Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
КАЛУГИН Антон Александрович
Улучшение условий и безопасности труда
операторов колесных машин
в сельскохозяйственном производствЕ
за счет организационных
и технических мероприятий
Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург-Пушкин - 2012
Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Челябинская государственная агроинженерная академия.
Научный руководитель: Горшков Юрий Германович,
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Белов Валерий Васильевич,
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский
государственный аграрный университет,
профессор кафедры вычислительной техники
и информационного обеспечения АПК
Шкрабак Владимир Владимирович,
доктор технических наук, доцент,
Автономная некоммерческая научно-исследова-
тельская организация Институт медоварения,
г. Санкт-Петербург,
заместитель генерального директора по научно-
инновационной деятельности
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Курганская государственная
сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева
Защита состоится л25 мая 2012 г., в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 на базе ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный аграрный университет по адресу: 196601, г. Санкт-ПетербургЦПушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2-519, факс (812)465-05-05,
e-mail: uchsekr@spbgau.ru
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.
Автореферат разослан л25 апреля 2012 года и размещен на официальном сайте Минобрнауки РФ.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук,
профессор Салова Тамара Юрьевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Выполнение основных технологических и транспортных операций в агропромышленном комплексе Российской Федерации (АПК РФ) требует большого числа колесных машин различного назначения, которые характеризуются высокой маневренностью и скоростями движения, что делает их весьма опасными для человека-оператора.
Высокий уровень травматизма и профессиональной заболеваемости в АПК РФ вызваны и тем, что значительная часть парка техники состоит из изношенных машин, требующих для безопасной работы дополнительных мер: повышения проходимости и тягово-сцепных свойств, приспособленности к эксплуатации в условиях низких температур, оснащения средствами предотвращения дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и др. Необходимо отметить, что для оценки уровня безопасности операторов технологических и транспортных машин отсутствуют достаточно полные и объективные методики. Отсюда следует, что повышение безопасности и улучшение условий труда операторов колесных машин за счет внедрения организационных и технических мероприятий является актуальной задачей.
Цель работы. Повышение безопасности и улучшение условий труда операторов мобильной колесной техники за счет внедрения и совершенствования организационных и технических мероприятий.
Объект исследования. Условия труда и безопасность операторов мобильных машин в сельскохозяйственном производстве.
Предмет исследования. Закономерности влияния конструктивных параметров колесных машин на условия и безопасность труда оператора.
Научную новизну исследований составляют: предложенный и обоснованный показатель оценки внедряемых мероприятий по охране труда, позволяющий оценить значимость и эффективность последних, отличающийся тем, что учитывает все основные факторы условий труда и класс травмобезопасности рабочего места; предложенный и обоснованный комплексный показатель оценки опасности травмирования оператора в кабине мобильной колесной машины, позволяющий оценить тяжесть травмирования оператора об элементы кабины, отличающийся тем, что он учитывает скорость движения машины, антропометрические размеры оператора и его расположение относительно элементов конструкции кабины; разработанные и обоснованные устройства, улучшающие условия и безопасность труда оператора трактора МТЗ-80 за счет снижения буксования; аналитическое исследование влияния смещения поперечной координаты центра тяжести и изменения радиусов ведущих колес в зависимости от наклона поверхности дорог на устойчивость трактора; Разработанные и обоснованные устройства для предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания в холодный период года, отличающиеся простотой конструкции и не требующие высокой квалификации при их монтаже, эксплуатации и техническом обслуживании; разработанное и обоснованное автоматическое устройство ограничения допустимой скорости движения, позволяющее снизить число и тяжесть ДТП с участием колесной техники.
Практическую значимость имеют: оценочный показатель эффективности внедряемых мероприятий по охране труда Мот, позволяющий выбирать для последующего внедрения наиболее значимые организационные и технические мероприятия; комплексный показатель оценки опасности травмирования оператора в кабине колесной машины Ко, позволяющий оценивать и прогнозировать степень тяжести травмирования оператора при совершении дорожно-транспортного про.исшествия в зависимости от скоростного режима, антропометрических размеров оператора и его расположения относительно элементов конструкции кабины; разработанные конструкции весовых догружателей сцепного веса на колесном тракторе МТЗ-80, позволяющие улучшить боковую устойчивость, а также снизить буксование колесных движителей на 9Е13%; устройство ограничения допустимых скоростных режимов транспортных средств обеспечивающее снижение количества ДТП в среднем на 18Е20% за счет автоматического ограничения скорости движения; разработанные устройства предпускового разогрева ДВС, позволяющие снизить производственно обусловленную заболеваемость работников сокращением времени пуска двигателя в холодный период года на 35Е50% по сравнению с машинами, необорудованными средствами облегчения запуска ДВС.
