Безопасность и экологичность кузнечно-прессового производства

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

А.Ф. Козьяков, А.Е. Панфилов

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ
КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

 Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана
в качестве учебного пособия

М о с к в а
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2 0 0 6

УДК 65.012.8:621.73
ББК 65.247:34.623
         К59

Рецензенты: Б.Н. Нюнин, В.С. Спиридонов

Козьяков А.Ф., Панфилов А.Е.
Безопасность 
и 
экологичность 
кузнечно-прессового
производства: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2006. –  72 с.: ил.
ISBN 5-7038-2829-5

В пособии описаны опасные и вредные факторы, характерные для
процесса обработки металла давлением; приведены требования безопасности 
к производственным помещениям, оборудованию, организации производственных 
процессов и рабочих мест, охране окружающей среды;  представлены 
или указаны методики расчета наиболее распространенных
средств защиты от воздействия опасных и вредных факторов.
Для студентов машино- и приборостроительных специальностей, выполняющих 
дипломные проекты.

                                                                                                       УДК 65.012.8:621/73
                                                                                             ББК 65.247:34.623

Анатолий Федорович Козьяков
Алексей Евгеньевич Панфилов
Безопасность и экологичность кузнечно-прессового производства

Редактор Н.М. Маслова
Корректор Р.В. Царева
Компьютерная верстка О.В. Беляевой

Подписано в печать  10.02.2006.  Формат 60×84/16. Бумага офсетная.
Печ. л. 4,75. Усл. печ. л. 4,42. Уч.-изд. л. 4,15. Тираж 100 экз. Изд. № 83.
Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

ISBN 5-7038-2829-5                                                   © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006

К59

ВВЕДЕНИЕ

Производственный процесс обработки металлов давлением
широко используется в машиностроении, приборостроении и во
многих других отраслях промышленности. Необходимо учитывает, 
что он сопряжен с возникновением ряда опасных и вредных
факторов, резко ухудшающих условия труда и неблагоприятно
воздействующих на селитебные зоны, прилегающие к соответствующим 
цехам и участкам. Это прежде всего шум и вибрация, а
при горячей штамповке – загазованность и запыленность, неблагоприятный 
микроклимат. Особое внимание должно уделяться повышенной 
травмоопасности кузнечно-прессового оборудования.
В пособии описаны опасные и вредные факторы, с которыми
связано кузнечно-прессовое производство, приведены значения их
параметров, сформулированы требования  безопасности к произ-
водственным помещениям, оборудованию, организации производ-
ственных процессов и рабочих мест, и, наконец, охране окружаю-
щей среды. Кроме того, представлены или указаны методики
расчета наиболее распространенных средств защиты, охарактери-
зованы их типовые конструкции. В пособии даются ссылки на
действующие нормативные документы: стандарты по безопасно-
сти труда и охране природы Госстандарта РФ, санитарные нормы
и правила Минздрава РФ, строительные нормы и правила Госстроя
РФ, межотраслевые правила по охране труда Минтруда РФ, а так-
же разработки научно-исследовательских и проектно-конструк-
торских организаций, конструирующих кузнечно-прессовое обо-
рудование.
Это учебное пособие будет послезно не только для студентов
специальности МТ-6 «Машины и технология обработки металлов
давлением», но и других специальностей, связанных с вопросами
технологического обеспечения проектируемого оборудования. Та-
ким образом, оно может быть рекомендовано для обучающихся на
кафедрах факультетов МТ, СМ, Э, отчасти РК и некоторых кафед-
рах других факультетов МГТУ им. Н.Э. Баумана. Пособие может
быть использовано при дипломном проектировании в части ох-
раны труда и окружающей среды.

1. ОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Условия труда в кузнечно-прессовых цехах характеризуются
наличием ряда опасных и вредных факторов, воздействующих как
на работающих на данном производстве, так и на окружающую
среду.
 В кузнечно-прессовых цехах изготовляются поковки  и  штам-
повки для  деталей  и  изделий  машиностроения.  Производствен-
ный процесс состоит из отдельных технологических операций:
резки холодных заготовок  металла,  а иногда и правки заготовок;
нагрева металла под ковку или штамповку в печах или индукторах
до  температуры 1100...1250 оС;  ковки на молотах различного ти-
па (паровых, воздушных, механических и др.) и ковочных маши-
нах;  листовой и объемной штамповки,  вырубки или правки кова-
ных изделий на прессах (механических, гидравлических и др.).
Санитарно-гигиенические условия  труда в этом случае опре-
деляются наличием в  воздухе  производственного  помещения
вредных токсичных веществ: масляного аэрозоля (с концентрацией 
на рабочих местах до 2,7...8,4 мг/м3),  образующегося под воздействием 
высокой температуры из смазочных материалов (минеральных 
масел, масел животного происхождения, воска, эмульсий,
консистентных смазочных материалов, синтетических масел, графитных 
смазочных материалов и  др.) и продуктов сгорания последних;  
оксида углерода,  сернистого газа, сероводорода  и др.,
проникающих в помещения через неплотности в печах и газоходах. 
В помещение цеха попадает до 10 % общего количества
вредных веществ,  выделяемых при сгорании топлива (абсолютные 
величины  представлены в табл. 1 [II, 4]*).
В процессе  ковки и штамповки изделий в помещение цеха поступают 
также пылевидные частицы окалины  и  графита,  сдуваемые 
сжатым воздухом с поверхности матриц, штампов и поковок.
                                                

* Здесь и далее в квадратных скобках римской цифрой обозначен номер раздела 
в списке документов и литературы,  арабской – порядковый номер издания.

Их концентрация в воздухе рабочей зоны составляет 3,9...4,1 мг/м3,
а за прессами она может достигать 22...138 мг/м3 (при отсутствии
местных отсосов).
Таблица 1
Вредные вещества,  выделяемые  в  рабочую  зону
кузнечно-прессовых цехов
Предельно допустимая концентрация, 
мг/м3

в воздухе населенных
пунктов

Вредные
вещества
Применяемое

топливо

Концентрация 
на
рабочем
месте, мг/м3

в воздухе 
рабочей 
зоны

средне-
суточ-
ная

максимально
разовая

Оксид
углерода
СО

1 кг природного

газа
 1 кг мазута
3...7*

58

20
3,0
5,0

Оксид
азота NO

 1 кг
природного
газа

 1 кг мазута

0,21

0,33

2
0,04
0,085

Диоксид
азота NO2

 1 кг
природного
газа
 1 кг
мазута

0,21

0,33

2
0,04
0,085

Диоксид
серы SO2

 1кг природного 
газа

 1 кг мазута

0,714

2,2...5,2*
10
0,05
0,5

*Нижние границы соответствуют пролетам с прессами и ковочными машинами, 
а верхние – пролетам с молотами.
Содержание вредных  веществ  в  воздухе рабочей зоны
(ГОСТ  12.1.005–88,  ГН 2.2.5.1313–03) и окружающей среде
(ГН 2.1.6.695–98) не должно превышать предельно  допустимых
концентраций (ПДК), что обеспечивается соответствующими защитными 
мероприятиями.
Технологические процессы в кузнечно-прессовых (горячих)
цехах связаны с значительными выделениями теплоты, передаваемой 
конвекцией и инфракрасным излучением. Для пламенных пе-

чей количество теплоты, выделяемой в производственные помещения, 
достигает 53 %  теплоты топлива,  расходуемого в печи, а
для электропечей – 61 %  установочной мощности. При  этом интенсивность 
теплового  облучения  у  нагревательных  печей прессов 
и молотов составляет 1,4...2,1 кВт/м2; на местах складирования
заготовок, у пультов управления и в кабинах крановщиков –
0,7...1,4 кВт/м2; у мест складирования изделий после ковки –
0,5...1,0 кВт/м2; на рабочих местах при нагреве металла на высокочастотных 
установках – 0,24...0,3 кВт/м2. Значение интенсивности
теплового облучения (в Вт/м2) на  конкретном рабочем месте может 
быть определено расчетным путем:

4
обл
пр
5,7[( /100)
]
cos ,
E
T
A
=
−
ε
ϕ
α                     (1)

где Т – температура излучающей поверхности,   K;
А – эмпирический коэффициент (для  кожи  человека  и хлопчатобумажной 
ткани А = 85, для сукна А = 110);  

пр
ε
 – приведенная степень черноты, учитывающая неполное

поглощение лучистого потока реальными телами ( пр
1
1/(1/
ε
=
ε +

2
1/
1),
+
ε −
 где  1ε  и 
2
ε   – степень черноты излучающего предмета
и облучаемого человека);

ϕ  – коэффициент облученности, показывающий, какая часть
лучистого потока теплоты от излучающего тела попадает на человека;

α – угол между нормалью к излучающей  поверхности  и  направлением 
от центра этой поверхности к рабочему месту.
При этом интенсивность теплового облучения не должна превышать 
значений, приведенных в ГОСТ 12.1.005–88, а температура 
нагретых поверхностей  –   45 оС.
Значительные выделения  теплоты способствуют созданию неблагоприятных 
метеорологических  условий в рабочей зоне данного 
производства. Перепад температур по высоте цеха может составлять 
от 18 до 48 оС. При этом на рабочих местах у прессов,
молотов и нагревательных устройств температура может превышать 
36 оС при температуре наружного  воздуха  20 оС, что не отвечает  
требованиям  ГОСТ 12.1.005–88.

                                                                                                                                                                         Таблица 2
Среднестатистические характерные уровни звукового давления (дБ) на рабочих местах
в кузнечно-прессовых цехах

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Оборудование
63
125
250
500
1000
2000
4000
1000

Кривошипные прессы  усилием:
                                                               315 кг
                                                               400 кг
                                                              750 кг
                                                                  1 т
                                                                  2 т
                                                                  3 т
                                                    К 222   16 т
                                                                25 т
                                                К 6232Б   40 т
                                              «Шулер»   50 т
                                                    КВ 27   63 т
                                             «Шулер»  100 т
                                                К 372Г   160 т
Горизонтально-высадочный пресс      А 148
Горизонтально-штамповочный пресс К7-125
Гвоздильные прессы:
                                                                 А-714
                                                                 А-715
Холодновысадочные автоматы:
                                                               АТЭ-2
                                                               А 237
Молоты с массой падающих частей:
                                                                  3 т
                                                                  5 т
Гильотинные ножницы
Рихтовочный станок

95       102      104        105        106       101        96        90

  95          94        94          90          88         86          83          81
  92          95        94          92          90         85          82          73
  94          99        98          98        103       102        102          98
100          98        99        101        103         97          92          84
  89          92        92          95          91         84          73          70
  96          93        92          91          92         92          88          79
  81          85        86          86          85         85          88          90
  98          99        99          95          93         93          93          95
  86          90        90          82          85         88          86          85
  99          99        98          92          86         86          82          81
  73          84        87          86          89         98          95          73
  97          97      100          98          92         88          82          78
  80          85        91          94          95         95          90          83
  87          90        93          95          96         94          92          86

85         89        92          96          94          93        89        82

  91          92        96        103        104        106        107         95

86         85        89          95          94          98        90        86

  88          94        96          96          96          96          95         89

91         94        95        100        102        106        96        97

  99        105      104        106        107        106          98         97
  93          94        94          96          96          95          90         89
  79          79        90          88          86          85          80         75

Кузнечно-прессовое оборудование (КПО) представляет собой
совокупность источников, излучающих   суммарный   шум   значи-
тельной   мощности. Основными источниками являются система
«инструмент–заготовка»; привод, пневмосистема (в частности,
сброс отработавшего воздуха из муфты включения и тормоза), гид-
ропривод. Эти источники излучают соответственно механические,
аэродинамические и гидродинамические шумы. В результате на
рабочих местах кузнечно-прессовых и  штамповочных цехов созда-
ется шум,  характеризующийся высокими уровнями звукового дав-
ления (табл. 2) и  являющийся высокочастотным  прерывистым (по
большей части импульсным) раздражителем.
На постоянных рабочих местах и в рабочих зонах уровни
звукового давления в октавных полосах частот (в дБ), а также
уровни звука  и  эквивалентные уровни звука (в дБА) должны со-
ответствовать значениям, указанным в ГОСТ 12.1.003–83* и  СН
№ 2.2.4/2.1.8.562–96. В окружающей среде эти  параметры должны
соответствовать  ГОСТ 12.1.036–81 и СН № 2.2.4/2.1.8.562–96.
Уровень шума (в дБ) на конкретном рабочем месте может быть
определен расчетным путем [II, 16]:

0,1
0,1

1
1

10lg
10
/
4
10
/
,
P
P
m
n
L
L
i
i
i
i
i

L
S
B
=
=

⎛
⎞
=
ϑ Φ
+
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
∑
∑
          (2)

где
Pi
L
 – уровень  звуковой мощности  i-го источника шума, дБ;

i
ϑ – коэффициент, учитывающий  влияние  ближнего  поля;

i
Φ – фактор направленности i-го  источника;

iS  – площадь воображаемой поверхности правильной формы,
окружающей i-й источник шума при равном удалении от его по-
верхности и проходящей через расчетную точку, м2;
В – постоянная помещения;
m – количество источников шума, ближайших к расчетной точ-
ке, т. е. источников, находящихся на расстоянии 
min
5
ir
r
≤
 (rmin  –
расстояние от расчетной точки до акустического центра ближай-
щего к ней источника шума, м);
n – общее  число источников шума (с учетом коэффициента
одновременности работы оборудования).
Особенности технологических  процессов  обработки   металлов
давлением и соответствующий им ударный характер работы обору-

дования предопределяют наличие в цехах рассматриваемого произ-
водства и в окружающей  среде такого вредного фактора,  как по-
вышенные уровни вибрации. Самые виброопасные – кузнечные мо-
лоты. Наибольшие значения амплитуды колебаний их шабота
достигают 7...8 мм, фундамента – 0,56...0,80 мм, а жесткого фунда-
мента – 2,5 мм. При  этом  виброскорость  достигает 100 мм/с. Мак-
симум составляющих  вибрации располагается в низкочастотной
области (8...20 Гц). Значения вибраций, создаваемых оборудованием
на рабочих местах, представлены в табл. 3 [II, 2].
Таблица 3
Среднестатистические характеристики вибрации,  создаваемой
технологическим оборудованием на рабочих местах
в кузнечных цехах

Вид  оборудования
Максимальное значение
амплитуды перемеще-
ния, мм

Уровень виброскоро-
сти,  дБ

Паровоздушный
штамповочный молот
с
массой
падающих
частей:
                             1 т
                         2 т
                         3 т
                         5 т
                         6 т
                        10 т
                        16 т
                         25 т

0,62
0,65
0,78
1,10
1,37
1,20
2,70
–

109
109
112
113
115
115
114
118

Кривошипный
горячештамповочный
пресс усилием:
                           25 МН
40 МН
63 МН

–
–
–

105
103
112

Пресс-ножницы
усилием:
                           10 МН
                           16 МН
–
–
106
88

Горизонтально-
ковочная машина
усилием
                        12,5 МН
–
88

Амплитуды вертикальных 
B
(
, м)
A
 и горизонтальных (АГ, м)
колебаний фундаментов для различных типов оборудования опре-
деляются в соответствии со СНиП 2.02.05–87.
Оценка ожидаемых  амплитуд  вертикальных 
B
(
)
r
A
 и горизон-

тальных 
Г
(
)
r
A
 колебаний грунта на произвольном  расстоянии  r
(на  рабочем месте или в окружающей среде) от машины – источ-
ника вибраций при вертикальных (АВ) и горизонтальных

Г
(
)
A
вибрациях ее фундамента может быть осуществлена с ис-
пользованием зависимости

 

2
B(Г)
B(Г)
0
0

2
2
0,5 0,5

0
0
0

{[1/( /
( /
1) )]

[( /
)
1)/(( /
)
1)(3( /
)
)
],

r
A
A
r r
r r

r r
r r
r r

=
+
−
+

+
−
+
            
(3)

где 
0r  – 
 приведенный 
радиус 
подошвы 
фундамента, 
м

0,5

0
(
/ )
;
r
F
=
π

F – площадь подошвы фундамента, м2.

Величина 
B/Г
B(Г)
/
r
A
A
 также может быть получена с использо-

ванием номограммы, представленной на рис. 1. Аналитическая

зависимость  для амплитуд виброскорости 
B(Г)
r
V
 (виброускорения

– 
B(Г)
r
W
) аналогична приведенной выше.  При этом основная час-

тота колебаний соответствует частоте ударов молота  или ходов
пресса.

Рис. 1.  Номограмма для определения зоны безопасности по фактору
вибрации