在美国,大多数非致命的工伤都是由举重物、推重物或用力过猛等剧烈运动造成的。事实上,84%的工伤是由过度劳累、反应(如滑倒或摔倒)或与物体和设备的危险接触引起的。
此外,45岁至55岁的员工最容易因过度劳累和工作事故而受伤。虽然建筑、运输或送货工人通常因需要搬运重物而受到影响,但这些风险在其他行业也普遍存在。
举个恰当的例子:一家医疗机构的一名实验室技术员的手指被一扇沉重的设备出入门夹住了,这扇门意外关闭,造成了伤口,可能还污染了实验室。或者考虑机场地下基础设施系统的接入面板。面板必须足够重,可以承受飞机的重量,并且可以在不使用大型和昂贵的起重设备的情况下打开。
现在想象一下,一名操作员轻松地进入了地下,但是面板没能固定住,把他锁在了地下。在这两个例子中,设备的安全性和可靠性都存在故障,解决方案是精心选择和正确安装的平衡系统。
平衡的重要性
平衡物是一种能抵消或减轻另一种重量或力的重量或力。一般来说,平衡系统包括弹簧或支柱,以有效地支撑盖子、面板、门或其他设备。在这些系统中,有机械、气体和液压选项。理想的选择取决于应用程序和它所处的环境。
在上述例子中,理想的平衡解决方案将可靠地支持用户安全进入实验室的设备门或机场的地下面板,无论门或面板的重量如何,都不会有用户受伤的风险。
“考虑到在基础设施应用中,一个看似简单的面板或舱门可能重300或400磅或更多,”ASRaymond™全球工程经理Steve Rockow分享道,ASRaymond™是一家高度工程产品的全球供应商或设计师和制造商。所使用的平衡系统必须支持特定的质量,并在需要时保持打开状态,而不必担心突然失效。
ASRaymond高级销售和市场总监Jeanne Bogre补充道:“许多行业为了工人或员工的安全,还规定了特定的重量和升降限制,因此理想的系统应低于这些限制,以充分满足这些限制。”“通常需要抵消一定的负载或重量,以保证一个人在没有机器帮助的情况下安全地打开面板或门。”
幸运的是,现代的平衡系统有多种选择。自开机制就是其中一种可能性。
Rockow说:“因此,地面舱门可能有一个关闭的门闩位置,但当门闩被释放时,它会自己打开。”“平衡系统也可以满足一定的速度限制,保持一定的旋转,以及这些类型的功能。”
许多应用程序的另一个重要特性是确保一旦面板、舱口或门被打开,它就会安全地锁在适当的位置。
他解释说:“如果你要打开一扇沉重的门或地下通道面板,重要的是工作人员不要被抓住、压碎或困在狭窄的空间里。”“面板必须保持打开,无论阵风或其他什么。所以,有一种被称为Prop-Locks的锁定机制,可以作为一种额外的安全机制安装。”
这种锁可以提供手动释放,以确保只有当操作员手动解除时面板才关闭。这允许安全、故意关闭面板或舱口,确保当面板或舱门关闭时,没有操作人员被意外锁定在某个区域或受到伤害。
在上面的例子中,实验室的设备门是一个例子,平衡系统没有保持足够长的时间,以允许安全进入。
除了机械锁定机构,现在还有机电支柱,可以用电安装在一个控制面板上,与一个简单的开关一起使用。
Bogre补充道:“根据用户的喜好和项目的要求,有几种选择可以确保最佳和最安全的选择。”
无论选择哪种,选择理想的平衡系统都是一个关键的决定,它应该反映工人或操作人员的需求,同时满足应用的独特功能。
选择正确的系统
在选择和安装理想的平衡系统时,每个应用程序都有其独特的要求和可能的挑战。目标始终是减轻物体(如面板、盖板或门)的重量,并为最终用户提供控制和安全感。理想情况下,该系统还能提供寿命,几乎不需要维护。
平衡系统的类型包括:
1.机械的。一种无密封、无气、无油的平衡解决方案,不需要维护,通常在应用寿命内持续使用。这种选择在易腐蚀或条件多变的环境中是理想的,在这些环境中不能出现故障。机械支柱可以在不同的间隔产生一致的、可重复的负载。这是最环保的选择。
2.气体。气体支柱由连接在活塞上的精密杆组成,在装有加压氮气和油的密封气缸内移动。它们通过围绕枢轴的推或拉力提供提升辅助和平衡应用程序。
“这些也被称为气体冲击,当环境温度稳定时,它们是一个可行的解决方案。因为它们是封闭的加压设备,例如,这种压力会在炎热的天气中发生变化,从而改变力的输出,”罗克解释道。“腐蚀也可能是一个问题,但不锈钢版本是可用的,所以有解决方案来缓解某些情况。”
另外值得注意的是,气体弹簧有密封,可以保护内部的油,但这些密封会随着时间的推移而磨损,因此通常需要进行维护。
3.液压。液压系统的功能和执行任务使用加压流体。平衡系统可以有效替代传统液压泵或高压软管,后者成本高,问题多。
“采矿业是液压系统的一个例子,”罗克说。“它经常使用巨大的砾石搬运车,轮胎有16到20英尺高,后面有一个巨大的砾石桶。这些卡车通常有大型的入口面板,其中机电支柱是理想的,比液压泵更具有成本效益,液压泵需要流体和气缸来驱动。这种机电支柱系统采用低直流电压。”
问正确的问题
“在选择一个平衡系统之前,有几个问题要问,”洛克补充道。“我们需要考虑质量、重心、支柱或弹簧的可能安装位置、应用条件以及在这些因素下的灵活性。这将因客户和应用而异。”
另一个重要的考虑因素:应用程序的寿命。产品必须工作多长时间,它的平衡系统多久使用一次?是每隔几个月(如维护地下管道或基础设施的进出舱口),还是每天一两次(如食品车门),还是一小时一两次(如重型设备)?
