авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Улучшение условий и безопасности труда операторов мобильных колесных машин в сельскохозяйственном производстве за счет автоматических устройств

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПОЛУНИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ

МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ

ПРОИЗВОДСТВЕ ЗА СЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

05.26.01 – ОХРАНА ТРУДА (отрасль АПК)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин –2009

Работа выполнена на кафедре «Безопасность жизнедеятельности» ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный

университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный работник высшей школы РФ Горшков Юрий Германович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

Шкрабак Владимир Степанович

кандидат технических наук

Кокарев Святослав Петрович

Ведущая организация: ОАО «Научно-исследовательский институт

автотракторной техники» г.Челябинск

Защита состоится 29 мая 2009 г., в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, г. Санкт - Петербург - Пушкин, Академический проспект, д.23, ауд. 2.529.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «28» апреля 2009 г. и помещен на сайте http://www.spbgau.ru /disser/news.html

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Т.Ю.Салова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Уровень безопасности транспортно-технологических процессов (ТТП) в агропромышленном комплексе (АПК) формируется многими ведомствами страны, однако, целостной научной концепции данной проблемы не разработано, а системные исследования этой проблемы требуют развития, что в итоге приводит к огромному социальному и материальному ущербу от травматизма и профессиональной заболеваемости. Так, до настоящего времени недостаточно полно разработаны методики интегральных количественных оценок безопасности при выполнении ТТП мобильных колесных сельскохозяйственных машин (МКСМ). Это в полной мере относится и к операторам указанных машин на стадии их начальной профессиональной подготовки в государственных образовательных учреждениях, а также к производственной среде в условиях сельскохозяйственного производства.

Отсюда следует, что тема диссертации, направленная на исследование и совершенствование методов и средств повышения безопасности системы «оператор-машина-среда», обеспечивающих безопасность ТТП в АПК, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнялась в рамках целевой комплексной программы ГКНТ ОЦ 048 и научно-технической программы ЧГАУ по теме «Разработка и освоение прогрессивных методов организации, технологических процессов, приборов и оборудования, обеспечивающих повышение уровня использования тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин».

Цель работы. Повышение безопасности системы «оператор-машина-среда» в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства за счет внедрения автоматических устройств.

Объект исследования. Безопасность труда операторов МКСМ при выполнении сельскохозяйственных операций.

Предмет исследования. Установление закономерностей влияния элементов системы «оператор – машина - среда» («О - М - С») на безопасность труда операторов МКСМ в сельскохозяйственном производстве.

Научная новизна положений, выносимых на защиту

- теоретически обоснован метод оценки риска системы «оператор - машина» («О - М»), достаточно объективно оценивающий риск системы «О - М» в ТТП сельскохозяйственного производства;

- впервые установлено влияние процесса буксования МКСМ на утомляемость операторов, позволяющее прогнозировать их степень утомления с учетом разных возрастных групп;

- обоснованы, разработаны и испытаны в лабораторных и производственных условиях экспериментальные образцы автоматических устройств, повышающих безопасность и динамику колесных машин, улучшающих условия труда операторов в ТТП сельскохозяйственного производства.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов Методика оценки риска системы «оператор - машина» («О - М») в ТТП сельскохозяйственного производства позволяет получить достаточно объективную количественную оценку риска системы «О - М» с учетом каждого из ее элементов.

Использование разработанной конструкции автоматической блокировки шестеренчатого дифференциала (решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка № 2008112419/22 (013431)) позволило на поверхностях с малой несущей способностью улучшить тягово-сцепные свойства в 3…4 раза по сравнению с серийным автомобилем, снизить расход топлива на 12…15%.

Автоматическое устройство для разбрасывания сыпучих материалов (патент на изобретение № 2332308) в условиях скользких, укатанных снежных и обледенелых дорог снижает буксование колесных машин на 25…30% и расход топлива на 8…10%.

Предложенные конструкции антиблокировочных систем (АБС) на скользких и обледенелых дорогах улучшают курсовую и боковую устойчивость, снижают вероятность возникновения ДТП в среднем на 10…20%.

Автоматическое устройство для подогрева пола кабины в холодное время года позволяет поддерживать комфортные условия для ног оператора в пределах 18…240С.

Указанные автоматические устройства позволяют улучшить условия и безопасность труда операторов, динамические качества колесных машин, их производительность и экономичность, а также снизить вероятность возникновения травматизма при выполнении транспортно-технологического процесса.