Реализация результатов исследований. Полученные автором результаты исследования используются в процессе обучения студентов ФГБОУ ВПО Челябинская государственная агроинженерная академия, ФГБОУ ВПО Курганский государственный университет.
Предложенные технические устройства внедрены на предприятиях и организациях Челябинской области и г. Челябинска: ООО Климовское, п. Климовка (2011 г.), ООО Элком-Инвест (2010 г.), ООО КапитаСтрой (2010 г.), ООО Доминанта (2010 г.). Указанные предприятия имеют сельскохозяйственное направление.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных международных научно-технических конференциях ЧГАУ и ЧГАА (2008-2011гг.), ЮУрГУ (2008-2011 гг.), КГУ (2010 г.), КГСХА (2010 г.), СПбГАУ (2011 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 22 научных статьях, 9 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научно - практических журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ для публикаций трудов соискателей, также получены 3 патента на полезную модель и решение о выдаче патента на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена общим объемом 180 стр, из них машинописного текста на 121 стр., содержит 24 таблицы, 45 рисунков, состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, 7 приложений. Список использованной литературы включает в себя 134 наименования, в том числе 1 на иностранном языке, а также 4 ссылки на ресурсы сети Интернет.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении кратко изложена актуальность диссертационной работы, сформулированы цель, объект и предмет исследования, научная новизна основных положений, выносимых на защиту и практическая значимость результатов исследования.
В первой главе Состояние вопроса и задачи исследования представлен анализ основных источников опасности в системе АПК РФ, статистических данных по условиям труда и травматизму операторов мобильной техники, существующих методов оценки условий и безопасности труда. Проанализированы существующие технические средства, улучшающие условия и безопасность труда операторов мобильной техники. Проведенный анализ показал, что большая часть технологических операций в системе АПК РФ выполняется изношенной и морально устаревшей техникой, необорудованной достаточным количеством средств обеспечения безопасных и нормальных условий труда, что предопределяет высокий уровень травматизма и профессиональных заболеваний работающих.
Проблемам улучшения условий и безопасности труда операторов мобильных машин посвящены работы Шкрабака В.С., Лапина А.П., Русака О.Н., Гальянова И.В., Горшкова Ю.Г., Митрофанова П.Г., Олянича Ю.Д., Рябцева Б.И., Носова В.Б., Юркова М.М. и других ученых.
Несмотря на большое количество исследований, в настоящее время отсутствует единая методика оценки внедряемых организационных и технических мероприятий по охране труда, которая бы учитывала их значимость. Нет достоверного показателя опасности травмирования оператора в кабине мобильной колесной машины, учитывающего основные факторы тяжести травмирования. Недостаточно распространены простые по конструкции и относительно недорогие технические устройства, позволяющие снизить влияние таких вредных факторов, как буксование колесной техники, превышение допустимых скоростных режимов, относительно длительное нахождение оператора в условиях низкой температуры окружающего воздуха.
На основании изложенного выдвинута следующая гипотеза: обеспечение безопасности и улучшение условий труда оператора мобильной колесной машины может быть достигнуто за счет внедрения эффективных организационных и технических мероприятий.
В связи с вышеизложенным, для подтверждения выдвинутой гипотезы поставлены следующие задачи исследования:
- обосновать показатель оценки эффективности внедряемых мероприятий по охране труда, учитывающий их значимость на основе изменения класса условий труда;
- обосновать комплексный показатель опасности, дающий количественную оценку тяжести травмирования оператора в кабине колесной машины при столкновении, ударе колеса машины о неподвижное препятствие, опрокидывании, и других видах ДТП;
- обосновать и разработать технические устройства, улучшающие условия и безопасность труда операторов колесных машин в сельскохозяйственном производстве за счет снижения буксования, сокращения времени предпускового разогрева ДВС автомобилей, ограничения скорости движения транспортных средств по дорогам сельской местности;
- дать технико-экономическую оценку результатов исследования.
Во второй главе Теоретические предпосылки улучшения условий и безопасности труда операторов мобильных колесных машин приведено обоснование показателей оценки эффективности внедряемых мероприятий по охране труда и оценки степени тяжести травмирования оператора в кабине мобильной машины.
