提升农机设计本质安全从源头上把控农机事故隐患

摘要：随着农业的蓬勃发展，各类农业机械越来越多被广泛应用在农业生产中，农机作业安全也得到了更进一步的重视。从广义的角度上来讲，设计阶段的预控制、操作阶段人—机—环境系统的优化配置以及完备的管理措施构成了完整的农机本质安全化体系。而农机设计本质安全通过技术措施消除事故风险、合理选用材料提高农机整体安全性、采用安全防护装置和安全机构隔离危险因素等技术手段，达到了从源头上消除农机事故隐患或降低农机事故发生概率并减轻农机事故发生后危害程度的目的，对农业机械化的发展起到了一定的促进作用。

关键词：农机事故；本质安全；农机设计

中图分类号： F323.3 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.20.020

近年来，我国农业农村经济发展取得巨大成绩的同时带动了农机行业的飞速发展，农机作业安全也受到越来越多的重视。农机作业地点大多在田间、场院，事故发生地零散且随机，一旦发生事故大多习惯于自行处理。在农忙时节，各种农机超负荷作业，驾驶操作人员疲劳驾驶操作，机具的维修保养更是无暇顾及，导致事故频出。

2015年2月份《农业部办公厅关于2014年农机事故情况的通报》中对2014年全国农机道路外事故情况、农机道路交通事故情况进行了通报。报告指出：2014年，全国累计报告在国家等级公路以外的农机事故1744起，死亡300人，受伤556人，直接经济损失1450.04万元。其中：拖拉机事故720起，死亡223人，受伤294人；联合收割机事故843起，死亡50人，受伤193人；其他农业机械事故181起，死亡27人，受伤69人。在这其中，由于操作失误引发的事故1120起，死亡153人，受伤287人，分别占事故起数、死亡人数和受伤人数的64.2%、51%和51.6%。

农业生产是一个动态过程，许多情况事先难以预料，农机的作业环境又具有特殊性和复杂性，严重影响了农机的安全可靠性，而且农机多行驶在村屯和田间的道路上，路面条件和地形复杂，极易引发事故。农机驾驶员操作员仍普遍存在文化素质相对较低、年龄偏大、安全意识差、守法意识差、操作技术素质差、安全生产知识缺乏等特点，重使用、轻维护、违章载人，酒后驾驶、无证驾驶、违规操作等现象时有发生，直接导致了各类农机事故的发生。

在农机研究设计过程中通过各种科学手段消除事故隐患，降低事故发生概率，降低农机事故发生后的危害，使农机在误操作或发生故障的情况下避免发生事故或尽量降低事故造成的损害，这种从源头上对农机事故进行预控制的方法，正是农机设计本质安全化的研究目的。

1 降低事故发生概率

1.1 合理选用材料

农机的可靠性安全性，除设计因素外，很大程度上与选用材料的质量和性能息息相关。在农业机械设计和制造中，根据材料使用性能、工艺性能的要求，并考虑经济性和环境与资源原则，使用性能适用而又成本相对较低的金属和非金属材料以满足农机实用性、安全性和成本等多方面要求。其中常用的材料有钢管、冷弯型钢、合金钢和低合金钢、硬质合金、特种铸铁、粉末冶金材料、工程塑料、橡胶等。

1.2 采用可靠性设计

可靠性设计是农机安全的源头，是在农机设计过程中为消除农机潜在缺陷和安全隐患、预防农机事故而进行的一系列分析和设计技术。为了提高农机产品可靠性水平，应该从设计方法的推行开始，摒弃旧有的农机观念，形成以人为本、安全为核心、优质高效、环保节能的设计理念，以可靠性设计技术为农机产品提供最大限度的安全保障。

1.3 以人为中心，改善操作者工作环境

1.3.1使农机外观达到本质安全的机械结构设计要求 例如，在不影响正常使用功能的情况下，凡是人体易接近的机械外形部分尽量保证平整、光滑，去除易引起损伤的锐角尖刺、突出物，合理选用连接件紧固件长度，农机设计须符合人体工程学原理以保证人员操作舒适、维修保养便捷等。

1.3.2使农机中有关机构的运动参数达到安全的设计要求 各运动部件之间、运动部件与静止部件之间的距离，尤其是切削部件、主工作部件与其他部件之间距离必须严格遵守安全规定进行设计，保证不该通过的身体部位坚决不能通过，同时尽可能限制操作部件、运动部件的质量和速度、往复运动部件的行程和加速度，尽量降低农机作业时的噪声、振动和表面温度等。

