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:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Повышение безопасности и совершенствование оценки условий труда операторов мобильных колесных машин в агропромышленном производстве

-- [ Страница 3 ] --

при . (10)

Обеспечить КБ = 1 довольно сложно. Поэтому для операторов мобильных средств достаточно иметь высокий (КБ = 2) или средний (КБ = 3) уровни безопасности. Низкий уровень (КБ = 4) нежелателен, и совершенно недопустим КБ = 5. Для уменьшения значения КБ можно воспользоваться предлагаемой схемой (рисунок 4). Из нее видно, какие элементы условий труда влияют на снижение баллов А, В и С, а значит на повышение безопасности оператора.

Аналогичная ситуация с оценочным показателем КУТи. Нужно напомнить, что в соответствие с Руководством Р 2.2.2006-05

классы условий труда из-

меняются от 1 до 4. При-

чем первому классу соответствуют оптимальные условия труда. Тогда

КУТи 1 при ВУТсн 0. (11)

Иными словами, при улучшении условий труда (КУТи 1) снижается производственно обусловленная заболеваемость ВУТсн.

Исходя из выражений (10) и (11) показатели КБ и КУТи эквивалентны между собой, а наиболее безопасные условия труда будут наблюдаться при

(12)

Поэтому снижение баллов А, В и С (рисунок 4) также уменьшит КУТи.

Таким образом, подсчет КБ и КУТи по системам (3) и (9) вместе с анализом схемы (рисунок 4) позволит определить наиболее «слабые места» в системе Ч-М-С для последующей реализации мероприятий по охране труда. При оценке эффективности этих мероприятий наиболее безопасные условия труда будут при значениях КБ и КУТи, близких к единице, что видно из условий (10), (11) и (12). Ряд организационных и технических мероприятий рассматривается далее.

Алгоритм проведения предлагаемых организационных мероприятий по повышению уровня безопасности операторов за счет их рационального распределения по мобильным машинам представлен в таблице 6.

Таблица 6 – Алгоритм рационального распределения операторов по машинам

Вид мероприятия Примечания
Проведение аттестации рабочих мест с целью определения класса условий труда КУТ и класса травмобезопасности КТ В соответствие с действующим Порядком проведения аттестации рабочих мест по условиям труда
Определение баллов В и С на основе КУТ и КТ По таблицам 2 и 3
Определение уровня квалификации (классности) оператора (КЛ) По характеристикам уровня квалификации операторов
Определение баллов А на основе КЛ По таблице 1
Расчет класса безопасности КБ на основе баллов А, В и С По системе (3)
Выделение машин, где КБ = 5, и запрет их дальнейшей эксплуатации При КБ = 5 машины не участвуют в дальнейших расчетах до устранения (частичного устранения) вредных и опасных факторов
Выделение машин, где КБ = 4, с целью повышения уровня безопасности При КБ = 4 возможно устранение вредных и опасных производственных факторов и (или) закрепление за машинами операторов с более высокой квалификацией
Рациональное распределение операторов по машинам с целью получения КБ = 1…3 Перерасчет разных вариантов распределения операторов по машинам по системе (3)


Когда мероприятия охватывают несколько машин, то для подтверждения их эффективности можно воспользоваться средними значениями КБ. Если после внедрения мероприятий средняя величина класса безопасности будет меньше средней величины класса безопасности до их внедрения , то можно считать мероприятия эффективными

(14)

где , – класс безопасности i-го работника до и после внедрения мероприятий по охране труда; n – количество работников.

Кроме организационных важную роль играют и технические мероприятия. Основной причиной для разработки систем активной безопасности послужило большое количество ДТП, связанных с низким сцеплением шин с дорогой. Эксплуатируемые в АПП колесные машины, как правило, не оснащены этими системами, хотя более 50 % ДТП случается в сельской местности. Поэтому проблема повышения сцепления шин с опорной поверхностью в АПП весьма актуальна. В связи с этим, ряд предлагаемых технических устройств направлен на повышение сцепных качеств колесных машин с опорной поверхностью, прежде всего, в наиболее экстремальных условиях, встречающихся в переходные и холодный периоды года.

Установка ошипованных шин в зимний период не всегда оправдана, так как они увеличивают тормозной путь на очищенных от снега усовершенствованных дорогах. Со временем часть шипов выпадает из протектора. Шины с шипами портят дорожное покрытие и повышают уровень шума в кабине, ухудшая условия труда операторов. Абразивный износ шипов снижает их сцепные свойства.