Показатель эффективности мероприятий по охране труда позволяет учитывать не только количество мероприятий, но и их значимость:
, (1)
где Kn - значимость внедряемого мероприятия; n - номер внедряемого мероприятия. Из (1) видно: чем выше значимость каждого мероприятия по охране труда, тем выше общий показатель , то есть суммарный положительный эффект от внедрения.
Определение значимости Kn внедряемых мероприятий основано на показателе КУТи, который определяется по методике интегральной оценки и может учитывать любые факторы условий труда, травмобезопасность рабочего места и состояние производственной среды.
Когда мероприятие эффективно, класс условий труда снижается и значимость мероприятия принимает положительные значения. Так, если КУТи снижается на 2 единицы, то Кn = 2 и т.д.
Если мероприятие не изменяет условия труда (класс условий труда остается прежним), его значимость равна нулю: если КУТи = const, то Кn = 0.
Когда мероприятие неэффективно (класс условий труда становится выше), то его значимость принимает отрицательное значение.
С учетом выражения (1), система для определения показателя имеет следующий вид (2). По системе (2) определяется величина в зависимости от изменения КУТи и количества внедряемых мероприятий по охране труда n. При внедрении равного количества мероприятий более эффективны мероприятия, имеющие большую значимость.
Рисунок 1 - Схематичное изображение статистического распределения вероятности травмирования частей тела оператора об элементы конструкции кабины
Разработка и внедрение мероприятий по улучшению условий и безопасности труда может быть малоэффективно без оценки тяжести травмирования оператора на рабочем месте (в кабине мобильной колесной машины) при совершении ДТП. Комплексный показатель опасности травмирования оператора позволяет на основе ряда факторов прогнозировать степень тяжести травмирования при совершении ДТП. Из-за различного положения относительно элементов конструкции кабины оператор и пассажир получают травмы различной степени тяжести, что можно обусловить коэффициентом , учитывающим расположение человека относительно элементов конструкции кабины и определяемым из суммы процентов, статистически приходящихся на травмирование различными элементами (рисунок 1)
Для примера оценки травмирования головы оператора о зеркало заднего вида. Оператор среднего роста (175 см) и среднего телосложения (массой 70 кг) попадает в ДТП при скорости движения 80 км/ч с помощью промежуточных коэффициентов.
Коэффициент относительной опасности каждого из элементов конструкции кабины для головы оператора составит:
(3)
Коэффициент, учитывающий скоростной режим движения колесной машины при движении со скоростью 80 км/ч, составит:
(4)
Коэффициент, учитывающий антропометрические размеры оператора, составит:
(5)
Тогда значение комплексного показателя для травмирования головы оператора о зеркало заднего вида составит:
(6)
Для определения величины комплексного показателя при травмировании головы оператора о все задействованные в травмировании элементы, составим следующее уравнение:
Аналогично определяется количественное значение травмирования для травмирования остальных частей тела оператора.
В третьей главе Обоснование и разработка технических устройств, улучшающих условия и безопасность труда операторов колесных машин приведено обоснование и разработка устройств, улучшающих условия и безопасность труда операторов при выполнении транспортно-технологических сельскохозяйственных операций. Возникновение таких явлений, как буксование колесной машины, приводит к снижению работоспособности оператора, возникновению опасных ситуаций, приводящих к ДТП. С целью повышения тягово-сцепных качеств колесных сельскохозяйственных тракторов, улучшения их устойчивости предлагается автоматическое устройство - догружатель сцепного веса (патент №110357 РФ) (рисунок 2). Принцип работы устройства основан на перемещении бака с жидкостью в сторону левого или правого ведущего колеса. Перемещение происходит за счет приводного механизма, соединенного с гидроцилиндром.
Рисунок 2 - Общая принципиальная схема весового догружателя с автоматическим перемещением массы: 1 Цпередаточный механизм гидроцилиндра; 2 - приводная шестерня передаточного механизма; 3 - зубчатая рейка съемного бака; 4 - съемный бак с жидкостью; 5 - обрезиненные ролики; 6 - рама с кронштейнами для крепления на тракторе МТЗ-80 | |
Так как известно, что положение центра тяжести оказывает существенное влияние на динамические качества колесной тракторной техники, то для обоснования эффективности работы машины, оборудованной догружателем, определяем поперечную координату центра тяжести в статическом положении (рисунок 3):
, (7)
где Sz - статический момент трактора относительно осей X и Y (); Хс1 - расстояние от центра левого колеса до центра тяжести догружателя. С помощью
Рисунок 3 - Схема основных действующих сил координат центра тяжести трактора МТЗ-80 с установленным весовым догружателем |
уравнения (7) была получена зависимость величины смещения поперечной координаты центра тяжести бака Хс1 от увеличения весовой нагрузки на ведущее колесо (рисунок 4). Анализ зависимости, представленной на рисунке 4, показывает, что между увеличением нагрузки на ведущее колесо и расстоянием смещения координаты центра тяжести существует линейная зависимость.