Bogre说:“除了计算产品每天、每周或每年的循环周期外,在选择平衡系统之前考虑环境也是很重要的。”“如果应用在地下,或者多变的天气是一个问题,天然气可能是不可能的。或者可能首选的液压系统需要液压源,但应用程序必须是独立的,所以这个选项是不考虑的。提出正确的问题将有助于选择正确的系统。”
为了正确地评估这些因素,需要大量的技术信息。为了简化这个过程,ASRaymond提供了一个免费的在线平衡配置工具。
“这个工具可以处理复杂的工程方程,并提供选项。它使用简单高效,因此工程师可以输入特定应用的参数,并确定一些最佳的平衡选项,”她说。
这包括应用程序的变量(如角度、深度和高度)、负载和支柱规格,基本上排除了等式中的任何猜测。
Rockow补充道:“这个工具还解决了反复试验的问题,这样人们就可以避免购买5个或6个弹簧来进行试验和测试,只希望其中一个能起作用。”“这成本很高,因为你必须购买组件,找出不同的安装选项,钻孔,如果需要的话添加支架,还可能会移动东西,尝试不同的组件。”
Counterbalance配置工具计算结果,通常提供5或6个支柱或弹簧选项,包括项目的最佳安装点和处理负载。
总之,在选择平衡系统时,请考虑:
- 质量或旋转质量
- 重心
- 支柱的灵活性和可能的安装位置
- 环境
- 人体工程学
- 维护方面的考虑(例如易于清洁,特别是对医疗部门等卫生要求较高的行业)
- 任何其他偏好或限制
确保可访问性
博格里说:“今天,普通工人看起来与50年前不同。“在许多领域,劳动力都在老龄化。几乎每个行业都有更多的女性。在设备设计和人体工程学方面,更具包容性和安全意识很重要。”
就平衡系统而言,这意味着选择一个系统并设计一个应用程序,让可能使用它的每种类型的工人都可以访问它。这可能包括决定减少访问面板的额外质量,以便更容易进入,或者可能意味着安装一个由开关驱动的电气控制系统,以确保员工不会有受伤的风险。
理想情况下,此类选择应在应用程序的设计阶段进行。
“通常情况下,平衡系统是在产品设计的最后阶段才考虑的,这远非理想,”罗克说。在这种情况下,你可能会限制你的选择,并为最终的申请增加时间和成本。”
Bogre补充道:“从这个角度来看,在设计周期的早期考虑平衡解决方案可以发挥更大的作用。“例如,如果一个应用程序已经设计好了,但只有很小的安装空间可以安装struts,那么就没有什么杠杆可以利用。您可能需要大的支柱才能有效地工作,但是没有足够的安装空间来适当地满足需求。尽早想到这一点非常重要。”
因此,在应用设计中尽早考虑理想平衡系统所需的升力和处理负载是很重要的,以确保最佳和最经济的解决方案。
Rockow说:“我们通常能够为任何平衡需求推荐或开发解决方案,但在计划过程的早期,你会给自己更多的选择——通常是标准的,而不是更昂贵的定制的。”“出于安全和杠杆的考虑,平衡应该是一个重要的早期决策,如果可能的话,不应该留到项目设计周期的最后。”
与平衡配置工具一起,ASRaymond提供在线选择,将平衡解决方案设计到产品或应用中。
“这让工程师有机会可视化最终设计,考虑不同的选项,并直接在线订购零件或原型,简化了整个过程,”他说,“他们可以选择最重要的功能,比如包括锁定机制或其他增加安全性的功能。我们始终希望确保客户拥有并了解可用的最佳选择,以确保为其应用提供最安全、最有效的平衡系统。”
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