Однако хорошее сцепление шин с дорогой позволяет повысить тормозные качества и снизить буксование ведущих колес. Буксование, в свою очередь, приводит к повышению тяжести и напряженности труда (увеличение числа стереотипных движений, потока воспринимаемой информации, усложнение ее оценки и др.). В итоге ухудшается самочувствие оператора, возрастает его утомление, снижается работоспособность. Буксование может привести к заносу, нарушая устойчивость движения машины. Все это повышает вероятность возникновения ДТП.

Таким образом, улучшение сцепления шин с дорогой приведет к снижению буксования колес, оказывая положительное влияние на условия труда (баллы С) и травмобезопасность (баллы В), уменьшая ВУТсн. Поэтому на основе выражений (10) и (11) можно записать условие повышения безопасности оператора

(15)

где о – обобщенный коэффициент буксования колесной машины.

Как видно из условия (15), снижение буксования (о) имеет важное значение, так как уменьшает величины оценочных показателей (КБ и КУТи) операторов колесных мобильных машин агропромышленного производства.

Буксование ведущих колес может быть совместным и раздельным. Для снижения раздельного буксования используют самоблокирующиеся межколесные дифференциалы. Но они не нашли широкого применения в АПП, так как имеют довольно высокую стоимость и не всегда обеспечивают полную блокировку колес.

Повышение сцепления шин с дорожным покрытием возможно путем разбрасывания сыпучего материала (щебень, мелкий гравий и др.) на скользкую поверхность. На городские дороги и трассы его разбрасывают спецмашины. Но в сельской местности ввиду малой интенсивности движения они практически не используются. Поэтому в условиях АПП имеет смысл устанавливать устройства для разбрасывания сыпучих материалов непосредственно на эксплуатируемые машины.

В связи с этим, предлагается устройство для улучшения сцепных и тормозных качеств буксующих колес на скользких несущих поверхностях (устройство для разбрасывания сыпучих материалов). Для его функционирования применяется известный сравнитель угловых ускорений. Он учитывает наиболее встречающееся раздельное буксование, связанное с наличием межколесного дифференциала.

При попадании колеса на скользкий участок пути оно начинает буксовать. Если его угловое ускорение 10…25 с-2, то сравнитель угловых ускорений вклю

чает электродвигатель устройства для разбрасывания сыпучих материалов, который приводит в действие вал с крыльчаткой (рисунок 5). Сыпучий материал подхватывается лопатками крыльчатки и вылетает через направляющий желоб под буксующее колесо. Сцепление шины с дорогой увеличивается, и угловое ускорение колеса уменьшается. При < 10…25 с-2 электродвигатель отключается, и подача сыпучего материала прекращается.

Попадание частицы сыпучего материала под буксующее колесо зависит от начальной скорости полета частицы Vн, задаваемой лопаткой крыльчатки. Для ее определения рассмотрим основные силы, действующие на частицу (рисунок 5):

  • сила, действующая от лопатки разбрасывающего устройства Fл

Fл = m a, (16)

где m – масса частицы сыпучего материала, кг; а – ускорение частицы, м/с2;

  • сила тяжести Fт

Fт = m g, (17)

где g – ускорение свободного падения, м/с2;

  • сила сопротивления воздушной среды Fw

Fw = kр Vн2, (18)

где kр – коэффициент пропорциональности, Н с2/м2.

Рассмотрим проекцию сил, действующих на частицу, на ось ОY

Fw sin –Fл sin – Fт = 0, (19)

где – угол между линией полета частицы и поверхностью дороги (максимальный угол между направляющим желобом и горизонталью), град.

После преобразований с учетом выражений (16…19), а также средней величины угла наклона направляющего желоба /2, получим

(20)

где Н – расстояние между точкой отрыва частицы от лопатки крыльчатки до поверхности дороги, м; S – расстояние по горизонтали между точкой отрыва частицы от лопатки и точкой ее приземления на дорогу перед надвигающимся колесом, м.

Значение Vн необходимо знать для расчета диаметра, скорости вращения крыльчатки и других параметров устройства. При выводе выражения (20) были сделаны допущения. Они, наряду с аэродинамическими характеристиками частицы, учитываются коэффициентом kр, который можно найти экспериментально.