Рисунок 4 - График зависимости смещения поперечной координаты центра тяжести Хс1 от увеличения весовой нагрузки на ведущее колесо |
Зная величины смещения поперечной координаты центра тяжести и величины нагрузки на ведущие колеса, можно определить предельные условия движения колесной машины по горизонтальной поверхности, которые выразятся следующим неравенством:
или , (8)
где - коэффициент загрузки ведущего колеса весом машины; - общий вес, приходящийся на ведущие колеса; Цвес, приходящийся на одно ведущее колесо; - коэффициент сцепления; f - коэффициент сопротивления качению. Выполнение условия (8) позволяет судить о возможности движения трактора МТЗ-80 по различным типам несущих поверхностей без догружателя и с ним. Это показывают величины коэффициентов и (таблица 1).
Таблица 1-Средние значения коэффициентов f и φ и их соотношения .
№ п\п | Тип несущей поверхности и ее состояние | f | (при максимальной догрузке одного ведущего колеса) | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
1 | Дорога с асфальтобетонным покрытием | 0,015Е0,02 | 0,7Е0,8 | 0,6 | 0,77 | 0,02 | |
2 | Грунтовая дорога (в распутицу) | 0,1Е0,3 | 0,15Е0.3 | 0,6 | 0,77 | 0,6 | |
3 | Целина глинистая, размокшая | 0,2Е0,35 | 0,15Е0,25 | 0,6 | 0,77 | 1,3 | |
4 | Целина снежная | 0,1Е0,3 | 0,2Е0,4 | 0,6 | 0,77 | 0,5 | |
5 | уговина болотистая, покрытая дерном | 0,15Е0,3 | 0,1Е0,4 | 0,6 | 0,77 | 1,5 | |
6 | Свежевспаханное поле | 0,35Е0,36 | 0,4Е0,45 | 0,6 | 0,77 | 0,8 | |
7 | Стерня злаковых (после дождя) | 0,29Е0,32 | 0,4Е0,45 | 0,6 | 0,77 | 0,7 | |
Исходя из данных, полученных в ходе расчетов смещения поперечной координаты центра тяжести, можно сделать вывод: при максимальной загрузке колеса (крайнем положении догружателя) машина (трактор) будет двигаться без буксования по поверхностям, указанным в пунктах 1, 2, 4 и 7 таблицы 1. Нами также аналитически рассмотрена возможность использования предложенного догружателя для улучшения устойчивости колесного трактора при работе на поперечном уклоне (рисунок 5). В результате анализа представленной схемы трактора с догружателем было получено уравнение изменения радиусов ведущих колес , оборудованных шинами марки Ф-2А. Уравнение (9) позволяет судить о характере движения трактора на поперечном уклоне, анализировать состояние устойчивости трактора в обычном состоянии и с применением предложенного весового догружателя:
, (9)
где - статический радиус ведущего колеса (=730 мм); - величина изменения статического радиуса колеса под весовой нагрузкой.
На тягово-сцепные качества мобильной машины оказывает влияние площадь контакта шины колеса с опорной поверхностью, а также давление в шинах и нагрузка, приходящаяся на пневматическое колесо На основании этого нами также проведены экспериментальные исследования по полученным значениям нагрузки на колесо и давления воздуха в шине (таблица 2, рисунок 9).
Таблица 2 - Изменение площади контакта шашек протектора с поверхностью дороги при различных давлениях воздуха в тракторной шине марки Ф-2А
P, | 1 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | |
S, см2 при G=1500 кг | 290 | 270 | 260 | 248 | 240 | 230 | 220 | 215 | 210 | |
S, см2 при G=2000 кг | 465 | 460 | 450 | 435 | 420 | 400 | 385 | 370 | 350 | |
Рисунок 5Ц Перераспределение весовой нагрузки колесного трактора при его движении на поперечном уклоне с догружателем | ||||||||||
Значительная доля работ в сельскохозяйственном производстве приходится на транспортные работы, в которых задействованы легковые и грузовые автомобили.
