Smrt z úhlové brusky

Upozornění: článek není vhodný pro citlivé povahy!

Tyto řádky jsem nenapsal ze „záliby“, ale proto, že věřím, že přispějí k vyšší bezpečnosti při práci.

Možná se díky nim mnozí zamyslí nad tím, jak s úhlovou bruskou pracují a pohled na následující obrázky bude dostatečně odstrašující. Práce s úhlovou bruskou bez ochranného krytu je minimálně tak nebezpečná, jako bungee jumping s poškozeným lanem. Nevěříte?

Smrt v přímém přenosu: 80 m/s = 288 km/hod

Na nástrojích do úhlové brusky často vidíme údaj „max. 80 m/s“ – v přepočtu je to rychlost 288 km/hod. Vypovídá o maximální obvodové rychlosti, při které je nástroj ještě bezpečný a při správném používání nedojde k jeho destrukci. Jedná se o rychlost běžnou při závodech Formule 1 a proto se možná zdá, že se vás netýká. A co když ji máte „v rukou“ denně a ani si to neuvědomujete?

Řeknu to i jinak: kdyby byl kotouč na úhlové brusce kolem automobilu, pohyboval by se rychlostí 288 km/h. To je totiž rychlost bodu na obvodu kotouče při obvodové rychlosti 80 m/s. A kdyby se tento bod „odtrhl“, letěl by počáteční rychlostí 288 km/hod.

A zrychlení? Úhlová bruska roztočí kotouč z „nuly“ na nominální otáčky například za 3 sekundy. Které motorové vozidlo má zrychlení z 0 na 288 km/h za 3 vteřiny? Já také neznám.

Obr. 1. I takto může skončit práce s úhlovou bruskou bez ochranného krytu kotouče

Přiznám se, že mi „běhá mráz po zádech“, když vidím, jak často se na stavbách nebo v dílnách řeže nebo brousí bez ochranného krytu. Před očima se mi zjeví ta obrovská rychlost, kterou se při troše neopatrnosti nebo drobné prasklině nástroje vymrští ulomený kus a smrtelně zraní obsluhu nebo blízko stojící osobu (obr. 1). Nevěřím, že lidé nemají rádi svůj vlastní život – nebo je to novodobý adrenalinový sport? Nebo jen nedbalost, přílišné sebevědomí či obyčejná hloupost?

O bezpečnosti při práci s úhlovou bruskou bylo toho již popsáno nepočítaně a dnešní elektrická nářadí mají nevídané množství ochranných prvků.

I kotouče jsou vyráběny tak, aby zvládly velké namáhání. Samozřejmostí jsou sklolaminátové síťky – dvě v řezných a tři v brusných kotoučích. My při výrobě používáme ty nejkvalitnější dostupné – vydrží téměř dvojnásobné přetížení. Jak vidíte ve videu, kotouč pro 230mm úhlové brusky s 6.600 ot./min se roztrhl až při více než 13.000 ot./min – to je značná rezerva. Vůbec se však na ni nespoléhejme.

Podívejte se, co se stane s kotoučem, když se přetíží a nastavte si zvuk v krátkém videu, abyste slyšeli ten moment, kdy se roztrhne... A dejte si video hlasitěji, ten zvuk při roztržení si tak lépe zapamatujete. Je dobré poslechnout si ho takto, v bezpečí – když se roztrhne při práci, už možná neuslyšíte nic.

A všimněte si ostré úlomky kotouče...

Všechna bezpečnostní opatření brusek i kotoučů jsou však zbytečná, když nepoužíváme absolutně základní věc – kryt kotouče. Nestačí jej však pouze používat, ale musí se nastavit tak, aby chránil obsluhu (obr. 2).