В диссертационной работе также рассматривается аналогичное устройство с приводом вала крыльчатки от ведущего колеса.

Таким образом, предложенные автоматические устройства для разбрасывания сыпучих материалов позволяют повысить тягово-сцепные и тормозные свойства в условиях скользких несущих поверхностей, ограничить буксование ведущих колес мобильных машин, улучшить устойчивость прямолинейного движения, уменьшить тяжесть и напряженность трудового процесса. Нужно отметить, что на устройство получен патент на изобретение № 2332308.

Повысить уровень безопасности операторов мобильных машин можно и применением антиблокировочных систем (АБС), не допускающих блокировку колес при торможении. Особенно на скользких дорогах блокированное колесо может привести к заносу и опрокидыванию транспортного средства. Существующие АБС, как правило, имеют достаточно мощный компьютер и относительно высокую стоимость, что делает проблематичным их использование в АПП. Хотя в сельской местности применение АБС весьма актуально по причине частого движения машин по бездорожью и довольно редкой чистки дорог зимой от снега и наледи.

Работа АБС прежде всего направлена на повышение устойчивости при торможении (снижение числа ДТП). Это оказывает положительное влияние на травмобезопасность (баллы В), уменьшая ВУТсн. Тогда на основе выражений (10) и (11) можно записать условие повышения безопасности операторов

(21)

где Аотнi = Аабсi/Асмтi – относительное смещение i-ой оси колесной машины при работе АБС; Аабсi, Асмтi – смещение центра i-ой оси машины от заданного направления движения при торможении, соответственно, с АБС и без АБС, м.

Как видно из условия (21), снижение заноса осей при торможении с АБС (Аотнi 0) имеет важное значение, так как уменьшает величины оценочных показателей (КБ и КУТи) операторов колесных машин агропромышленного производства.

Для снижения заноса заблокированное при торможении колесо необходимо разблокировать. С этой целью в диссертации предлагается относительно простая АБС, не требующая бортового компьютера, что позволяет применять ее в условиях АПП даже на эксплуатируемой технике. Данная АБС работает «по блокировке» колеса. Поэтому наилучшие показатели, как и у АБС, работающей «по замедлению» колеса, будут наблюдаться на поверхностях с низким сцеплением. Но алгоритмы работы «по блокировке» и «по замедлению» в некоторых случаях приводят к сбоям при движении по неровным дорогам и являются причиной ошибок в работе АБС.





Поэтому предлагается второй вариант АБС с более предпочтительным алгоритмом работы – «по проскальзыванию» колеса (рисунок 6). В ней рассчитываются текущие значения коэффициента скольжения s и сравниваются с его предельным значением sпр, соответствующим максимальному коэффициенту сцепления. Если при торможении колеса превышается величина sпр, то логическое устройство подает напряжение на электроклапан, который открывает доступ тормозной жидкости в расширительную камеру (рисунок 7). Давление жидкости в тормозном цилиндре начинает падать, и колесо растормаживается, не дожидаясь полной блокировки. Когда коэффициент скольжения становится меньше sпр, то электроклапан обесточивается. Давление жидкости в тормозном цилиндре повышается. Если снова будет превышено значение sпр, то указанный цикл повторится. Это обеспечивает устойчивость движения и тормозную эффективность колесных машин даже в сложных и переменных условиях. Поэтому работающая «по проскальзыванию» АБС в большей степени подходит для условий сельского хозяйства.

Рисунок 7 – Принципиальная схема АБС:
1 – тормозной барабан; 2 – тормозная колодка; 3 – стяжная пружина; 4 – противопыльный колпачок; 5 – рабочий тормозной цилиндр колеса; 6 – щит;7 – трубопроводы; 8 – корпус электроклапана; 9 – катушка электроклапана; 10 – пружина электроклапана; 11 – сердечник соленоида; 12 – манжета; 13 – поршень;
14 – пружина; 15 – расширительная камера;
16 – обратный клапан; 17 – пружина клапана; 18 –отверстие для сброса жидкости; 19 – отверстие для подачи жидкости

Поступающие в логическое устройство АБС сигнал с педали тормоза обозначим через Х, от датчика действительной скорости – через Х1 (рисунок 6). Сигнал с логического устройства, подаваемый на электроклапан АБС, обозначим как Y.