По данным ГИБДД Челябинской области более 25% ДТП происходит из-за превышения скоростей движения машин. В связи с этим, разработано и обосновано автоматическое устройство ограничения допустимых скоростных режимов автотранспортных средств (рисунок 6а, 6б) (патент №111486 РФ). Принципиальная схема устройства в варианте для карбюраторного двигателя представлена на рисунке 6 (а). В этом случае ограничение скорости достигается за счет временного разрыва цепи катушки зажигания ДВС. Схема устройства в варианте для двигателя с системой впрыска топлива представлена на рисунке 6 (б). В данном случае ограничение скорости движения достигается путем временного прекращения подачи топлива.
Применение устройства позволяет снизить число и тяжесть ДТП, возникающих из-за превышения допустимой скорости движения за счет автоматического поддержания скоростного режима. Большое число транспортных и технологических операций в сельском хозяйстве приходится на холодное время года и межсезонье. Приспособленность конструкции мобильных колесных машин к работе в такие периоды влияет на условия труда операторов - это выражается в необходимости находиться в условиях низкой температуры на время пуска двигателя машины. В связи с этим, предлагается устройство для разогрева ДВС мобильных колесных машин в условиях низких температур (рисунок 7). Оно представляет собой горелку инфракрасного излучения с подключаемым газовым баллоном, устанавливаемую в гнездо нижней части корпуса устройства на необходимое для подогрева время. Также разработан вариант устройства, в котором источником тепла служит газовая горелка с подключаемым газовым баллоном (обоснование представлено в диссертации).
Рисунок 6 - Принципиальная схема автоматического устройства ограничения допустимой скорости движения транспортного средства: а) - для карбюраторных ДВС 1 - генератор; 2 - аккумуляторная батарея; 3 - замок зажигания; 4 - катушка зажигания; 5 - реле с нормально замкнутыми контактами; - 6 - лампа внутренней предупредительной сигнализации; 7 - зуммер внутренней предупредительной сигнализации; 8 - лампы наружной сигнализации скоростного режима; 9 - герметичные контакты (герконы); б) - для ДВС с впрыском топлива: 10 - шток электромагнита; 11 - возвратная пружина; 12 - узкий топливопровод; 13 - топливная камера; 14 - широкий топливопровод; 15 - регулятор подачи топлива
Оба варианта предлагаемой конструкции могут быть оснащены насадкой, к патрубкам которой подсоединяются несгораемые шланги, с помощью которых (одновременно с разогревом двигателя) можно подогреть аккумулятор, впускной патрубок, карбюратор и др.
Для обоснования основных рабочих параметров подогревателей определялась тепловая мощность, передаваемая от греющего теплоносителя (продуктов сгорания газа) к нагреваемому (тосолу) через поверхность нагрева теплообменного аппарата: (10)
где и - массовые расходы продуктов сгорания (газа) и тосола, , - высшая теплота сгорания газовой смеси, (), - поверхностный КПД теплообменного аппарата, доли ед. или % (0,85), - изобарная массовая теплоемкость тосола, (2,9), и - конечная и начальная температуры тосола, ( +20 и -30 соответственно).
Рисунок 7 - Принципиальная схема газового инфракрасного предпускового подогревателя ДВС: 1 - фигурный патрубок; 2 - гайка; 3 - уплотнительная шайба; 4 - корпус подогревателя; 5 - крышка подогревателя; 6 - патрубок горячего воздуха; 7 - шарнир крышки подогревателя; 8 - сетка инфракрасной горелки; 9 - кнопка пьезоподжига; 10 - штуцер для соединения с газовым редуктором; 11 - керамический нагревательный элемент; 12 - обратный клапан |
Рисунок 8 - График зависимости температуры тосола t,С от длины нагреваемой поверхности фигурного патрубка нагревателя L,м |
В результате расчетов был построен график зависимости температуры тосола tС от длины нагреваемой поверхности фигурного патрубка нагревателя L,м (рисунок 8). Полученные в ходе обоснования параметров предлагаемых устройств данные показывают, что их применение позволит существенно сократить время, затрачиваемое на предпусковой подогрев ДВС мобильных колесных машин, а значит - сократить время пребывания операторов в условиях низкой температуры окружающего воздуха, что благоприятно скажется на уменьшении числа производственно обусловленных заболеваний.
В четвертой главе Методика и результаты экспериментальных исследований
Рисунок 9 Ц Изменение площади контакта S шашек протектора с поверхностью дороги при различных давлениях воздуха P в шинах марки |
представлены методики и результаты экспериментальных исследований, проведенных с целью проверки основных теоретических положений, а также работоспособности и эффективности предлагаемых технических устройств.