Полученные автором результаты исследования используются в процессе изучения студентами ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет» дисциплины «Безопасность жизнедеятельности», «Тракторы и автомобили»; курсантами Челябинского высшего военного автомобильного командного инженерного училища им. Главного маршала бронетанковых войск П.А. Ротмистрова дисциплины «Автомобильная техника». Разработанные автоматические устройства: блокировка шестеренчатого дифференциала, устройство для разбрасывания сыпучих материалов, антиблокировочная система (АБС) для мобильных колесных машин с пневматическим и гидравлическим приводами тормозов, устройство для подогрева пола кабины транспортного средства внедрены на предприятиях: ООО «Рифейэнергомонтаж», г.Миасс Челябинской области (2007г.), ООО «Головное специализированное конструкторское бюро ЧТЗ», г.Челябинск (2007г.), ООО «Транспорт ЧТЗ», г.Челябинск (2007г.), Челябинское ВВАКИУ, г.Челябинск (2007г.), ООО «Витязь - Сервис», г. Ишимбай Республика Башкортостан (2007г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях Челябинского государственного агроинженерного университета, г.Челябинск (2005…2008гг.), Челябинского высшего военного автомобильного командного инженерного училища, г. Челябинск (2003…2008гг.), Костанайского инженерно-экономического университета, г.Костанай (2006…2008гг.), Курганской государственной сельскохозяйственной академии (КГСХА), г. Курган (2005…2008гг.), Южно-Уральского государственного университета, г. Челябинск (2005…2008гг.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 9 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 133 наименований и содержит 150 страниц машинописного текста, включая 44 рисунка, 12 таблиц,

6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении: кратко изложена актуальность диссертационной работы, сформулированы научная проблема, цель и объект исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен анализ необходимости социально-экономических аспектов улучшения условий и безопасности труда операторов мобильных колесных машин в процессе сельскохозяйственного производства.

Рассмотрены труды В.А. Андрос, Б.А. Сушко, В.Я. Улицкого, Ю.И. Аверьянова и других авторов, посвященные изучению механизма технической и технологической безопасности, а также действий факторов опасности на человека - оператора. Отечественные ученые В.С. Шкрабак, О.П. Русак, Ю.Д.Олянич, А.П. Лапин, Ю.Г. Горшков, И.В. Гальянов, П.Г. Митрофанов, Г.В. Бектобеков и др. в своих научных исследованиях много внимания уделяли методам оценки безопасности мобильных сельскохозяйственных машин. Однако, в указанных научно-исследовательских работах не в полной мере учитывается связь травматизма и профессиональной заболеваемости операторов МКСМ со степенью их подготовки; утомляемостью от процесса буксования МКСМ; недостаточными тягово-сцепными свойствами МКСМ в условиях поверхностей с малой несущей способностью и скользких дорог (буксование); несовершенством отдельных агрегатов и механизмов (отсутствие АБС); недостаточной эффективностью нормализации микроклимата в кабине транспортного средства в холодный период года (низкая температура в зоне ног оператора) и др.

На основании вышеизложенного можно сформулировать научно-техническую проблему - повышение безопасности труда операторов и мобильных колесных машин в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства.

Анализ ранее проведенных научно-исследовательских работ позволяет выдвинуть следующую гипотезу: повысить безопасность труда операторов и мобильных колесных машин в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства возможно применением автоматических устройств и методом оценки риска системы «оператор - машина» («О - М»).

Исходя из анализа научно-исследовательских работ и поставленной цели, в диссертационной работе были определены следующие задачи исследования:

- обосновать метод оценки риска системы «оператор - машина» в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства;

- исследовать влияние процесса буксования МКСМ на утомляемость операторов с учетом разных возрастных групп;

- обосновать и разработать автоматические устройства, повышающие тягово–сцепные свойства и проходимость, улучшающие тормозные качества МКСМ и условия труда операторов в холодное время года;

- дать экономическую оценку результатов исследования.

Во второй главе «Теоретическое обоснование методов и средств повышения безопасности системы «оператор–машина» в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства» разработан показатель, позволяющий достаточно объективно оценить риск системы «оператор - машина» в ТТП сельскохозяйственного производства, а также исследовано влияние процесса буксования колесной машины на утомляемость операторов.

Для оценки уровня риска травмирования операторов МКСМ выделяется:

n - общее количество операций по управлению технологическим процессом мобильной машины; m1 - количество операций, связанных с риском получения оператором травм различной степени тяжести; m2 - количество операций, связанных с максимальным риском травмирования оператора. При этом считаем, что показатель риска травмирования R нормируется на множестве [0; 1], а структура R должна быть линейной относительно величин m1/n; m2/n и m2/m1. В этом случае должны соблюдаться следующие условия: 0 m1 n; 0 m2 m1 и n 1. Очевидно, что чем меньше значения указанных отношений, тем ниже уровень риска травмирования операторов мобильной сельскохозяйственной техники.

Структуру показателя риска R можно записать следующим образом:

R = A m1/n + B m2/n + C m2/m1, (1)

где А, В и С - безразмерные параметры математической модели.

Для определения количественных значений этих величин задаем следующие условия:

1) если m2= m1= n, то R=1, то есть риск травмирования максимален. С учетом этого получим уравнение: А + В + С = 1. (2)

2) если m1= n и m2= 0,5m1, то: R = А + 0,5В + 0,5С = 0,8. (3)

3) если m1=0,5n, а m2=0,25n=0,5m1, то R=0,5 (вероятность травмирования оператора составляет 50%), следовательно: 0,5А + 0,25В+-0,5С = 0,5. (4)

Решая систему уравнений (2,3,4), определим, что: А=0,6; В=0; С=0,4. Подставив найденные значения в уравнение (1), получим окончательную формулу показателя риска травмирования оператора:

R = 0,6m1/n +0,4m2/m1. (5)

График, представленный на рисунке 1, показывает, что с увеличением значения m2 показатель риска травмирования R оператора МКСМ резко возрастает.

 График зависимости риска-2

Рисунок 1 - График зависимости риска травмирования R от количества операций, связанных с максимальным риском m2 (при n=20, m1=15)

Риск травмирования оператора также зависит от его квалификации. Чем выше квалификация оператора, тем меньше вероятность совершения им ошибочных действий, являющихся причиной создания аварийных ситуаций.

С учетом вышесказанного показатель риска, зависящий от квалификации, можно определить следующим образом:

Rк=кR, (6)

где к - коэффициент квалификации оператора (к1 = 0,5…0,6; к2 = 0,7…0,8; к3 = 0,9…1).

Указанный коэффициент также учитывает возраст операторов.

Влияние процесса буксования МКСМ на утомляемость операторов можно рассмотреть по объективным характеристикам их функционального состояния (безотказность, восстанавливаемость, профессиональная долговечность).

На основании проведенных экспериментальных исследований составим линейные уравнения регрессии для разных уровней возраста операторов при одинаковом изменении показателя условий труда (буксование):

У1=2,2 - для возраста 50 лет и более; (7)

У2=2,0 - для возраста от 20 до 30 лет; (8)

У3=1,5 - для возраста от 30 до 50 лет, (9)

где - показатель буксования, %; У - показатель утомления, отн.ед.

Тогда график изменения показателя утомления У от процесса буксования (с учетом возрастных групп) примет вид, представленный на рисунке 2.

 Изменение показателя утомления-3

Рисунок 2 - Изменение показателя утомления оператора колесной машины от процесса буксования для разных возрастных групп: 1 – 50 лет и более; 2 – от 20 до 30 лет; 3 – от 30 до 50 лет

С целью снижения влияния негативных факторов, усложняющих работу операторов МКСМ, обоснованы и разработаны автоматические устройства, повышающие тягово-сцепные свойства колесных машин и их проходимость (блокировка шестеренчатого дифференциала (решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка № 2008112419/22 (013431)), устройство для разбрасывания сыпучих материалов (патент на изобретение № 2332308)); улучшающие тормозные качества МКСМ с гидравлическим и пневматическим приводом тормозов (АБС) и микроклимат рабочего места оператора (устройство для подогрева пола кабины транспортного средства).

На поверхностях с малой несущей способностью и скользких дорогах предлагается использовать автоматический самоблокирующийся дифференциал Обоснование этого устройства было проведено по трем основным моментам работы дифференциала: при отрыве ведущего колеса от дороги, при буксовании на льду и интенсивном повороте.

При буксовании максимальная величина углового ускорения б, как и при отрыве ведущего колеса от дороги о, ограниченная подведенным крутящим моментом двигателя, находится по формулам:

б = Mim/Jnp(1-)-0.5Gсцrkmin/ Jnp, (8)

о = Mimm/Jnp(1-), (9)

где М — крутящий момент двигателя; im - общее передаточное число трансмиссии от двигателя до раздельно раскручивающегося колеса; - коэффициент внутреннего трения в дифференциале; Gсц – сцепная нагрузка на ведущее колесо;

rк – радиус качения колеса; min- коэффициент сцепления буксующего колеса; m- КПД трансмиссии; Jпр - приведенный к ведущему колесу суммарный момент инерции вращающихся частей двигателя, трансмиссии и ведущего колеса. Последний определяется равенством:

Jпр= (Jд+)mim+Jk, (10)

где Jд - момент инерции двигателя; — коэффициент неустановившегося режима работы; Jk - момент инерции ведущего колеса.

Таблица 1 - Значения угловых ускорений ведущего колеса автомобиля

ЗИЛ - 433360 при его отрыве от дороги и при буксовании на льду

, рад/с2 С грузом Без груза
передачи
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
отрыв от дороги 129,0 85,0 54,5 37,6 28,6 129,0 85,0 54,5 37,6 31,2
буксование на льду 100,5 46,4 29,2 - - 117,3 70,5 37,5 28,9 25,6


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.