Obr. 2. Nesprávně a správně nastavený kryt kotouče

Obvodová rychlost a otáčky hřídele

Na typových štítcích elektrických nářadí nebo na nástrojích nejsou povinné údaje uvedeny pouze tak – pro nic za nic. Obvykle si jich nevšímáme, ale mají svůj význam. Z hlediska bezpečnosti jsou důležité dva: maximální obvodová rychlost (max. m/s) a maximální otáčky (max. RPM). Jak spolu souvisí? Maximální obvodová rychlost je přepočtena na příslušné otáčky hřídele stroje při daném průměru nástroje (tab.1).

Všichni výrobci elektrického nářadí toto vědí a úhlové brusky jsou konstruovány tak, aby jejich otáčky byly rovné nebo (obvykle) nižší, než jsou uvedeny v tabulce. Vytváří se tak „bezpečnostní rezerva“. Kryt kotouče nám nedovolí vložit do nářadí větší kotouč – jen menší. Když vložíme menší průměr, z pohledu bezpečnosti je to v pořádku. Bude mít menší obvodovou rychlost a v mnoha případech nebude tak řezat nebo brousit jako bychom čekali, ale bude bezpečný.

Do úhlové brusky tedy musíme upínat kotouč takového průměru, na jaký je určena.

Obvodová rychlost vyjadřuje, jak velkou dráhu urazí bod při pohybu po kružnici za jednotku času. Udává se v m/s (metr za sekundu).

Když známe průměr kotouče a jeho otáčky, podle vzorce v = (π x d x n) / 60 vypočítáme obvodovou rychlost přímo v m/s (v=obvodová rychlost v m/s, π=3,14, d=průměr kotouče v metrech, n=otáčky hřídele za minutu).

Příklad:
Na štítku úhlové brusky je údaj: průměr kotouče 230mm, 6.500 ot./min.
Průměr kotouče 230mm přeměníme na metry (=0,23m) a dosadíme do vzorce v=(3,14 x 0,23 x 6500) / 60 = 78,24 m/s.
Při takových otáčkách 230mm kotouče bude obvodová rychlost 78,24 mm. Je to méně než 80 m/s. V pořádku.

Pohyb po kružnici a odstředivá síla

Rotační pohyb řezných a brusných nástrojů se řídí fyzikálními zákony. Pojďme si alespoň krátce občerstvit rotační pohyb po kružnici a s ním spojené odstředivé síly (obr. 3).

Uvažme na kus provazu ocelovou nebo olověnou kuličku (A) a roztočme ji. Kulička se otáčí kolem závěsu (B) ve vzdálenosti poloměru (r), což je vlastně délka provazu. Na provaz působí síla (C), nazývaná dostředivá síla a nutí kuličku, aby se pohybovala po kružnici a ne po přímce. Tato síla vyvolává reakci (D), nazývanou odstředivá (centrifugální) síla a namáhá provaz na tah. Čím je kulička těžší a otáčení rychleji, tím je namáhání na tah větší. Je zřejmé, že existuje moment, kdy to provaz nevydrží a roztrhne se...

Kulička letí ve směru tečny (E), tedy ve směru kolmém k poloměru (r). Dráha „letu“ se podobá dráze projektilu ze zbraně a je v principu balistická (obr.4). Rozdíl je pouze v počáteční rychlosti.

Obr. 3. Pohyb po kružnici a odstředivá síla

Obr. 4. Sada balistických křivek

AK-47 a diamantový segment

Nejznámější útočná puška AK-47 používá náboj 7,62 x 39 mm (obr. 5). Hmotnost náboje ve verzi s normální střelou je 16,5 gramu, samotná střela náboje má hmotnost 8 gramů a dostřel téměř 3000m. Pouze pro zajímavost: v průbojně - zápalné verzi je náboj schopen prorazit při úhlu dopadu 90° až 12mm ocelovou desku z běžné oceli.

A teď si představme utržený diamantový segment. Jeho hmotnost může být lehce 8 gramů, tedy podobně jako střela náboje. Počáteční rychlost střely je cca 700m/s, počáteční rychlost segmentu „pouze“ 80m/s. Rychlost střely z odstřelovací pušky však s narůstající vzdáleností postupně klesá a svůj cíl zasahuje s podstatně menší rychlostí a energií než na začátku. Ovšem diamantový segment – pokud nás zasáhne, pak je to z bezprostřední vzdálenosti. Plný zásah!

