BEZPIECZEŃSTWO I ERGONOMIA KRAJOWYCH MASZYN STOSOWANYCH W PRODUKCJI ZWIERZĘCEJ
J.Lech Jugowar
Zakład Pomiarów i Ergonomii
Instytut Budownictwa Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa Oddział w Poznaniu
Synopsis: W pracy przedstawiono \\fYbrane ,ryniki badań, prowadzonych w okresie ostatnich 1 O lat, obejmujących ocenę bezpieczeństwa pracy i rozwiązań ergonomicznych blisko 100 maszyn \\fYkorzystywanych w produkcji zwierzęcej.
Słowa kluczowe: ergonomia, produkcja zwierzęca, maszyny, bezpieczeństwo użytkowania.
W prowadzonych przez 1 O lat badaniach skoncentrowano się na przykładach
typo\\fYch błędów popełnianych przez producentów maszyn \\fYkorzystywanych w produkcji zwierzęcej oraz przedstawiono ewolucję rozwiązań zmierzających
do popra\\fY bezpieczeństwa i wygody pracy. Badania te prowadzono głównie w ramach systemu obowiązkowej certyfikacji maszyn na znak bezpieczeństwa "B".
Przedstawione przykłady nie mają znaczenia tylko historycznego. Można się o tym przekonać odwiedzając place magazynowe dystrybutorów maszyn i gospodarstwa rolników indywidualnych.
Materiał i metody
Badano następujące rodzaje maszyn wyprodukowanych przez różnych
producentów: rozdrabniacze: bijakowe, nożowo-bijakowe i okopO\\fYCh, gnio- towniki do ziarna, siekacze okopO\rych, mieszalniki pasz suchych i płynnych, przenośniki ślimakowe, przenośniki linowo-krążkowe, dmucha\\fY do zboża,
wilkorozdrabniacz, rozdrabniacz do mięsa i kości, mieszarkę do pasz mięsno
kostnych, parniki gospodarcze elektryczne i na paliwo stałe, przewoźną mieszalnię
pasz, dojarnie bańkowe i rurowe, schładzarki mleka nurnikowe i zbiornikowe, aparaty, komory klujnikowe i \\fYlęgowe, kwoki elektryczne i promienniki pod-
80 J.L. Jugowar
czerwieni, zaparzarkę, skubarkę, urządzenie do mizdrowania skór oraz czesarkę
do skór lisich [Jugowar i in. 1985-1995; Jugowar, 1993].
Do końca 1993 roku stosowano w badaniach metodyki opracowane w IBMER, które uwzględniały zarówno aspekty bezpieczeństwa jak i szeroko rozumiane aspekty ergonomiczności rozwiązań konstrukcyjnych [Majczak, Mizgajski, 1991].
Od 1994 roku przy badaniach maszyn na znak bezpieczeństwa „B" stosowano, stworzone dla każdego rodzaju maszyny czy urządzenia, Warunki Techniczne
dotyczące bezpieczeństwa użytkowania. Zostały one opracowane na podstawie
istniejących norm ISO, obowiązujących norm krajowych i innych dokumentów normatywnych [PN-93/R-02001/01]. Warunki Techniczne nie uwzględniają
jednak czynników ergonomicznych, które nie mają bezpośredniego związku z
bezpieczeństwem użytkowania maszyny czy urządzenia.
Wyniki i ich omówienie Instalacja elektryczna
Wyniki badań instalacji elektrycznej maszyn i urządzeń przyłączanych do sieci elektroenergetycznej wskazują, że poza jednostkowymi przypadkami,
założenia pr~jektowe tych instalacji w aspekcie właściwego doboru elementów
składowych ( dobór mocy silnika, elementu grzejnego, zabezpieczenia termicznego i przeciążeniowego, przełącznika - wyłącznika, przewodów przyłączeniowych
itp.) spełniały wymagania obowiązujących w Polsce szczegółowych przepisów.
Niezgodności z wymaganiami pojawiały się, dla pozornie mało istotnych
szczegółów wykonania instalacji, które obejmowały np.:
stosowanie przewodów z żyłą ochronną o barwie innej niż wymagana
zółto-zielona (użytkownik/elektryk musi mieć pewność który przewód w wiązce różnobarwnych przewodów pełni rolę przewodu ochronnego), stosowanie we wtyczce przyłączeniowej urządzenia przewodów o jednakowej długości (przewód ochronny powinien być dłuższy tak, aby przy mechanicznym wyrwaniu przewodów z wtyczki, wyrwanie przewo- dów roboczych nastąpiło przed wyrwaniem przewodu ochronnego), nie stosowanie odgiętek i odciążek (zabezpieczających przewody przed
wyrwaniem z instalacji lub przed mechanicznym uszkodzeniem izolacji),
niewłaściwe dokręcenie dławików służących do uszczelnienia przelotu kabla przez obudowę skrzynki elektrycznej (powodujące przedostawanie
się wody i zanieczyszczeń do wnętrza skrzynki instalacji elektrycznej i
powodujące niespełnienie przez instalację wymaganego stopnia ochrony IP).
niewłaściwe nastawienie zabezpieczenia silnika (eliminujące funkcję
zabezpieczenia i stwarzające zagrożenie jego uszkodzenia, pożaru).
Stabilność maszyn i urządzeń
Podstawowym kryterium oceny stabilności maszyn stacjonarnych i wyposa-
żenia technologicznego stanowi nienaruszalność ich związku z podłożem podczas postoju i pracy pod działaniem występujących obciążeń wynikających z warunków eksploatacji. Wyniki badań stabilności maszyn, przeprowadzonych przy pomocy zobiektywizowanej metodyki badań wykazały, że wszystkie badane maszyny spełniały kryteria stabilności .
Zabezpieczenie przed elementami w ruchu lub nadmiernie gorącymi
Ruchome części maszyn i urządzeń stanowią źródła zagrożeń i muszą być
zabezpieczone skutecznie przed przypadkowym zetknięciem podczas pracy.
Literatura i normy dotyczące tego zagadnienia tworzą jeden z najbardziej rozbudowanych i kompletnych działów dotyczących bezpieczeństwa pracy.
Pomimo.tego stwierdzono, że duża liczba maszyn, poddawana po raz pierwszy badaniom na znak bezpieczeństwa, nie spełniała podstawowych wymagań z tego zakresu. Dotyczyło to przede wszystkim konstrukcji osłon przekładni pasowych i dostępnych odcinków wałów napędowych i polegało na tym, że stosowane
osłony nie osłaniały w sposób wystarczający elementów ruchomych (fot. I.). W
każdym takim przypadku był możliwy kontakt ręki z paskiem klinowym lub
obracającym się kołem pasowym.
Innym przykładem niewłaściwego zabezpieczenia przed kontaktem z elementami w ruchu są osłony czerpni ziarna w przenośnikach ślimakowych
( fot. l). Czerpnie te są na ogół zabezpieczane osłoną w postaci prętów. Wzajemny rozstaw tych prętów i ich odległość od obszaru niebezpiecznego, co ilustrują
fotografie, nie utrudnia dostępu ręki do obracającego się ślimaka. Pręty te tworzą
natomiast doskonałe uchwyty umożliwiające manipulowanie przenośnikiem w pryzmie ziarna.
Innego rodzaju zagadnieniem jest zabezpieczenie człowieka przed przypad- kowym kontaktem z elementami roboczymi (bijaki, noże, walce, ślimaki itp.) w takich urządzeniach jak wszelkiego rodzaju śrutowniki, gniotowniki i rozdrabniacze i mieszarki. Obecnie, do rozwiązań historycznych należy zaliczyć,
stosowane kiedyś wyłącznie, "zabezpieczenie" w postaci zamieszczania na maszynie napisu typu "nie wkładać rąk do ... ". Konstruktorzy bowiem wypracowali
różne mechaniczne zabezpieczenia. Jedne z nich polega na takim ukształtowaniu
kosza zasypowego, aby uniemożliwiał on dostęp palców do strefy niebezpiecznej.
Inne polegają na przymocowaniu do górnej krawędzi kosza zasypowego (zbiornika roboczego) zespołu pierścieni mających na celu odsunięcie człowieka
na taką odległość od maszyny, aby przy jej normalnej obsłudze, włożona do kosza ręka nie sięgała do obszaru niebezpiecznego (fot.2). Ewolucyjny rozwój konstrukcji tych zabezpieczeń, podobnie jak i poprzednio opisanych osłon,
stanowi znamienny przykład sposobu podejścia konstruktorów do zagadnień związanych z bezpieczeństwem pracy. Pomimo istnienia szczegółowych norm
82 J.L. Jugowar
Fot 1. Przykłady niewłaściwych osłon przekładni pasowych różnych maszyn do produkcji zwierzęcej oraz osłon ślimaków w przenośnikach ślimakowych
Photo 1. Examples ofimproper shiełds ofbelt transmissions ofvarious machines in anima!
production, as well as casing of perpetua! screw in screw conveyor
Fot. 2. Przykłady właściwych zabezpiecze!'1 przed kontaktem z elementami w ruchu w maszynach do rozdrabniania, mieszania i transportu pasz
Photo 2. Examples of proper protections from the contact with ełements in motion in machines for foclder diminution, mixing and transporting
podających "bezpieczne" odległości, początkowo średnica stosowanych pierścieni była zbyt mała aby spełniały one funkcję zabezpieczającą. Gdy średnica pierścieni odpowiadała wymaganiom, jedni konstruktorzy opracowywali taki sposób ich mocowania, aby rolnik mógł je bez użycia narzędzi łatwo i szybko zdemontować.
Inni wprowadzali wymyślne konstrukcje umożliwiające jednym ruchem ręki
"złożenie" pierścieni. A jeszcze inni stwierdzili, że pierścienie oprócz tego, że
zabezpieczają rolnika przed urazem, są pomocne przy przestawianiu maszyny z miejsca na miejsce, mogą służyć np. jako podpórka worka, w związku z czym ich mocowanie powinno być trwałe i pewne.
Interesującym rozwiązaniem, stosowanym od niedawna w maszynach do przeróbki na paszę ziarna są ażurowe osłony gardzieli wlotowej umieszczane w dolnej części kosza zasypowego (fot.2). Analogicznym zabezpieczeniem zasto- sowanym w mieszarce jest kratownica zamocowana u wlotu do zbiornika roboczego (fot.2).
Osobną klasę zabezpieczeń stanowią zabezpieczenia wlotu powietrza w dmuchawach do transportu materiałów sypkich. Przez otwór wlotowy powietrza jest możliwy kontakt dłoni z wirnikiem dmuchawy. Wyniki naszych badań dotyczą
kilku typów dmuchaw różnych producentów. Wszyscy producenci stosowali zabezpieczeni w postaci kratownicy wykonanej z prętów. Nie mniej jednak tylko w jednym przypadku zastosowane zabezpieczenie spełniało swoją funkcję.
Zabezpieczenia zastosowane przez innych producentów, ze względu na zbyt duże
wymiary oczek kratownicy, przy określonej odległości od wirnika, umożliwiały
kontakt palców lub dłoni z wirnikiem Stosowano także zabezpieczenia o małej wytrzymałości mechanicznej .
Zagrożenie nadmierną temperaturą może wiązać się z eksploatacją parników i dotyczyć, przede wszystkim, manipulacji pokrywą parnika wraz urządzeniem dociskającym, dźwignią przechylającą kocioł i zan1knięciem drzwiczek paleniska.
Spośród ok. 1 O egzemplarzy badanych parników różnych producentów nie stwierdzono przypadku, aby temperatury części chwytnych przekraczały wartość dopuszczoną nonną. Producenci parników nie stosują na ogół żadnych izolacji termicznych uchwytów, a rozwiązanie zapewniające dopuszczalną temperaturę
polega na wydłużeniu elementów konstrukcyjnych mocujących uchwyty w taki sposób, aby w wyniku oddawania ciepła przez te elementy na drodze źródła ciepła do uchwytu, jego temperatura była akceptowalna.
Bezpieczeństwo podczas pierwszego uruchomienia, obsługi technologicznej, technicznej, konserwacji i napraw i transportu
Ocena bezpieczeństwa i wygody podczas eksploatacji urządzenia polega na wykonaniu wszystkich czynności transportu montażu, obsługi technicznej, konserwacji i napraw, wg wskazówek podanych w instrukcji obsługi i ocenie czy wykonanie w/w czynności jest bezpieczne i wygodne (łatwe).
Wśród wszystkich badanych przez nas maszyn, nie znaleziono konstrukcji, która stanowiłaby ewidentne zagrożenie dla użytkownika podczas wykonywania
84 J.L. Jugowar
wymienionych czynności. Natomiast dla wielu maszyn występują wadliwe
rozwiązania techniczne, utrudniające pracę. Zaliczyć do nich można workownik.
Identyczny sposób mocowania worka do workownika występuje w wielu rodzajach maszyn produkowanych przez różnych producentów (fot.3). Polega on na zastosowaniu sprężystego płaskownika, dociskającego punktowo fragment worka obejmującego workownik. Jest to rozwiązanie prymitywne, uniemoż
liwiające łatwe i proste zakładanie worka (który plącze się, składa i spada podczas
zakładania), nie utrzymujące w większości przypadków samoczynnie worka pod- czas jego napełniania i wymagające ingerencji pracownika w trakcie jego napeł
mama.
Fot. 3. Przykład wadliwego usytuowania workownika pod koszem zasypowym i wadliwej (nieskutecznej) konstrukcji elementu mocującego worek
Photo 3. An example of faul ty positioning of sack filling device under charging hopper and faulty (ineffective) design of a sack fixing element
Osobny problem stanowi umieszczanie workowników w niektórych maszy- nach, pod konstrukcją koszy zasypowych. Powoduje t<.rkonieczność przykucnięcia
(pochylenia) pracownika pod koszem zasypowym w celu założenia worka.
Założenie zaś worka "z boku" maszyny jest utrudnione przez niewłaściwe zamo- cowanie elementu mocującego worek.
Analizując wyniki badań wszystkich omawianych w tej pracy maszyn pod
kątem rozwiązań ergonomicznych służących specjalnie wygodzie użytkownika
znaleziono tylko jedno. Polega ono na zastosowaniu do połączeń elementów
wymagających okresowego rozłączania (np. ściana komory bijakowej, kosz zasypowy gniotownika itd.) łączników skręcanych przy pomocy gałki z nagwintowanym otworem (zastępującej nakrętkę). Przy średnicy gałek wynoszącej 50 mm, możliwe jest łatwe oddzielenie lub złączenie określonych
elementów maszyny bez użycia narzędzi. Należy jednak w tym miejscu zauważyć, że średnica identycznych elementów w maszynach produkowanych w świecie
wynosi 80-100 mm.
Zagrożenie hałasem drganiami, zapyleniem
W Polsce i na świecie normowany jest tzw. równoważny poziom dźwięku,
którego wartość krytyczna odniesiona do 8-mio godzinnego dnia pracy wynosi 85 dB(A). Nie oznacza to, że chwilowa wartość poziomu dźvvięku emitowanego
przez maszynę nie może przekraczać 85 dB(A), istotna jest wartość uśredniona
w czasie obejmującym również przerwy podczas pracy. Ale w przypadku, gdy
wartość chwilowa przekracza 85 dB(A), norma nakazuje użytkownikowi
stosowanie indywidualnych ochronników słuchu.
Istnieje duża grupa maszyn takich jak gniotowniki, rozdrabniacze bijakowe i dmuchawy, które emitują poziom dźwięku przekraczający na stanowisku pracy
wartość 85 dB(A) o 6 a nawet 1 O dB (A). Ponieważ większość tych maszyn przeznaczona jest dla rolników indywidualnych, a charakteryzują się one dużą wydajnością, wysoce prawdopodobne jest założenie, że nie będą one eksploatowane dłużej niż 0,5 -3 godzin dziennie. Przy takim czasie eksploatacji na ogół nie zostanie przekroczona dopuszczalna wartość równoważnego poziomu
dźwięku. Producenci zamieszczają na maszynach i w instrukcjach obsługi
informacje , że ze względu na nadmierny hałas, dopuszczalny czas pracy ( dla 1 pracownika) wynosi 1, 2 lub 3 godziny dziennie oraz, że należy używać indy- widualnych środków ochrony słuchu.
Maszyny wspomagające produkcję zwierzęcą nie stwarzają zagrożeń związa
nych z oddziaływaniem drgań na człowieka, z uwagi na oddzielenie stanowiska pracy od maszyny i brak stałego kontaktu kończyn z maszyną podczas jej pracy.
Występują wyjątki do których należy np. mizdrownik.
Problem zapylenia występuje zawsze tam , gdzie pracują maszyny do rozdrabniania i transportu pasz. Należy rozróżnić czy zapylenie powstaje w wyniku wadliwej konstrukcji maszyny, czy w wyniku niezgodnego z instrukcją
jej użycia. Wadliwość konstrukcji polega na: istnieniu wszelkich nieszczelności
w strefie rozdrabniania lub przenoszenia paszy, nieszczelnościach zdeter- minowanych sposobem mocowania worka do workownika (którymi następuje
wyrzut dużej ilości zapylonego powietrza), wadliwym ukształtowaniu zsypu ziarna umożliwiającym powstawanie przedmuchu wstecznego powietrza z strefy roboczej. Wadliwość użycia polega na np. wysypywaniu rozdrobnionego ziarna na ziemię, a nie do worka.
Wyniki pomiarów wykonanych, podczas pracy maszyn, z zachowaniem wszystkich zaleceń instrukcji obsługi badanej maszyny, wskazują, że stężenia
pyłu na wysokości 1,5 m nad podłożem są rzędu kilku mg/m3. Należy jednak
podkreślić, że wartość stężenia pyłu może ulec zwiększeniu nawet do kilkudziesięciu mg/m3, np. przy niedokładnym założeniu worka na workownik, niestarannym dociśnięciu odejmownej pokrywy obudowy w rozdrabniaczu bijakowym itp. Wielkość zapylenia zależna jest więc przede wszystkim od sposobu korzystania z maszyny.
Inne czynniki ergonomii i bezpieczeństwa
Elementy sterownicze maszyn stosowanych w produkcji zwierzęcej to typowe
wyłaczniki/ przełączniki elektryczne oraz indywidualnie projektowane dźwignie przesłon i zasuw .. Dźwignie te, wykonane najczęściej z wygiętego płaskownika
lub cienkiego pręta, nie posiadają izolacji termicznei rekoieści a ich ooci;:ilP.niP.
86 J.L. Jugowar
do elementów, o które mogła by przytrzeć ręka poruszająca rękojeścią, jest zazwyczaj przypadkowe. Siły potrzebne do poruszenia tymi elementami wynoszą
na ogół kilkadziesiąt N, choć duża liczba elementów poruszanych tymi dźwig
niami ma tendencje do zacięć.
Grafika i elementy informacyjne albo nie występują, albo ich zastosowanie
zostało wymuszone wynikami badań certyfikacyjnych (ograniczenie czasu pracy, nakaz stosowania ochron słuchu). Jedynym oznaczeniem graficznym, które zaw- sze występuje na wszystkich maszynach napędzanych silnikiem elektrycznym lub WOM'em jest oznaczenie kierunku obrotu części roboczej.
Instrukcje obsługi każdego z badanych urządzeń zawierały rozdziały dotyczące bezpieczeństwa pracy. Treść większości z nich zawiera bardzo podobny zbiór rozbudowanych nakazów i zakazów przedstawionych często w przy- padkowej kolejności, których przestrzeganie (wg autorów instrukcji) powinno zapev,rnić bezpieczne użytkowanie maszyny. Żadna z analizowanych instrukcji nie zwrncała uwagi na istotne informacje dotyczące bezpiecznej pracy atrakcyjną fom1ą (np. piktogramy, rysunki satyryczne itp.) przyciągającą uwagę czytelnika.
Wnioski
1. Funkcjonowanie obowiązkowego systemu certyfikacji na znak bezpie-
czeństwa "B" pociąga za sobą założenie, że sprzedawane na krajowym rynku maszyny i urządzenia stosowane w produkcji zwierzęcej, powinny spełniać
v.,ymagania bezpieczeństwa, sformułowane w odpowiednich dokumentach.
2. Znacząca liczba maszyn i urządzeń poddawanych po raz pierwszy badaniom w zakresie bezpieczeństwa użytkowania posiadała następujące elementy konstrukcyjne niezgodne z ,vymaganiami:
• Wadliwie zaprojektO\vane i wykonane techniczne środki zapev.rnienia
bezpieczeństwa takie jak osłony przekładni pasowych i inne rozwiązania zabezpieczające przed kontaktem z elementami w ruchu.
• Wadliwe w doborze i montażu "mniej ważne" elementy instalacji elektrycznej.
3. Maszyny i urządzenia do produkcji zwierzęcej produkowane w kraju zawie-
rają znikomą liczbę elementów kształtowanych zgodnie z zasadami ergonomii.
4. Wobec nie istnienia na f)'Ilku maszyn i urządzeń - rozwiązań konkurujących
ze sobą elementami opracowywanymi z myślą o wygodzie obsługi, nie powstały
mechanizmy stymulujące potrzebę ergonomicznego kształtowanie maszyn stosowanych w produkcji zwierzęcej.
Bibliografia
Jugowar, J.L i inni. 1985-199~. Sprawozdania z badań (ergonomicznych i) na znak bezpieczeństwa "B" ... (maszyn i urządzeń do produkcji zwierzęcej);
IBMER Oddział Poznań -ok. 100 pozycji niepublikowanych - opraco-
wanych w latach 1985-1995. Biblioteka Główna IBMER Warszawa;
Biblioteka Oddz. Poznań
Jugowar, J.L. 1993. Warunki Techniczne. Maszyny i urządzenia do rozdrabniania na paszę ziarna, siana, pasz prasowanych i pozostałych. Bezpieczeństwo użytkowania. Wymagania i badania. WT-93/IBMER-009
Majczak. W., A. M izgaj ski. 1 991 . Metodyka badań i wymagania dla ciągników
i maszyn rolniczych sklasyfikowanych pod względem ergonomicznym.
lBMER 1991, str. 151: opracowanie niepublikowane
PN-93/R-02001/0 I - Maszyny rolnicze. Techniczne środki zapewnienia bez-
pieczeństwa. PostanO\vienia ogólne.
J. L. Jugowar
SAFETY AND ERGONOMY OF POLISH MACHINES USED IN ANIMAL PRODUCTION
Summary
The paper presents the summary of a l 0-year research of severa! dozen machines and devices manufactured in Poland, carried out in the Department of Measurement and Ergonomy, IBMER Division in Poznań. Selected examples of typical mistakes made by producers in respect of protections are presented, as well as evolution of solutions, forced by research results and obligatory certifi- cation of the product, ensuring safety of operation. There are also discussed new directions in developing of solutions aiming at improvement the conditions of machine work and maintenance.
