока напряжением 380/220 В + 5% и частотой 50 + 1 Гц.
Цех, в котором установлен станок, является помещением с повышенной опасностью поражения электрическим током (ППО-3) из-за наличия токопроводящих железобетонных полов.[2].
Прикосновение к токоведущим частям оборудования (шкафу с электрооборудованием, электроприводам, кабелям высокого напряжения), пробой корпуса (при отсутствии или повреждении заземления), неправильный выбор электроизоляции могут вызвать у оператора такие серьезные электротравмы, как электрические ожоги, знаки, металлизация поверхности кожи, электроофтальмия, а также электрические удары.
2 Возможность возникновения пожарной опасности. Станок расположен в цехе, помещение категории «В» класс Д - пожары металлов и их сплавов [3]. Пожарная опасность возможна: от короткого замыкания в сети 380 В; при длительных перегрузках двигателей, приводов, отдельных элементов; при работах трансформаторов или силовых элементов в блоках схем; от нарушения тепловых режимов работы от радиоэлектронных элементов в схемах блоков системы управления; при неправильном выборе изоляционных материалов; при возникновении короткого замыкания в электрических схемах; при использовании вместо сетевых предохранителей различного рода перемычек; при попадании искр или стружки с высокой температурой на легковоспламеняющиеся материалы (ветошь, спецодежду и т.д.). Возникновение пожаров может нанести значительный ущерб оборудованию, нанести травмы, ожоги обслуживающему персоналу.
3 Движущиеся и вращающиеся механизмы станка могут нанести травму обслуживающему персоналу при соприкосновении с ними. Из них наибольшую опасность представляют шпиндель (с числом оборотов 20 -- 3150 o6/мин), инструмент при вращении шпинделя, движущийся со скоростью, выше безопасной (0,3 м/сек.)[4]. Также опасность исходит от магазина и манипулятора, которые выполняют свои операции по программе или в ручном режиме с большим быстродействием органов (загрузка магазина осуществляется при открытом ограждении). Вращение магазина при нахождении манипулятора у магазина может привести к столкновению, вылету из зоны обработки осколков или инструмента, что приведет к травмированию рабочего персонала.
4 Возможность вылета стружки обрабатываемого материала или осколков инструмента из зоны резания с большой скоростью и на значительное расстояние (3 - 10 м) имеющие высокую температуру (400 -- 6000С). При этом она может нанести физическую травму оператору или окружающим в виде порезов или ожогов, травм глаз.
5 Непредусмотренное, неправильное (самопроизвольное) движение исполнительных устройств (магазин, манипулятор, шпиндель, столы) при наладке, ремонте и работе по программе; доступ человека в рабочее пространство станка, функционирующего в режиме исполнения программы; отсутствие и неисправность средств защиты (ограждения, предохранительных экранов); захват одежды и волос рабочего движущимися частями оборудования может серьезно травмировать обслуживающий персонал.
6 Возможность разрыва трубопровода системы и поломка других устройств гидро- и пневмосистемы (все гидросистемы станка и устройства смены инструмента проходят испытания на разрыв и утечки при давлении 9 Мпа) в результате повышения давления выше 4 МПа (согласно паспорту станка при превышении давления на 20% от допустимого в гидросистемах повышается возможность разрыва трубопроводов); при понижении давления ниже 3 МПа, что на 30% ниже допустимого, возникает опасность самопроизвольного раскрытия схватов механической руки других удерживающих частей оборудования; а также при перегревании масла. При работе в гидросистемах масло со временем теряет вязкость, подвергается окислению, разлагается при повышенных температурах, загрязняется продуктами механического износа трущихся деталей, что вызывает засорение малых отверстий и залипание подвижных частей гидроагрегатов и приводит к повышению давления в гидросистеме, появлению наружных утечек, загрязнению рабочего места и окружающей среды вследствие попадания в сточные воды. По всем этим причинам возрастает опасность работы на станке и может привести к травмам оператора и обслуживающего персонала.