Для оценки изменения площади контакта шины тракторного колеса при работе с весовым догружателем переменной массы были получены кривые по опытным величинам давления воздуха в шине и нагрузки на колесо (рисунок 9).
Анализ графика, представленного на рисунке 9, позволяет сделать вывод, что при увеличении весовой нагрузки на ведущие колеса, площадь контакта шин с опорной поверхностью увеличивается, улучшая тягово-сцепные качества трактора. Далее были получены экспериментальные зависимости коэффициента раздельного буксования от коэффициента сцепления ведущих колес трактора МТЗ-80 (рисунок 10).
Рисунок 10 ЦЭкспериментальные зависимости изменения коэффициента сцепления от коэффициента раздельного буксования : 1 - без догружателя сцепного веса; 2 - с догружателем сцепного веса |
Анализ экспериментальных зависимостей, представленных на рисунке 10, показывает, что при работе трактора МТЗ-80 с догружателем на поверхности глинистая целина мокрая буксование снижается на 9Е13 %.
Для оценки динамики движения транспортного потока на дорогах сельскохозяйственных районов Челябинской области проводились эксперименты по замерам фактических скоростей движения автомобилей (2008Е2010 гг.). Анализ этих данных выявил, что скоростной режим в 90-95% случаев не соблюдается. Данные таблицы 3 показывают, что скорость движения превышается в среднем на 10Е15%, а в отдельных случаях и до 50% от допустимой.
Таблица 3 ЦЭкспеприментальная оценка динамики транспортного потока в сельской местности | |||
Год наблюдения | Движение по дорогам сельских населенных пунктов (до 60 км/ч) | ||
2008 | 70Е81 | ||
2009 | 67Е77 | ||
2010 | 70Е79 | ||
Рисунок 11 - Аппроксимированные зависимости разницы скоростей движения машин от количества совершенных ДТП: 1 - при превышении скоростного режима в населенном пункте (от 60 км/ч); 2 - при превышении скоростного режима вне населенного пункта (от 90 км/ч) | |||
Анализ статистических данных ГИБДД УВД за 2006Е2010 гг. по сельскохозяйственным районам Челябинской области (населенным пунктам) и дорогам показывает, что при разности скоростей машин от 10 до 20 км/ч (от допустимой скорости движения до 60 км/ч, рисунок 11, кривая 1) количество ДТП достигает 15-18%, а вне населенных пунктов (кривая 2) (допустимая скорость движения до 90 км/ч) количество ДТП значительно снижается и составляет около 12%. Это можно объяснить плотностью транспортного потока в населенных пунктах и дистанцией между машинами. Для подтверждения работоспособности предложенного автоматического устройства ограничения скорости проводились лабораторные испытания автомобиля ВАЗ 2106 (рисунок 12). Испытания проводились при вывешивании ведущих колес автомобиля ВАЗ 2106 и их разгоном до допустимой скорости (до 60 км/ч). Основным критерием в проведении серии данных опытов служило время срабатывания всех элементов предлагаемого устройства:
, (11)
Рисунок 12 - Приборы автомобиля ВАЗ 2106, оборудованного автоматическим устройством ограничения допустимого скоростного режима: 1 - герметичные контакты на спидометре и стрелка спидометра с магнитом; 2 - блок световой и звуковой сигнализации |
где - время срабатывания герметичных контактов, с (=0,025); - время обработки сигнала блоком управления, с (=0,035); - время срабатывания реле в цепи катушки зажигания, с (=0,2).
Рисунок 13 - Экспериментальные зависимости времени нагрева тосола от температуры наружного воздуха Tнар: 1 - без подогревателя; 2 - с подогревателем |
Полученные значения времени срабатывания устройства определяют его достаточно эффективное применение для ограничения допустимой скорости движения.
Испытания устройства предпускового подогрева ДВС проводились на автомобиле УАЗ 2206. Эксперименты представляли собой сравнение нескольких циклов холодного запуска непрогретой машины без предложенного устройства и с ним в течение трех рабочих дней (при температуре -24,8Е-32,5С). Экспериментально установлено (рисунок 13), что при использовании подогревателя время запуска ДВС значительно сокращается.