1.4 提高机械化程度

尽可能减少人工操作，对于无法消除的危险因素，适当采用安全防护装置来实行人机隔离，规避安全风险。

误操作、危险操作、违规拆除农机的安全防护装置等农机作业期间人机非正常接触已经成为近年来农机作业事故的主要因素之一。

贪图操作方便或者故障发生时不切断动力就拆除保护装置等现象在农村相当普遍，因此某些位置的安全保护装置也需要一定的自我保护功能，必要时要与被保护部件的动力传输链接，当打开或拆除安全保护装置同时自动切断动力传输，最大限度发挥安全防护装置的作用。

安全防护装置的设计和选用还要考虑到操作者的操作习惯，尽可能便于操作者对农机的操作，避免人为拆除安装保护装置的现象。

1.5 适当采用自动监测和报警装置

在一些农机的重要部位安装报警装置也可以起到警示作用，预防非操作人员与农机误接触而引发的事故。

另外在喷药、施肥等农机作业中，操作人员常常直接接触大量的灰尘、药尘，并且对因异物、机械故障等因素造成的堵塞、断条情况难以及时有效监视，难以保证良好的作业质量，而通过安装自动监测装置则可以有效避免这些状况。

2 降低事故危险系数

2.1 安装保护装置

保护装置可以使农机在突发性的异常状态中进行自动控制，降低或消除危险。比较常用的安全保护装置有超载保护装置、限位开关、爆破片、熔断器、极限位置限制器、单向阀、安全阀等。

2.2 安装紧急停车装置

有些农机由于设备体积或者操作方式等原因，驾驶员操作员往往视线受到影响不能随时观测到农机各方位的作业状况，这时就应根据农机的具体情况适当加装紧急停车装置，避免事故发生时因未能及时发现而造成事故损害的进一步扩大。

通常如果存在下列情况，就应该考虑配置紧急停车装置：一是当发生事故或故障时，不能立即通过控制开关来关停农机作业来终止危险的；二是不能通过一个总开关，迅速中断多个可能造成危险的运动部件的；三是由于切断某个局部运动部件可能导致出现其他危险的；四是在操作人员或驾驶员经常操作驾驶位置难以对农机各个重点部位全面观察的。紧急停车开关应该保证瞬时动作时，能终止农机事故部件的一切运动。对具有惯性运动的部件，紧急停车开关应与制动器或离合器联锁控制，达到迅速终止事故或故障部件运行的目的。紧急停车开关的形状、颜色应与一般控制开关有明显区别，而且紧急停车开关的位置应保证操作人员易于触及，不发生危险。

2.3 提供充分的安全使用信息

由于农机自身作业环境和特点，农机自身经常会存在一些通过设计技术无法消除的安全隐患，对于这些设计遗留风险则需要通过提供安全使用信息的方式通知和警告农机操作人员，使他们在农机作业时采取相应的预防和补救安全措施。农机使用说明书和农机关键位置设置安全警告标识是常用的方法。

3 农机成本控制

农民既是农业发展的受益者，也是农机产品的使用者和消费者。农民一般文化程度都不高，消费水平也有限，在农机使用上只强调农机具备基本的简单功能即可，并不十分重视农机其他功能。比如联合收割机，很多农民都只要求把小麦等收割干净就行，对于联合收割机的其他功能并不太注意，而且易操作、易修理的农机可能更受农民欢迎。在保障农机基本功能和耐用的前提下，农民希望农机价钱越便宜越好，在基本功能相近且价格相差不大的情况下，农民才有可能会考虑有安全装置、对作业安全具有一定保障的农机。

过于复杂和不必要的安全结构使农机整体价格远超过其实际价值，影响农民的购买和使用愿望，因此在农机设计过程中在保证农机各项功能和安全性能的前提下，必须在设计工作的每一个环节都将成本控制作为主要考核要素之一，使成本降到尽可能低的水平，避免设计完成的农机成为“曲高和寡”的“样品”。通过对农机成本的控制使具有安全性能的农机真正进入农村，被农民所接受，并逐渐改变和提高农民购买、使用农机时的安全观念。

4 结语

现阶段我国大部分农民由于经济水平和文化层次的限制，对于农机事故缺乏足够的预防和承受能力，因此在农机安全化体系中，单纯依靠农机作业过程中的管理来减少农机事故发生和降低事故危害依然不尽人意。加强农机设计本质安全，从源头上消除农机事故隐患、降低农机事故发生概率并减轻农机事故发生后危害程度，配合农机作业过程中的管理措施，双管齐下才能最大限度地减少事故发生、降低事故危害。

参考文献

[1] 杨义勇.现代机械设计理论与方法[M].北京：清华大学出版社，2014.

[2] 刘宏玲.浅谈机械设计与安全设计[J].中国新技术新产品，2012（04）

作者简介：赵国，长春市农业机械研究院，助理工程师，研究方向：农业机械及农业废弃资源综合利用。