7 Сбои в работе оборудования при радио или сетевых помехах. Радиопомехи, возникающие в цепях питания от работы соседнего оборудования, а также в результате воздействия электромагнитных полей, от проходящих рядом силовых цепей и цепей управления, могут привести к сбоям в работе УЧПУ, что может повлечь за собой возникновение аварийных ситуаций: сбоям в рабочей программе, запуску произвольных программ и т.п.
8 Внезапное прекращение подачи энергоносителей -- электроэнергии, воздуха, масла -- может привести к аварийным ситуациям, нарушению работы оборудования, сбою в программе, поломке и вылету инструмента, находящегося в зоне обработки. Может произойти произвольное перемещение (по инерции) стола не ограниченное датчиками положения (т.к. энергия, питающая датчики, отключена), зажиму схватов механической руки (так как это сделано конструктивно). При повторном внезапном включении оборудования система управления может вызвать произвольную программу, что может вызвать перемещение отдельных узлов, их поломку. Все это может травмировать обслуживающий персонал.
9 Недостаточное освещение рабочего места является вредным факторов. Оно может привести к быстрому утомлению зрения и частичной потере его, снижению внимания, что в свою очередь может привести к травме работника. От освещения зависит также производительность труда и качество выпускаемой продукции.
10 Повышенный уровень вибрации.
Возникающие при работе вибрации ухудшают самочувствие рабочего и снижают производительность труда. Источником вибраций являются: неправильная установка станка, неуравновешенные вращающиеся массы (режущий инструмент, заготовки, несущие валы), неисправность в гидросистеме.
11 Повышенный уровень шума на рабочем месте.
Возникающий в кинематических цепях шум при работе станка (многоцелевые станки генерируют шум интенсивности 60-99 дБ с максимумом звуковой энергии в диапазоне частот 250-400 Гц), отрицательно сказывается на работоспособности и здоровье обслуживающего персонала. Утомление рабочего из-за шума приводит к травмам и увеличивает число ошибок в работе.
12 Несоответствие параметров микроклимата норме на рабочем месте. При обработке на станке происходит интенсивное выделение теплоты (основные источники: нагретый металл заготовок, стружка, механическое и электрооборудование, солнечная энергия). Это может отрицательно сказываться на самочувствии рабочих и снижением производительности труда. Наоборот, пониженная температура на рабочем месте может привести к различным простудным и другим заболеваниям.
13 Повышенный уровень запыленности в воздухе рабочей зоны. В процессе работы оборудования при выполнении технологического процесса в воздухе рабочей зоны поступают такие вредные производственные факторы, как пыль, масленый туман. Производственная пыль выделяется в результате обработки сталей и сплавов. Пыль загрязняет ответственные части станка и способствует быстрому износу. Согласно [6] ПДК пыли легированных сталей и их смесей алмазом в воздухе рабочей зоны равна 6 мг/м. Пыль металлов оказывает на организм человека преимущественно фибронное действие, вызывая раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, оседая в легких, что может привести к профессиональным заболеваниям.
14 Несоответствие эргономических характеристик оборудования требованиям, изложенным в нормативной литературе, нерациональная организация рабочего места приводит к утомлению рабочего, увеличивает число ошибок в работе, что может привести к травмам.
15 Незнание и неисполнение рабочими правил техники безопасности может привести к производственному травматизму.
16 Поражение зданий и сооружений молнией является одной из наиболее серьезных ситуаций, т.к. она может привести к возгоранию и взрывам оборудования и зданий в целом, а, следовательно, к травмам и смерти большого количества работающих.
2. Разработка мероприятий, обеспечивающих снижение воздействие опасных и вредных факторов при эксплуатации вертикально-фрезерного станка ЧПУ модели ФП-37ПН4
Разработка мер безопасности проведена в соответствии с рекомендациями [2 -15].
1 Т.к. цех, в котором установлен станок, характеризуется как помещение с повышенной опасностью поражения электрическим током (ППО), то на этом участке выполняется контурное защитное заземление. Все оборудование станка подключаются к общецеховому заземляющему устройству. Присоединение станка осуществляется с помощью заземляющего проводника, соединённого болтом с заземляющим контуром с одной стороны, и с контактной площадкой с другой. Над каждым заземляющим элементом помещен графический символ заземления.