При отсутствии усилия на педали тормоза (при движении или покое колесной машины) сигнал Х = 0. В этом случае сигнал Y = 0 (электроклапан обесточен). Если машина движется (Х1 = 1) и осуществляется торможение (Х = 1), то логическое устройство обрабатывает сигналы с датчиков действительной скорости движения машины и оборотов колеса для определения коэффициента скольжения s. Когда значение s начинает превышать предельную величину sпр, то логическое устройство подает напряжение на электроклапан (Y = 1). При растормаживании колеса значение s становится меньше величины sпр, и подача напряжения на электроклапан прекращается (Y = 0). Когда машина останавливается (Х1 = 0), но усилие на педали тормоза остается (Х = 1), то логическое устройство также не подает напряжение (Y = 0). С учетом этого запишем совокупность условий работы логического устройства АБС

(22)

Для определения величины s воспользуемся известными формулами

(23)

где Vsi – скорость скольжения i-го колеса, м/с; Vд – действительная скорость движения машины, м/с; Vкi – линейная скорость элементов беговой дорожки шины i-го колеса в зоне контакта шины с дорогой, м/с.

Vкi = кirкi, (24)

где кi– скорость вращения i-го колеса, 1/с; rкi– радиус качения i-го колеса, м.

Из равенства (23) определим величину Vкi

Vкi = Vд(1 – s). (25)

Исходя из формулы (25) и заменяя величину s на sпр, можно записать

если Vкi < Vд(1 – sпр), то Y = 1. (26)

На основе выражения (26) представлены зоны торможения с АБС и без АБС при sпр = 0,2, что для большинства скользких поверхностей соответствует максимальному коэффициенту сцепления (рисунок 8).

Совместное решение выражений (22) и (23) и (24) позволит обосновать работу АБС при заданном значении sпр

Обоснование работы АБС (27) позволит обеспечить максимальные тормозные усилия без блокировки колеса. Совокупность условий (27) можно использовать и для АБС, работающей «по блокировке» колеса. Установка АБС на новые и эксплуатируемые мобильные машины в АПП будет способствовать сохранению их устойчивости при торможении и, следовательно, снижению числа ДТП при выполнении технологических процессов.

Условия труда операторов зависят и от других факторов, к одним из которых относится температура поверхностей tпов. В основном оператор контактирует с поверхностями кресла и пола кабины. В холодный период года их температура может быть ниже требуемой и даже отрицательная, а условия труда признаны как вредные (баллы С). Теплообмен с такими поверхностями приводит к охлаждению тела человека, повышая значение ВУТсн. Тогда на основе выражений (10) и (11) запишем условие снижения КБ и КУТи за счет поддержания оптимальных температур tопт поверхностей

(28)

Как видно из условия (28), обеспечение требуемых температур поверхностей в кабинах имеет важное значение, так как уменьшает величины оценочных показателей (КБ и КУТи) операторов колесных мобильных машин в АПП.

Обеспечить требуемые температуры можно с помощью электронагревательных устройств (накидок на поверхности). Проведенные нами эксперименты показали, что существующие устройства, как правило, не обеспечивают нормируемые температуры (даже при наличии регуляторов). Например, температура поверхности в месте контакта человека и сиденья (рисунок 9) на седьмой минуте нагрева превысила максимально допустимую величину (26 °С), а на двенадцатой – 30 °С. Причем интенсивности нагрева поверхностей сиденья, спинки кресла и пола кабины различные.

Поэтому предложено нагревательное устройство электрического типа для сиденья и спинки кресла кабины (патент на полезную модель № 74222), включающее в себя две нагревательные части: для сиденья и спинки кресла. При этом каждая часть имеет свой регулятор температуры поверхности, обеспечивающий автономное питание от электрической системы мобильной машины (рисунок 10).

Предложен и более совершенный регулятор температуры поверхностей (патент на полезную модель № 74223). Он содержит (рисунок 11) датчик температуры, прикрепленный к центру поверхности нагревательного устройства и подключенный к логическому устройству, которое соединяется с управляющим элементом, включающим или выключающим питание от электрической системы мобильной машины. По достижению верхнего предела tвп температуры питание отключается, при падении до нижнего предела tнп – включается.

Тогда можно записать условие работы предложенного регулятора

(29)



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:










 
© 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.