Obr. 5. Náboj pro útočnou pušku

Záměna 115mm/125mm

Záměna krytů mezi těmito bruskami je poměrně častá, ale není nebezpečná. Otáčky hřídele jsou obvykle mezi 9.000-12.000 ot./min., čili při jakékoli záměně se vždy pohybujeme pod 80m/s (viz tab. 1). Důležité je, aby kryt kotouče na brusce byl.

Záměna 180mm/230mm

Takovou záměnu – zejména jednu z možných kombinací musíme považovat za vážnou chybu. Řekněme, že je z nedbalosti - ale to nic nemění na tom, že je velmi vážná. Konstrukčně jsou totiž tyto dvojice úhlových brusek u většiny výrobců (a také u nás) totožné – mají stejný tvar, stejné motory, stejné součástky – až na jednu a tou je převodovka. Jejich hřídel má tedy odlišné otáčky – úhlová bruska 180mm obvykle v rozsahu 8.000 – 8.500, 230mm bruska v rozsahu 6.000 – 6.600. Pouhým okem to nepoznáme, museli bychom mít například stroboskopický otáčkoměr, abychom si to mohli změřit.

První kombinace - na brusku 230mm s otáčkami 6.500 ot./min dáme kotouč 180mm. Obvodová rychlost 61,26 m/s – z pohledu bezpečnosti je to v pořádku.

A teď – na úhlovou brusku 180mm s otáčkami 8.500 dáme kotouč 230mm. Obvodová rychlost bude 102,36 m/s – a to je překročení maximální obvodové rychlosti téměř o 28%! Hrozí přetížení kotouče odstředivou silou a stačí malá nepozornost a neštěstí je na světě.

Brutalita kolem nás

V posledních letech se stala módou úprava bytových jader v panelových domech. Vesele se řežou betonové příčky. K řezání se používají často klasické úhlové brusky – nic to, že to velmi práší, hlavně že to řeže. Hloubka řezu úhlové brusky 230mm s diamantovým kotoučem je cca 75 mm. Betonová stěna tloušťky 150mm se může odříznout na „dvakrát“ – z obou stran.

Co vymyslí náš „zlepšovatel“ pro zvýšení hloubky řezu?

Upevní do brusky 300mm kotouč. Hloubka řezu stoupne značně – téměř na dvojnásobek. Výborně! Že Vy to tak neděláte? To jsem rád, ale viděl jsem i takové případy.

A teď se podívejme na obvodovou rychlost – dosaďme do vzorce například 6.600 otáček a průměr 300mm. Jaká je obvodová rychlost? 103,67 m/s. Je to v pořádku? Ne.

Zkuste si vypočítat obvodovou rychlost s kotoučem 350mm. Silná úhlová bruska by ho mohla utáhnout, že? Hurá, hloubka řezu se ještě více zvýší. A kryt kotouče? Nevíme, kde je, ale vždyť se na brusku stejně nevejde...

Věříte, že se někdo najde, kdo si bude chtít takto usnadnit práci? Já ano.

Přežije to? Nejsem si jist.

Závěr

Úhlová bruska má několik „nej“: je nejznámější a ve většině zemí i nejpoužívanější nářadí, má nejširší rozsah použití – můžeme jí řezat i brousit různé materiály. A možná má ještě jiné nej – o jednom vím určitě – je to nejnebezpečnější stroj, když (zdůrazním to „když“) se používá bez ochranného krytu. Vím, že ten kryt často vadí – ale nebuďme pohodlní. Nezapomeňme na ten zvuk ve videu a na obrázky 18+.

Klíčová slova: Úhlová bruska, karbobruska, brusný kotouč, ochranný kryt, kotouče, řezání, řezání betonu

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN
https://cs.wikipedia.org/wiki/Balistická_křivka

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.