Значение диаметра резьбы заземляющего болта (dб) и диаметра контактной площадки (dкп) выбираются в зависимости от номинального тока (Iном) установленного на станке электрооборудования в соответствии с рекомендациями [4, 7].
Величина этого тока вычисляется по формуле:
Iном = Р/Uл,
где Р - номинальная потребляемая мощность, Вт;
Uл - номинальное напряжение питающей сети, В.
Iном = 37000/380 = 97 A
Для рассчитанного значения номинального тока наибольший диаметр резьбы заземляющего болта dб = М6, а наименьший диаметр контактной площадки dкп = 16 мм.
Основными параметрами и мерами защиты от поражения электрическим током являются: обеспечение недоступности к токопроводящим элементам, находящимся под напряжением, применение защитных автоотключений электроустановок, использование защитного заземления оборудования. Также рекомендуется использовать изолирующие покрытия пола.
Все токоведущие части оборудования недоступны для случайного прикосновения к ним в процессе эксплуатации и обслуживания. Применяется напряжение безопасных величин (12, 36 В), при повышении напряжения срабатывают плавкие вставки предохранитей и тепловое реле. Блокировки исключают случайный доступ к токоведущим частям оборудования, находящимся под опасным напряжением. Станок имеет кнопку аварийного отключения красного цвета, установленную таким образом, чтобы она была ясно и отчетливо, видна, легко доступна работающему и обеспечивала отключение электрооборудования независимо от его режима работы.
2 Меры пожарной безопасности при эксплуатации оборудования. Электрооборудование (эл. шкафы, шины, металлические ящики, пульт управления), в котором размещена электрическая аппаратура модуля относится к классу защиты IP44, которая обеспечивает защиту содержимого оболочки от попадания твердых тел размером более 1 мм и от воды, разбрызгиваемой на оболочку в любом направлении.
Степень защиты используемого измерительного датчика и приемника сигналов IPX8, что обеспечивает их работоспособность при неограниченном времени погружения на определённую глубину в воду (подводная функциональность).
Для охлаждения при выделении тепла достаточно наличие естественного охлаждения. На вентиляционных отверстиях установлены фильтры из металлической сетки, которые предотвращают попадание пыли внутрь устройств. Уплотнители имеют стойкость к вредным воздействиям окружающей среды: масла, СОЖ, влаги и т.д. В цехе, где располагается используемое оборудование, предусмотрены датчики пожарной сигнализации и средства тушения: огнетушитель углекислотный ОУ-2 -- 1 штука; пенный огнетушитель ОХВП-10 -- 1 штука; ящик с песком, топор, багор, лопата, ведра, расположенные на видных и наиболее доступных местах (у входа). По периметру цеха предусмотрена сеть наружного водопровода и гидранты для забора воды, установленные в 100 метрах друг от друга. Все пожарозащитное оборудование выбрано в соответствии с требованиями [4.2] для категории помещения П - II-а. Из помещения участка ведут два эвакуационных выхода, расположенные в противоположных концах магистрального проезда.
3 Для защиты от вращающихся и движущихся частей оборудования все подвижные части станков должны иметь ограждения, полностью изолирующие человека [4]. Для обеспечения безопасности на станке применено ограждение кабинетного типа, со смотровыми окнами. Ограждение полностью закрывает всю область резания, а также магазин с манипулятором. Ограждение выполнено в соответствии с [8]. Для более удобного обслуживания станка и большей безопасности обслуживающего персонала в ограждении выполненного из листового железа имеются открывающееся секции.
Безопасность (надежное удержание) при смене инструмента, в том числе и измерительного, обеспеченна расчетом механической руки. Максимально допустимый вес инструмента с оправкой составляет 12 кг.
Безопасное взаимодействие рабочих органов станка обеспечено структурно-кинематической схемой.
4 Для наблюдения за зоной резания в защитном ограждении сделано смотровое окно, материал которого защищает оператора от отлетающей стружки и обеспечивать хорошую видимость зоны обработки. Материал смотрового окна обладает прочностью на удар, хорошей сопротивляемостью действию отлетающей стружки, устойчив к высоким температурам и действиям кислот. Толщина стекла не менее 4 мм [9].