В пятой главе Технико-экономическая оценка результатов исследования приведены данные по эффективности внедрения устройств, улучшающих тягово-сцепные качества мобильных колесных машин. Годовой экономический эффект от их внедрения составил около 100 тыс. руб. на одну машину. Годовой экономический эффект от улучшения условий труда - порядка 90 тыс. руб. на единицу техники. Величина ежемесячной экономии от снижения ДТП за расчетный период оценивается в 59 тыс. руб.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ статистических данных показывает, что в системе АПК РФ около 40% погибших работников составляют трактористы-машинисты колесных машин, что приводит к существенному снижению эффективности и безопасности выполнения сельскохозяйственных операций. При этом на АПК приходится около 10 % всех ежегодно регистрируемых в РФ профессиональных заболеваний. Исследования показали, что превышение скорости движения от установленных приводит к увеличении опасности травмирования в среднем на 25Е30%.
2. Предложенный показатель эффективности внедряемых мероприятий по охране труда Мот, позволит оценить и выбрать наиболее значимые мероприятия для улучшения условий и безопасности труда операторов колесных машин. Внедрение мероприятий, выбранных с помощью показателя Мот, позволит снизить степень вредности класса условий труда в среднем на 1Е2 единицы.
3. Разработанный комплексный показатель опасности травмирования оператора в кабине колесной машины Kо позволяет прогнозировать степень тяжести травмирования оператора с учетом основных факторов травмирования.
4. Предложенные нами устройства догружателей сцепного веса для колесного трактора рекомендуется использовать на колесных тракторах типа МТЗ-80, что позволит снизить буксование колесных движителей на 9Е13%.
5. Уточненная математическая модель изменения площади контакта шины колеса позволяет определить требуемое расстояние перемещения весового догружателя в зависимости от веса, приходящегося на ведущие колеса машины и смещения координаты центра тяжести в пределах, что позволяет обеспечить догрузку ведущих колес от 73 до 267 кг без учета основной нагрузки на колеса от массы самого трактора.
6. Применение автоматического устройства ограничения скорости движения колесных машин обеспечит снижение количества ДТП в среднем на 18Е20%.
7. Предложенные устройства для предпускового подогрева ДВС рекомендуется использовать для регионов с относительно длительным холодным периодом года. Это позволяет улучшить условия труда и снизить производственно обусловленную заболеваемость операторов путём сокращения времени предпускового подогрева на 35Е50%.
8. Расчет экономической эффективности результатов исследований показал, что годовой экономический эффект от внедрения устройств, улучшающих тягово-сцепные качества мобильных колесных машин, составит около 100 тыс. руб. на одну машину. Экономический эффект от улучшения условий труда - порядка 90 тыс. руб. на единицу техники. Величина ежемесячной экономии от снижения ДТП за расчетный период оценивается в 59 тыс. руб.
Основные положения диссертации опубликованы:
в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
- Калугин, А.А. [и др.] Газовый предпусковой подогреватель ДВС [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, В.М. Усков и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М., 2010 - №9 - С. 24-26.
- Калугин, А.А. Гидравлическая система для повышения тягово-сцепных качеств колесных сельскохозяйственных тракторов [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, И.Н. Старунова // Тракторы и сельхозмашины - М., 2010, №9 - С. 52-54.
- Калугин, А.А. [и др.] Автоматическое устройство принудительного ограничения скорости движения АТС [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, А.В. Зайнишев и др. // Автомобильная промышленность. - М., 2011, №1 - С. 23-25.
- Калугин, А.А. [и др.] Газовый инфракрасный предпусковой подогреватель для ДВС [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, В.М. Усков // Автомобильная промышленность. - М., 2011, №2 - С. 29-31.
- Калугин, А.А. [и др.] Весовой догружатель - средство повышения тягово-сцепных качеств автотракторной колесной техники [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, Г.А. Ларионова и др. // Тракторы и сельхозмашины. - М., 2011, №2 - С. 33-35.
- Калугин, А.А. [и др.] Рабочие параметры весового догружателя колесного трактора [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, И.Н. Старунова и др. // Тракторы и сельхозмашины. - М., 2011, №4 - С. 27-28.
- Калугин, А.А. [и др.] Математическое моделирование процесса деформации шины колесного трактора, оборудованного весовым догружателем переменной массы [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, О.Е. Акулич и др. // Тракторы и сельхозмашины. - М., 2011, №6 - С. 27-28.
- Калугин, А.А. [и др.] Догружатель ведущих колес трактора [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, Ю.Б. Четыркин и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М., 2011, №7 - С. 22-23.
- Калугин, А.А. Методика оценки травмирования операторов мобильных колесных машин [Текст] / А.А. Калугин, Н.С. Сергеев // Достижения науки и техники АПК. - М., 2011, №7 - С. 29-32.
