張曉斌　王盛武

（ 浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310002 ）

角向磨光機(jī)的防護(hù)罩強(qiáng)度考核及安全操作建議

張曉斌王盛武

（ 浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310002 ）

摘要簡(jiǎn)述了電動(dòng)工具中重要產(chǎn)品電動(dòng)角向磨光機(jī)防護(hù)罩標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)方法、測(cè)試步驟及操作、判定依據(jù)以及針對(duì)測(cè)試結(jié)果給出對(duì)角向磨光機(jī)安全操作的建議。

關(guān)鍵詞電動(dòng)工具 角向磨光機(jī) 防護(hù)罩

0　引言

電動(dòng)角向磨光機(jī)是電動(dòng)工具產(chǎn)品中的一種，適用于一般環(huán)境條件下，用纖維增強(qiáng)樹脂砂輪對(duì)金屬材料進(jìn)行磨削作業(yè)活動(dòng)；選用適當(dāng)?shù)母郊€能對(duì)金屬進(jìn)行除銹拋光，切割金屬、磚瓦、混凝土、大理石、石板等材料，廣泛應(yīng)用于金屬和建筑材料的加工。角向磨光機(jī)在軸承室中間蓋的下端有一道軸向限位槽，中間蓋的上端每隔一定的角度有防護(hù)罩旋轉(zhuǎn)定位槽，邊緣上有非均勻分布的防護(hù)罩安裝定位槽，防護(hù)罩的中部固定一個(gè)帶有凸筋的彈簧片，卡環(huán)壁內(nèi)側(cè)有數(shù)量與防護(hù)罩安裝定位槽相等、分布角度和直徑相同的定位筋。上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成了快速轉(zhuǎn)換定位和自鎖功能的防護(hù)罩。如圖1所示：

圖1　防護(hù)罩示意圖

旋轉(zhuǎn)防護(hù)罩可以方便地調(diào)整角度。在拆卸時(shí)，需借助工具將防護(hù)罩的彈簧片抬起，方可卸下，使用較為方便。但是，因其需要使用到高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削、切削等操作，若砂輪爆裂，就會(huì)產(chǎn)生較大的危險(xiǎn)，由于防護(hù)不到位或者操作不當(dāng)導(dǎo)致的人身傷害事故時(shí)有發(fā)生。目前，量產(chǎn)的角向磨光機(jī)主要依靠砂輪防護(hù)罩來(lái)防止這一危險(xiǎn)的發(fā)生，因此，對(duì)于防護(hù)罩的機(jī)械強(qiáng)度考核顯得尤為重要。

國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrot echnical Commission，IEC）早在2003年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC 60745-2-3：2003中就規(guī)定了專門對(duì)防護(hù)罩機(jī)械強(qiáng)度的考核，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3883.3-2007等同采用了此考核要求，目的就是考核防護(hù)罩是否能經(jīng)受住碎裂砂輪的沖擊，借以保護(hù)操作者的人身安全。

1　試驗(yàn)方法及判定依據(jù)

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 3883.3-2007中涉及機(jī)械強(qiáng)度的要求，對(duì)于角向磨光機(jī)防護(hù)罩的機(jī)械強(qiáng)度考核采用故障模擬試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即模擬砂輪在規(guī)定速度下解體動(dòng)作，以考核防護(hù)罩的強(qiáng)度及其對(duì)操作者的防護(hù)是否到位。

1.1試驗(yàn)方法

將砂輪片經(jīng)過(guò)預(yù)處理的角向磨光機(jī)按標(biāo)準(zhǔn)要求安裝到砂輪爆破箱中，接通電源，使砂輪達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的轉(zhuǎn)速后，靠自身產(chǎn)生的離心力解體，碎裂的砂輪片飛向防護(hù)罩和爆破箱的內(nèi)壁。試驗(yàn)結(jié)束后，觀察防護(hù)罩是否破損嚴(yán)重，防護(hù)罩朝砂輪旋轉(zhuǎn)方向所轉(zhuǎn)過(guò)的角度是否在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，砂輪碎片在爆破箱內(nèi)壁上留下的印痕是否落在允許區(qū)域內(nèi)。

1）砂輪片預(yù)處理

為了使砂輪在規(guī)定速度下解體，必須對(duì)砂輪進(jìn)行預(yù)處理以降低砂輪的強(qiáng)度。對(duì)砂輪進(jìn)行切割，將砂輪分成四個(gè)區(qū)域（如圖2所示），在高轉(zhuǎn)速、高離心力的作用下，切痕處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使砂輪爆裂。砂輪預(yù)割長(zhǎng)度可參考GB 3883.3-2007中典型切痕深度（見表1幾種標(biāo)準(zhǔn)砂輪的典型切割深度）。

圖2　砂輪片預(yù)處理

表1　幾種標(biāo)準(zhǔn)砂輪的典型切痕深度

2）砂輪解體速度的控制

為了盡可能模擬實(shí)際工況下的砂輪解體離心力，砂輪解體時(shí)的速度要求定義為：角向磨光機(jī)額定空載轉(zhuǎn)速的90%，或額定電壓下砂輪的空載運(yùn)行轉(zhuǎn)速，兩者取大值。試驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)際的解體速度應(yīng)等于或大于這個(gè)值，但不能低于這個(gè)值，否則，將因轉(zhuǎn)速太低而造成試驗(yàn)失敗。

在被測(cè)樣品的電源線前端接入一個(gè)調(diào)壓器，通過(guò)調(diào)節(jié)角向磨光機(jī)的輸入電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪主軸轉(zhuǎn)速控制。

1.2判定依據(jù)

3個(gè)防護(hù)罩經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后應(yīng)滿足如下要求：

1）護(hù)罩和緊固件或護(hù)罩的安裝硬件應(yīng)原地保留；護(hù)罩和安裝硬件的變形、細(xì)微裂紋或刮痕和鑿印可以接受。

2）砂輪解體后，護(hù)罩朝砂輪旋轉(zhuǎn)方向不能轉(zhuǎn)過(guò)90°以上，圖3和圖4中的虛線位置顯示了兩種防護(hù)罩試驗(yàn)結(jié)束后允許轉(zhuǎn)過(guò)的最大角度。

3）大碎塊在爆破箱內(nèi)壁的印痕應(yīng)落在碎片區(qū)域之內(nèi)。允許的碎片區(qū)域定義為：以砂輪機(jī)砂輪爆裂前瞬間位置為準(zhǔn)，過(guò)兩側(cè)手柄的中點(diǎn)作直線延伸到內(nèi)壁，面向未被護(hù)罩防護(hù)的砂輪的一側(cè)，如圖5所示。

圖3　護(hù)罩位置注釋

圖4　不同型號(hào)砂輪用護(hù)罩位置

圖5　護(hù)罩強(qiáng)度試驗(yàn)箱

2　試驗(yàn)注意點(diǎn)

2.1砂輪預(yù)割

1）首次切割應(yīng)進(jìn)行保守切割，以防止砂輪切割過(guò)深造成過(guò)低速度下解體；其次觀察試驗(yàn)轉(zhuǎn)速是否達(dá)到規(guī)定數(shù)值并保持，一般情況在5 min左右會(huì)破裂。如果遇到砂輪不能破裂，需要暫停試驗(yàn)，繼續(xù)再切割砂輪片，然后重新試驗(yàn)。

2）砂輪解體試驗(yàn)有高度危險(xiǎn)性，必須在密封的箱體內(nèi)進(jìn)行，速度的控制不能直觀體現(xiàn)。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控砂輪的旋轉(zhuǎn)速度，我們?cè)O(shè)計(jì)了速度傳感器的安裝支架，可以方便地測(cè)量砂輪的轉(zhuǎn)速，在設(shè)備的終端能用儀表直觀的讀取。

2.2砂輪爆破瞬間工具位置

考慮到工具在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)有所變動(dòng)，但是工具位置的變動(dòng)會(huì)直接影響最終的判定結(jié)果，因此在密閉的箱子里安裝高清攝像系統(tǒng)，能清楚的反應(yīng)出砂輪爆裂瞬間工具及砂輪的位置。

2.3砂輪碎片沖擊印痕在爆破箱內(nèi)壁的保持

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可在箱體的軟木層之內(nèi)再鋪設(shè)一層粘土層，以吸納撞擊到內(nèi)壁的碎片。

粘土層能夠基本保留砂輪印痕，但也有其自身難以克服的缺陷，實(shí)際使用效果并不理想。例如粘土層非常容易干化脫落，幾乎每次進(jìn)行試驗(yàn)前都要重新鋪設(shè)。如果濕度不夠，印痕會(huì)不明顯，只有少量的碎片直接吸納在粘土上。由于解體速度的規(guī)定，試驗(yàn)失敗的情況會(huì)非常多，導(dǎo)致每次試驗(yàn)開始前清理前次留下的印痕變得非常繁瑣。

在檢驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各種材料的試用比較，最終鎖定泡沫層加牛皮紙的組合來(lái)吸納沖擊印痕，泡沫層可以非常理想地保留住碎片。為了讓一套泡沫層可以多次試用，于泡沫層表面粘一層牛皮紙，每次試驗(yàn)前，可在牛皮紙上標(biāo)記前次試驗(yàn)留下的印痕，以保證一套牛皮紙可以多次使用。

4　檢驗(yàn)結(jié)果分析及安全操作建議

通過(guò)多次試驗(yàn)結(jié)果分析導(dǎo)致試驗(yàn)不通過(guò)的原因：

1）防護(hù)罩材質(zhì)差，導(dǎo)致防護(hù)罩直接破裂；

2）防護(hù)罩強(qiáng)度不夠，變形量明顯；

3）防護(hù)罩固定裝置不夠牢固，導(dǎo)致防護(hù)罩和機(jī)身脫落；

4）防護(hù)罩防護(hù)面積不夠。

因此我們選購(gòu)角向磨光機(jī)時(shí)，首先推薦選購(gòu)有“CCC”標(biāo)志的產(chǎn)品，有此標(biāo)志的產(chǎn)品必是通過(guò)以上防護(hù)罩強(qiáng)度考核的產(chǎn)品；其次，要選擇防護(hù)罩防護(hù)面積比較大的產(chǎn)品；另外，要選擇防護(hù)罩和機(jī)身有剛性連接的產(chǎn)品，如果選擇帶有快速扣緊裝置的，也要選擇帶調(diào)節(jié)功能的快速扣緊裝置；最后看防護(hù)罩和砂輪的外端邊緣的距離，盡可能選擇距離小的。

操作角向磨光機(jī)存在一定的危險(xiǎn)因素，從安全的角度，結(jié)合安全檢測(cè)發(fā)生不合格的情況總結(jié)出以下安全建議：

1）減少砂輪爆裂發(fā)生的幾率

推薦選用帶加強(qiáng)筋的，安全線速度大于80 m/s的高強(qiáng)度砂輪片，例如增強(qiáng)纖維樹脂型砂輪片；

嚴(yán)格根據(jù)用途選擇砂輪類型，例如不要用切割砂輪的側(cè)面進(jìn)行磨削操作；

安裝防護(hù)罩的最佳角度應(yīng)是逆砂輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)30°（如圖3和圖4中位置B所示），因?yàn)樗械淖o(hù)罩強(qiáng)度試驗(yàn)都是基于這一安裝角度進(jìn)行的；

更換砂輪后第一次操作前，推薦進(jìn)行1 min空載運(yùn)行，觀察砂輪工況是否正常，尤其是感受手部振動(dòng)量是否有明顯的增加現(xiàn)象。若有明顯增加，說(shuō)明砂輪安裝有偏心情況或者法蘭盤的安裝吻合狀態(tài)不佳，這些均容易造成實(shí)際操作中的砂輪爆裂；

進(jìn)行磨削作業(yè)時(shí)，應(yīng)使砂輪與工作面保持15°～30°的傾斜位置；

進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，發(fā)生砂輪爆裂的幾率遠(yuǎn)高于磨削作業(yè)。應(yīng)注意不要施加過(guò)度的應(yīng)力，更不要試圖進(jìn)行過(guò)深的切割。過(guò)度的應(yīng)力會(huì)造成卡滯現(xiàn)象，從而增加砂輪爆裂的可能性。當(dāng)砂輪被卡住或無(wú)論任何原因而中斷切割時(shí)，應(yīng)關(guān)掉工具并保持握住工具直至砂輪完全停止，決不要試圖在砂輪仍在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)脫離切割工件，更不要在工件內(nèi)部試圖重新啟動(dòng)。

2）選擇合理措施減少砂輪爆裂情況下的傷害幾率

首先，應(yīng)在操作前做好相應(yīng)的防護(hù)措施，例如根據(jù)適用的情況，戴好護(hù)目鏡、面罩、手套和能夠抵擋小磨料或碎片的工作圍裙；

由于防護(hù)罩強(qiáng)度試驗(yàn)中，爆破箱的內(nèi)徑為1 m、且四周有吸納碎片的材料，所以推薦在較開闊的環(huán)境中進(jìn)行操作，以防止砂輪碎片從未加防護(hù)的區(qū)域反彈而導(dǎo)致傷害事故。

在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，嚴(yán)禁旁觀者出現(xiàn)在防護(hù)罩強(qiáng)度試驗(yàn)中所對(duì)應(yīng)的允許碎片區(qū)域（如圖5所示）。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 3883.1-2005《手持式電動(dòng)工具的安全 第一部分：通用要求》[S].

[2]GB 3883.3-2007《手持式電動(dòng)工具的安全 第二部分：砂輪機(jī)、拋光機(jī)和盤式砂光機(jī)的專用要求》[S].

[3]戴欣平.電動(dòng)工具檢驗(yàn)與測(cè)試 [M].北京：科學(xué)出版社， 2010.

中圖分類號(hào)TM930.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-2796（2014）01-0019-04

[收稿日期]2013-11-30

[作者簡(jiǎn)介]張曉斌（1981-），男，本科，工程師，主要從事電動(dòng)工具和電動(dòng)機(jī)等檢測(cè)工作。

Suggestion on Strength Assessment and Safe Operation of the Angle Grinder Protecting Guard

Zhang Xiaobin Wang Shengwu
(Zhejiang Institute of Mechanical & Electrical Engineering CO., Ltd, Hangzhou)

Abstract:This paper briefly introduces the important products, electric angle grinder protecting guard standard, the testing method, procedure and operation, and the suggestion are given for the angle grinder safe operation of the test result.

Keywords:Power toolsAngle grinderProtecting guard