Подсистема «Машина» как элемент

Системы «Человек-машина-среда»

Автор: профессор Аверьянов Ю.И.

Челябинск 2002

Содержание

1. Классификация видов опасных и вредных производственных факторов в подсистеме «Машина»……………………………………………………3

2. Характеристика механических опасных и вредных производственных факторов…………………………………………………………………………….4

3. Характеристика электрических и электромагнитных опасных и вредных производственных факторов……………………………………………….9

4. Характеристика термических опасных и вредных производственных факторов………………………………………………………………………….14

5. Оценка уровня безопасности подсистемы «Машина»………………...15

6. Технические и электротехнические средства обеспечения безопасности………………………………………………………………………………….17

7. Пожаротехнические средства обеспечения безопасности……………22

Классификация видов опасных и вредных производственных факторов в подсистеме «Машина»

Подсистемой «Машина» называют совокупность технических средств используемых человеком в процессе деятельности.

По характеру проявления опасные и вредные производственные факторы могут быть:

- явные (движущиеся машины, пламя, поднятый и находящийся на весу груз);

- скрытые (скрытые дефекты или недостатки, приводящие к аварии).

Пространство, в котором постоянно действует или периодически возникает фактор опасный для жизни и здоровья человека называется опасной зоной.

Опасная зона характеризуется размером в пространстве и может быть постоянной или переменной.

Опасные и вредные производственные факторы в подсистеме «Машина» характеризуются:

- потенциалом;

- временем существования (воздействия);

- вероятностью появления;

- размерами зоны действия.

По характеру воздействия на человека опасные и вредные производственные факторы в подсистеме «Машина» делятся на следующие группы:

а) активные (факторы, которые могут оказывать воздействие на человека посредством заключенной в них энергии):

- механические (кинетическая энергия движущихся и вращающихся элементов; инфразвуковые и ультразвуковые шумы; общая и локальная вибрация; ударная волна; статическая нагрузка);

- термические (тепловая энергия; отрицательная и положительная аномальная температура; температура нагретых и охлажденных поверхностей; температура открытого огня пожара; температура химических реакций);

- электрические (электрический ток; статическое электричество; аномальная ионизация воздуха);

- электромагнитные (электромагнитные излучения; электрическое и электромагнитное поле; лазерное излучение);

б) пассивные (факторы появляющиеся опосредственно, в форме разрушения, взрыва и других аварий):

- коррозия материала;

- накипь в сосудах и трубопроводах;

- недостаточная прочность конструкций;

- повышенные нагрузки на механизмы и машины;

в) активно-пассивные (факторы, активизирующиеся за счет энергии, носителем которой является человек):

- острые неподвижные элементы (колющие и режущие кромки инструмента и оборудования; заусенцы и шероховатость поверхностей заготовок);

- незначительное трение между соприкасающимися поверхностями (скользкие поверхности полов кабин, площадок оборудования);

- неровности поверхности, по которой перемещается машина (углубления на дороге; возвышения на дороге; уклон поверхности дороги; подъемы на дороге).

Характеристика механических опасных и вредных

Производственных факторов

2.1. Кинетическая энергия движущихся элементов и машин.

Скорость движения и остановочный путь транспортного средства.

При неожиданном появлении препятствия перед движущимся транспортным средством возникает необходимость в экстренном торможении. Расстояние, пройденное транспортным средством от момента обнаружения препятствия до полной его остановки, называется остановочным путем.

Процесс торможения транспортного средства разделяется на три фазы:

Первая фаза торможения (S₁) - реакция водителя на начало принятия решения об экстренном торможении при появление препятствия перед движущимся транспортным средством, которая может быть:

- простой (время реакции 0.14…0.2 с);

- сложной (время реакции 0.6…1.0 с).

Среднее время реакции водителя составляет в пределах от 0.4 до 0.5 секунд и более.

Вторая фаза торможения (S₂) – срабатывание тормозного привода от начала воздействия на педаль тормоза до начала торможения (время срабатывания тормозов: гидравлических – 0.2 с; механических – 0.3; пневматических – 0.6…0.7 с).

Третья фаза торможения (S₃) - непосредственное торможение транспортного средства, то есть момента от начала торможения до остановки колеса.

Полный остановочный путь (S_o) состоит из трех отрезков расстояния (S₁, S₂, S₃), который определяется из выражения:

или , (1)

где: V_o - скорость движения, км/ч; t₁, t₂ - время реакции водителя и срабатывания тормозов, сек.; К_э - коэффициент эксплуатационного состояния тормозов; φ - коэффициент сцепления шин с дорогой; i – уклон или подъем.

Безопасную дистанцию между движущимися транспортными средствами, следующими друг за другом, определяют по формуле:

, (2)

где :2 - запасное добавочное расстояние, м.

Тормозной путь автопоезда на горизонтальной части дороги определяется по формуле:

, (3)

где: G_а, G_п - полная масса автомобиля и прицепа, кг.

Устойчивость (продольная и поперечная) транспортного средства - способность транспортного средства противостоять действию внешних сил, приводящих к его опрокидыванию, сползанию или заносу. Устойчивость транспортного средства при движении зависит от его конструкционных параметров.

При движении транспортного средства на поворотах на него действует центробежная сила, стремящаяся опрокинуть или занести его.

Центробежную силу (Р_ц) можно определить по формуле:

, (4)

где: g - ускорение силы тяжести, м/с²; R - радиус поворота, м.

Центробежная сила создает опрокидывающий момент (М_ц):

, (5)

где: Р_ц – центробежная сила, Н; h_ц - высота центра тяжести от земли, м.

Сила тяжести, приложенная к центру тяжести или противодействующий опрокидыванию момент (М_в) определяется по выражению:

, (6)

где: В – ширина колеи транспортного средства, м.

Опрокидывание транспортного средства наступает при условии, когда:

М_ц > М_в или > (7)

Боковое скольжение транспортного средства начинается при условии, что:

(8)

Опасности, связанные с эксплуатацией подъемно-транспортного оборудования.

Основополагающим принципом, определяющим опасные зоны у подъемно-транспортного оборудования, являются досягаемость подвесных выступающих либо двигающихся частей машины и оборудования в нормальном режиме работы и в случае падения или разрушения их, а также при падении поднимаемых, переносимых или перевозимых грузов.

Досягаемость падающей детали будет зависеть от высоты подъема (Н) причем отклонение от проекции груза на горизонтальную плоскость (r_х) будет равным и одинаково вероятным на любую из четырех сторон.

Наиболее простое решение состоит в том, что обычно величину (r_х) принимают равным трети величины (Н), то есть:

. (9)

Радиус опасной зоны можно определен по формуле:

, (10)

где: r_c - вылет стрелы крана или крюка стрелы крана (при работе с кранбалкой или талью r_c = 0)? м; 1_г – наибольший размер груза по горизонтальной составляющей, м.

Устойчивость крана (подвижного и самоходного) соблюдается при условии:

, (11)

где: М_G, М_З - момент от веса крана и для обеспечения запаса устойчивости; ΣМ_S, ΣМ_J - сумма моментов от заданных сил и от сил инерции.

Расчет на прочность канатов ведется по формуле:

, (12)

где: К_з.п. - допустимый коэффициент запаса прочности, табличная величина; Р_к - разрывное усилие каната в целом применяемое по сертификату, а при проектировании по ГОСТ, Н; S_в - наибольшее натяжение ветви каната с учетом КПД полиспаста (без учета динамических нагрузок), Н.

, (13)

где: G_г - вес груза (сила тяжести), Н; α - угол ветви к вертикали, град.; m –коэффициент который зависит от угла ветви к вертикали (при α = 0^о, 30^о, 45^о величина m = 1.0; 1.5; 1,42).