Авторские свидетельства, патенты
- Пат. 108739 Российская Федерация, МПК7 B 60 B 39/00, B 62 D 37/04. Устройство для улучшения устойчивости и тягово-сцепных качеств транспортных средств [Текст] / Калугин А.А., Горшков Ю.Г., Лещенко Е.А.; заявитель и патентообладатель Челябинская государственная агроинженерная академия. - № 108739; заявл. 13.04.2011; опубл. 27.09.2011 Бюл. № 27. 2 с.: ил.
- Пат. 110357 Российская Федерация, МПК7 B 62 D 37/04. Устройство для улучшения устойчивости и тягово-сцепных качеств транспортных средств [Текст] / Калугин А.А., Горшков Ю.Г., Лещенко Е.А и др..; заявитель и патентообладатель Челябинская государственная агроинженерная академия. - № 110357;, заявл. 07.07.2011; опубл. 20.11.2011 Бюл. № 32. 2 с.: ил.
- Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2011113943/06(020653), Устройство для предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания [Текст] / Калугин А.А., Горшков Ю.Г., Усков В.М.; заявитель и патентообладатель Челябинская государственная агроинженерная академия.
- Пат. 111486 Российская Федерация, МПК7 B 60 K 31/00. Установка ограничения допустимой скорости движения транспортного средства [Текст] / Калугин А.А., Горшков Ю.Г., Зайнишев А.В.; заявитель и патентообладатель Челябинская государственная агроинженерная академия. - № 111486; заявл. 07.07.2011; опубл. 20.12.2011 Бюл. № 35. 2 с.: ил.
в нерецензируемых изданиях
- Калугин, А.А. Оценка организационных и технических мероприятий по повышению безопасности операторов мобильных колесных машин [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, А.В. Богданов // Охрана труда и техника безопасности в сельском хозяйстве. - М., 2011, №2 - С. 43-45.
- Калугин, А.А. Повышение эффективности использования колесных тракторных агрегатов в технологических процессах сельскохозяйственного производства [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, И.Н. Старунова // Сборник материалов XLIX международнойнауч.-техн. конференции Достижения науки - агропромышленному производству, - Челябинск - ЧГАА, - 2010, ч. 3 - С. 106-112.
- Калугин, А.А. Многофункциональный газовый предпусковой подогреватель [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, В.М. Усков, Е.В. Касымова // Экология. Риск. Безопасность, сборник материалов Международной научно-практической конференции, т. 2, Курган - 2010 - С. 4-6.
- Калугин, А.А. Улучшение условий труда операторов и повышение эффективности работы колесных тракторов за счет автоматических устройств-догружателей [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, А.В. Зайнишев, Е.И. Бердов, Е.А. Лещенко // Вестник ЧГАА, т. 57, Челябинск - 2010 - С. 41-45.
- Калугин, А.А. Обоснование параметров работы автоматического устройства для предотвращения буксования и опрокидывания транспортно-тракторного агрегата [Текст] / А.А. Калугин, Ю.Г. Горшков, Е.А. Лещенко // Сборник материалов L международной научно-технической конференции Достижения науки - агропромышленному производству. - Челябинск: ЧГАА, 2011. - Ч. VI. - 203 с.
- Калугин, А.А. Обоснование эффективности колесного трактора с автоматическим перемещением массы догружателя [Текст] / А.А. Калугин // Безопасность жизнедеятельности глазами молодежи: сборник материалов II-й Всероссийской студенческой конференции (с международным участием). - Челябинск: ЮУрГУ, 2011. - С. 182-186.
- Калугин, А.А. Анализ движения колесного трактора с догружателем при работе на склонах [Текст] / А.А. Калугин, Е.А. Лещенко // Безопасность жизнедеятельности глазами молодежи: сборник материалов II-й Всероссийской студенческой конференции (с международным участием). - Челябинск: ЮУрГУ, 2011. - С. 177-182.
Калугин Антон Александрович
Улучшение условий И безопасности ТРУДА
операторов колесных машин
в сельскохозяйственноМ производствЕ
за счет организационных
и технических мероприятий
Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
____________________________________________________________
Отпечатано в Челябинской государственной агроинженерной академии
Подписано в печать л11 апреля 2012 г.
Формат 60x84/16
Объем 1,0 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз. Заказ № 77
РИО ЧГАА. 454080, Челябинск,
пр. Ленина, 75, УОП ЧГАА.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям