锯刨两用木工机床工伤事故的预防及安全设计-.pdf

第 8卷第 3期 2 0 1 0年 9月 中国工程机械学报 CHI NE S E J OURNAI OF C ONS TR UC TI ON MAC HI NE RY Vo I ． 8 No ． 3 S e p ．2 0 1 0 锯刨 两用木工机床工伤 事故的预 防及安全设计 于贵文， 马丽心 ， 李丹婷， 林 晶 哈尔滨 商业大学 轻工学院 ， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 2 8 摘要 锯刨两用木工机床是众多木工机械中的一种， 是家具生产企业和装潢公司必备的设备之一， 其事故率远 远高于其他机床设备． 从人的因素、 环境因素和物的因素等三方面分析了工伤事故的原因， 并提出了具体的预防 措施； 通过对锯刨两用木工机床的传动系统和基座的改良设计， 使人一 机匹配， 提高人机系统的可靠性． 关键词 锯刨两 多用木工机床 ； 事故 ； 安全设计 中图分类号 T S 6 4 2 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 2 5 5 8 1 2 0 1 0 0 30 3 7 5 0 4 Pr e v e n t i o n a n d s a f e t y d e s i g n o n i n j u r y a c c i d e n t s f o r s a wi ng - pl a ni ng pur po s e wo od - wor ki ng m ac hi ne s Y U Gui we n，MA Li x g n，LI Da n - r i n g， LI N J i n g Li g h t I n d u s t r y C o l le g e，Ha r b in Un i v e r s i t y o f Co mme r c e ，Ha r b i n 1 5 0 0 2 8，Ch i n a Ab s t r a c t Th e s a wi n g p l a n i n g p u r p o s e wo o d wo r k i n g ma c h i n e ， o n e o f t h e wo o d wo r k i n g ma c h i n e r y。 i s f r e q u e nt l y a p p l i e d b y f ur n i t u r e m a nu f a c t ur e s a n d d e c o r a t i o n c o mpa ni e s ． He nc e， t he a c c i d e nt al r a t e i n t h e wo o d - wo r k i n g p r o c e s s i s e x t r e me l y h i g h e r t h a n t h a t i n o t h e r ma c h i n i n g p r o c e s s e s ． I n t h i s r e g a r d ， t h e c a u s e s f o r i n j u r y a c c i d e n t s a r e a n a l y z e d f r o m s u c h v i e w p o i n t s a s h u ma n ， e n v i r o n me n t a l a n d s o u r c i n g f a c t o r s ． F u r t h e r mo r e ， t h e p r e v e n t i v e me t r i c s a r e p o s t u l a t e d ． By r e d e s i g n i n g t h e t r a n s mi s s i o n s y s t e m a n d p e d e s t a l of a s a wi ng p l a ni n g pu r p o s e wo o d wo r ki n g ma c hi ne． t h e h uma n ma c h i n e ma t c h i ng i s e l a b o r a t e d t o e nh a nc e t h e r e l i a b i l i t y o f e r g o no mi c s s ys t e m ． Ke y wo r d s s a wi n g p l a n i n g p u r po s e wo o d wo r k i n g ma c h i n e ；a c c i d e n t ；s a f e t y d e s i g n 木材加工企业受到加工材料特性 、 生产工艺和设备性能 以及生产管理等多种因素的影响， 在劳动安全 方面存在十分突出的问题 ． 欧美一些工业发达国家的工伤事故统计数字显示 木材加工行业的工伤事故率 是其他各类工业行业事故率平均值的 2 倍 以上_ 1 ] ． 根据有关资料显示 ， 在使用木工机床的企业 中， 所发生的工伤事故主要与三大作业相关 机械作业 、 手 工作业和物料运输 ， 其 中以机械作业发生的事故为最多 ， 占事故发生总数的 6 1 ％． 传统的木工机床包括锯 刨两用木工机床 、 木工平压刨床和铣床这三类 ． 其 中， 锯刨两用木工机床事故发生率最高 ， 占事故总数 的 2 1 ％， 平压刨床和铣床分别 占 1 0 ％和 8 ％． 因此 ， 锯刨两用木工机床的安全性问题应该得到高度重视． 1 锯刨两用木工机床 的事故成 因 任何事故的发生都有具体的原 因， 导致锯刨两用木工机床工伤事故的原因主要有以下三方面因素 人 的因素、 物的因素和环境因素 ， 如图 1 所示嘲． 作者简介 于贵文 1 9 6 7一 ， 男 ， 副教授 ， 工学硕士． E ． ma i l j s d x y g w1 6 3 ． c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 中国工程机械学报 第 8 卷 1 ． 1 人的因素 在使用锯刨两用木工机床时 ， 由于操作者的原因而导致事故发 生的因素有 1 缺少安全知识 ． 是指操作者缺少必要的操作安全知识和事 故危害知识 ． 2 操作不慎． 操作者虽然了解危险的可能性 ， 却缺少必要的安 全防护能力 ， 不能及时有效地处理危险情况， 而导致事故的发生． 3 违章操作． 是指操作者不遵守安全条例或不履行安全操作 规程的行为， 如为了操作方便 ， 拆除圆盘刀锯内侧的防护装置等． 4 人因差错． 人因差错又称人因故障，是指操作者在一组活 图I 事故致因分析图 动中的任何一个超过某个可接受的极限而导致的故障或事故． 人 因 F i g 1 A n a l y s i s o f a c c i d e n t a l c a u s a t i o n 差错概率是操作者行为的主要度量参数 ， 它的定义为人因差错概率为给定差错类型的总次数与发生差错 机会的总次数之 比． 用概率的形式可以描述为 p En 1 式中 P n e 为在完成某项作业总数中人因差错发生的概率 ； E 为某项作业 中发生的差错数； O 为某项作业 总数中可能发生差错的机会的总次数l_ 3 ] ． 1 ． 2 物的因素 是指不安全的物料、 工具以及设备本身存在的事故隐患． 1 不安全的物 ． 在生产过程中涉及到的物质， 如原料 、 动力 、 设备、 产品及其他非生产性的物质． 这些 物质的本身固有属性及潜在的破坏能力构成的不安全因素 ， 是诱发事故的物质基础 ， 物的不安全状态是事 故发生的可观原因． 2 设计隐患． 这里指锯刨两用木工机床本身存在的由于人的失误造成的隐患 ， 原因可能出现在设 计、 计算、 制造、 维修、 检测、 保养等各个阶段 ， 但最主要的隐患是由于设计不 良造成的． 1 ． 3 环境因素 由于锯刨两用木工机床的工作环境 比较恶劣， 操作者要承受噪声 、 振动灰尘等对人的心理生理的影 响， 而易导致差错行为， 引发事故； 另一方面是环境对机床的影响， 如木屑、 振动等对机床可靠度的影响， 易 产生机械故障． 2 工伤事故预 防措施 从事故的成因来看 ， 要想减少甚至消除锯刨两用木工机床 的事故， 根本措施是消除潜在的危险因素 物的不安全状态 和人发生误判断、 误操作的差错行 为[ 4 3 ． 具体措施包括 以下四个方面 消除人的差错行 为和失误行为、 改善工作环境、 消除物的不安全状态． 2 ． 1 消除人的差错行为和失误行为 为了避免或减少人为的事故的发生 ， 必须采取必要的措施消除人的失误行为和差错行为 ． 1 增加安全知识． 操作者必须了解危险， 具有危险意识． 通过安全教育可以达到这个 目标。 2 避免操作不慎． 强调岗位技能训练， 使每位操作者具有必要的安全操作能力 ． 3 严禁违章操作． 激励操作者的行为符合安全规则． 必须对操作者进行挑选 ， 并对其进行必要的职 业安全教育和安全技能训练 ． 4 合理安排作息时间． 根据人的生理和心理承受能力以及集中精力的时间跨度 ， 适度调整劳动间歇 时间， 能够有效避免操作者的差错行为． 2 ． 2 改善工作环境 首先必须改善影响人的生理因素的工作条件，例如， 氧 的浓度 、 温度、 湿度、 振动 、 噪声和累计工作 的 时间及其强度等_ 5 ] ． 此外 ， 改善工作条件还应包括改善工作地点 的空间、 照明度 、 工作环境 的舒适程度等． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 于贵文， 等 锯刨两用木工机床工伤事故的预防及安全设计 统计数据表明， 各种因素造成的心理影响多数表现为紧张， 紧张能导致人的差错行为 ， 人的差错行为易引 发工伤事故 ． 改善工作环境可以增加人的可靠性 ， 进而提高人 一机系统的可靠性． 2 ． 3 消除物的不安全状态 消除物的不安全状态包括两部分 首先是原料 、 动力 、 工具及产品等的不安全状态 ； 其次是锯刨两用木 工机床本身存在的安全隐患 ． 通过科学、 规范的管理和教育， 将生产过程中涉及到的原料 、 动力 、 设备 、 产品等物质合理安放和防护， 消除这些物质 的不安全状态 ， 使这些物质 的本身固有属性及潜在 的破坏能力不被诱发 ， 消除该类事故的 诱 因 ． 以上措施都可以通过管理者和操作者的共同努力来减少工伤事故 的发生， 但是 ， 要想从根本上降低或 消除工伤事故 的发生 ， 还应从机床的内部结构着手 ， 从本质上改变机床 自身的安全陛能 ． 3 锯刨 两用木工机床 的科学安全设计 在锯刨两用木工机床上 ， 圆盘刀锯与平刨刀设计在同一轴上 ， 圆盘刀锯的刀具轴转速非常快 ， 惯性较 大， 且突出在工作台面之上 ， 不论使用哪把刀具 ， 圆盘锯都在飞速运转 ， 时刻对操作者构成极大的威胁． 操 作者稍有不慎 ， 就会发生事故 ， 严重威胁着操作者的人身安全． 因此 ， 必须在方案设计时进行科学的安全设 计 ， 才能从本质上预防或杜绝工伤事故的发生． 3 ． 1 锯刨两用木工机床的安全防护措施 从事故防护角度出发 ， 可以采用的最简便的技术措施是安全防护设计 ， 可以采用安全装置或防护装置 对危险区域进行预防性的安全措施 ． 对于锯刨两用木工机床， 我们可以设计防护装置， 如采用圆盘刀锯的 防护罩 ． 这种方法 比较简单 ， 成本也较低 ， 但防护罩易被木屑堵塞 ， 需经常除屑， 不方便使用 ， 生产效率低． 3 ． 2 锯刨两用木工机床的本质安全设计 锯刨两用木工机床的平刨刀与圆盘刀具设计在同一根轴上 ， 使用刨刀时， 圆盘刀具也在高速运转 ， 极 易造成操作者 的手部伤害或物料的损坏 ． 这是设计本身存在的隐患 ， 极大地威胁着操作者的人身安全 ， 人 机系统的可靠度也大幅度降低 ． 通过对其总体结构的研究 ， 从设计角度改善机床的安全性能 ， 必须改变多用木工机床 内部传动结构 ， 将 2把刀具设计在 2根轴上 ， 使刨刀、 圆盘刀具不能同时转动， 具体方法如下 1 滑动齿轮控制法． 如 图 2 所示 将两把刀具分别安放在 1轴和 8轴上 ， 电动机带动最下方 的 4轴 ， 中间的 3轴和 6轴是通过 4轴滑动齿轮把动力分别传导刨刀 1轴和圆盘刀具 8 轴上 ， 1 轴和 3轴 、 6轴和 8 轴之 间的动力传递可以采用齿轮传动、 链式传动和带式传动． 2 摩擦式离合器法． 摩擦式离合器是汽车上的部件 ， 这种方法 只需要两根轴， 电机直接带动装摩擦 式离合器的刨刀轴 ， 通过摩擦式离合器的离、 合 ， 分别控制刨刀轴和圆盘刀锯轴的转动 ， 即在刨刀工作时 ， 圆盘刀具不转动， 而当使用圆盘刀具 时， 刨刀轴与其一起转动， 消除 了圆盘刀锯 的隐患． 3 锯刨两用木工机床机座的人机设计 ． 多用木工机床分为两 大类 台式多用木工机床和立式 多用木工组合机床两种 ． 但是不论 哪一种 ， 机床的高度是 固定不变的， 这不符合操作者的人体尺寸参 数 ， 不能满足多数操作者舒适工作 的需要 ． 根据 人机工程学 中人 体尺寸表格提供 的数据， 时代变化引起 的人体 尺寸 的变化 ， 成年男 子的身高一般在 1 5 5 0 1 8 2 0 mm之间， 并且在 1 6 8 5 mi l l 身高尺 寸较为集 中， 是一个近似的平均值E 2 ] ； 按照人体尺寸的应用方法 ， 选 择相应的百分位数 Ps 。 如图 3所示 ， 即按照 1 6 8 5 mm身高的操作 者设计机床 ， 且底座可调 ． 根据操作姿势尺寸变动范围， 可调范围在 6 0 mI I 1 之间， 确保绝大多数 的操作者舒适工作 ， 同时提高 了人机 图 2 内部传动结构原理图 Fi g 。 2 Sc h e m a t i c o f Ge a r b o x c ons t ruc t i o n 1 ． 刨刀轴 ； 2 ． 刨刀 ；3 ， 4 ， 6 ． 传动轴 ； 5 ． 滑动齿轮 ； 7 ． 圆盘刀 ； 8 ． 圆盘刀轴 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 7 8 中国工程机械学报 第 8 卷 系统的可靠性 _ 8 _ 4 结论 通过科学有效的管理， 改善工作环境的舒适度， 消除物 的不安 全状态， 可以从预防的角度减少工伤事故的发生； 在锯刨两用木工 机床设计时 ， 充分重视人一 机可靠性 的研究 ， 运用人机工程原理进行 设计 ， 使人与机械达到最佳匹配 ， 充分发挥人机效能 ， 增加人一 机系 统的可靠度 ， 就能从本质上降低或杜绝工伤事故的发生率． 参考文献 人数 0 百分位数 图 3 人体测量尺寸百分位数分布图 Fi g． 3 Pe r c e n t i l e s d i s t r i b u t i o n o f a n t h r o p o me t r i c me a s u r e - m e nt s E l i 付世萃， 张显权， 陈广元． 木材加工机床多发性工伤事故的原因及预防[ J ] ． 木材加工机械， 2 0 0 8 ， 3 2 1 1 1 3 ． FU S hic u i ， Z HA NG Xi a n qu a n， C HEN Gu a n g y u a n． Th e r e a s o n s a n d p r e v e n t i o n f o r mu l t i p l e wo r k i n g a c c i d e n t s o f wo o d p r o c e s s i n g ma c h i n e s I- J ] ． Wo o d w o r k i n g Ma c h i n e ， 2 0 0 8 ， 3 2 1 1 1 3 ． [ 2 ] 丁玉兰． 人机工程学[ M ] ． 北京 北京理工大学出版社， 2 0 0 4 ． D I N G Y u l a n ． E r g o n o mi c s [ M] ． B e i j i n g B e i j i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o lo g y P r e s s ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 王金玉 ， 商福强． 赵庄． 基于故障树方法 的柴油机产 品可靠性分析[ J ] ． 技术经济与管理研究， 2 0 0 8 ， 1 6 1 1 82 0 ． WA N G J in y u ， S H A N G F u q i a n g ， Z H A O Z h u a n g ． R e l i a b i l i t y a n a l y s i s o f d i e s e l e n g i n e b a s e d b i n a r y d e c i s i o n d ia g r a mE J ] ． T e c h n o l o g y＆ M a n a g e me n t Re sea r c h， 2 0 0 8， 1 6 1 1 82 0． E 4 ] 曾凡勇 ， 刘红 良． 工程机械人机可靠性研究与设计[ J 3 ． 机械管理与开发 ， 2 0 0 9 ， 1 0 9 8 4 74 8 ． Z H E N G F a n y o n g ， L I U H o n g l i a n g ． R e s e a r c h a n d d e s ig n o n t m a n - m a c h i n e r e l i a b i l i t y o f c o n s t r u c t i o n m a c h i n e r y a n d e q u i p m e n t [ J ] ． Me c h a n i c al Ma n a g e me n t a n dDe v e l o p me n t ， 2 0 0 9， 1 0 9 8 4 74 8 ． [ 5 ] 昌森 ， 程卫 民， 周刚， 等 ． 人一 机一 环境系统工程安全分析与评价研究[ J ] ． 工业 安全与环保 ， 2 0 0 9 ， 3 5 2 4 44 6 ． B U C h a n g s e n ， C H E N G We i mi n ， Z HO U G a n g ， e t a 1 ． S a f e t y a n a ly s e s a n d r e s e a r c h o f m a n m a c h i n e - e n v i r o n me n t s y s t e m[ J ] ． I n d u s t r i a l s a f e t y a n d d u s t c o n t r o l ， 2 0 0 9， 3 5 2 4 446 ． [ 6 ] 杨美鑫， 高志华． 木工安全技术 [ M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 1 9 9 1 ． Y A NG Me i x i n ， G A O Z h i h u a ． S a 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