Введение к работе
Актуальность работы. Последнее десятилетие характеризуется резким возрастанием добычи полезных ископаемых на Северо-Востоке СССР. В этом регионе сосредоточено три четверти природно-сырье-вых ресурсов страны.
Высокая стоимость труда и обустройства в значительной степени влияют на формирование технической политики на Крайнем Севере, главным направлением которой становится техническое перевооружение горнодобывающих отраслей на основе внедрения машин большой единичной мощности.
К числу наиболее распространенных типов землеройно-транс-портных машин и технологического транспорта в горнодобывающих отраслях Крайнего Севера относятся мощные бульдозерно-рыхлитель-ные агрегаты на базе промышленных тракторов (бульдозеры-рыхлители) и большегрузные карьерные автосамосвалы (далее они' объединены условным наименованием "карьерные машины"). Их эксплуатация на Крайнем Севера имеет свои особенности, связанные с суровыми климатическими условиями с минимумами температуры до -60С и годовыми амплитудами 70-90С, а также с распространением вечно-мерзлых грунтов, прочностные характеристики и абраэивность которых соответственно в 3-5 и 70-200 раз выше, чем немерзлых,и возрастают с понижением температуры. Воздействие специфических климатических факторов приводит к 2-3 кратному увеличению числа отказов машин, высокая прочность и абраэивность разрабатываемых мерзлых грунтов определяют повышенные динамические нагрузки и интенсивное изнашивание деталей ходовой части и навесного оборудования, а изменения прочностных характеристик мерзлых грунтов в процессе сезонного оттаивания приводит к снижению несущей способности оснований карьерных дорог и нарушению ровности дорогяой поверхности.
Рост энергонасыщенности применяемых карьерных машин на фоне специфических факторов эксплуатации обуславливают возрастание вибрационной активности машин и, как следствие, вибрационной нагрузки на операторов, приводящей к преждевременному утомлению и снижению работоспособности операторов, к росту числа общих и профессиональных заболеваний, среди которых вибрационная болезнь занимает ведущее место на горнодобывающих предприятиях Крайнего Севера и в несколько раз превышает средний уровень заболеваемос-
2.
ти по FCSCP.
В связи с отим, обеспечение вибробезопасных условий труда (вибробезопаскости) операторов карьерных машин Крайнего Севера следует рассматривать как один из вааных аспектов социально-экономического развития северного региона страны, способствующего сохранению здоровья значительного трудового контингента, рациональному использованию высококвалифицированных трудовых ресурсов и повышению эффективности применения уникальной горной техники.
Обеспечение вибробезопасности в настоящее время базируется на требованиях нормативно-технической документации,-сформулированных, главным образом, на уровне общетехнических и организационно-методических положений. Их практическая реализация применительно к карьерным машинам Крайнего Севера требует исследования закономерностей формирования вибрационной нагрузки под влиянием многообразия эксплуатационных и технологических особенностей; развития и конкретизации вопросов практического осуществления службами охраны труда предприятий представительного и систематического контроля вибрации; разработки наиболее эффективных и совериенствования применяемых средств и способов обеспечения вибробеэопасности.
На решение этих задач направлено задание 04.01 Программы работ на 1985-1990 гг. по решению научно-технической проблеш в области охраны труда 0.74.08 ГКНТ и ВЦСПС, в рамках которой выполнялась и данная работа.
Целью работы является разработка и совершенствование методов, средств и способов обеспечения вибробезопасных условий труда операторов мощных карьерных машин, эксплуатируемых на Крайнем Севере.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
. исследовать характер вибрационных процессов и оценить вибрационную нагрузку на операторов основных типов карьерных машин с учетом многообразия их применения на ведущих горнодобывающих предприятиях Крайнего Севера;
установить закономерности формирования повышенных уровней
вибрации на карьерных машинах с учетом специфики условий эксплуатации на Крайнем Севере и разработать на их основе рекомендации по проведению организационно-технических мероприятий,
позволяющих снизить вибрационную нагрузку на операторов;
изучить и обосновать возможность применения при контроле вибрации карьерных машин в условиях эксплуатации: метода интегральной оценки и разработать порядок его проведения службами охраны труда предприятий;
исследовать особенности работы виброэаиитных сидений в условиях реального вибрационного возбуждения и. разработать рекомендации по повышении их эффективности;
установить зависимость вибрации на рабочем месте оператора от характеристик неровностей микропрофилей карьерных дорог Крайнего Севера и разработать на ее осноеє процедуру оценки состояния дорожной поверхности по результатам вибрационных измерений.
Научная новизна работы состоит в следующем:
установлены зависимости и получены количественные оценки влияния на уровни вабрации группы факторов и показателей, характеризующих специфические особенности использования карьерных машин в условиях Крайнего Севера;
экспериментально установлено для представительных групп карьерных малин соответствие результатоа оценки виброопасности рабочих мест, выполненной интегральным методом, в сравнении с методом спектрального анализа, и определены коэффициенты, характеризующие соотношение вертикальной и горизонтальных составляющих вибрации;
определены граничные значения корректированных виброускорений, ниже которых происходит блокирование подвесок применяемых виброзащитных сидений операторов;
установлена теоретическая зависимость вибрации на рабочем месте оператора от параметров неровностей микропрофиля карьерной дороги и характеристик транспортной машины.
На защиту выносятся;
результаты экспериментальных исследований вибрации на основных типах мощных бульдозероа-рыхлителей и карьерных азтосамосва-лоа особо большой грузоподъемности, характеризующие особенности вибрационных процессов на рабочих местах и определяющие вибрационную нагрузку на операторов при типичных и наиболее неблагоприятных режимах воздействия, которые позволяют конкретизировать требования к вибробезопасности операторов и установить наиболее эффективные направления совершенствования средств и способов их обеспечения;
зависимости, связывающие формирование повышенных уровней вибрации на рабочих местах с эксплуатационно-техническими показателями карьерных машин и технологическими особенностями их. работы, с квалификационными показателями операторов, с климатическими и горно-геологическими факторами условий эксплуатации, позволяющие рекомендовать для служб предприятий проведение организационно-технических мероприятий по снижению вибронагруженности операторов;
методики эксплуатационного контроля вибрации бульдозеров-рыхлителей и карьерных автосамосвалов для служб охраны труда предприятий, позволяющие получать объективную и систематическую информацию о состоянии условий труда операторов по фактору вибрации;
результаты исследований особенностей работы подвесок виброзащитных сидений, позволяющие установить направления их совершенствования и рекомендовать проведение в условиях эксплуатации мероприятий, препятствующих снижению виброзащитных свойств сидений;
результаты установленной взаимосвязи между колебаниями карьерных автосамосвалов и характеристиками микропрофилей карьерных дорог, позволяющие рекомендовать для дорожно-экспдуатационных служб предприятий оценку ровности дорожной поверхности по результатам вибрационных измерений с целью принятия решения о необходимости проведения ремонтных работ.
Практическая значимость работы заключается:
в разработке методов эксплуатационного контроля вибрации основных групп карьерных машин Крайнего Севера, обеспечивающих снижение трудоемкости его осуществления при необходимой достоверности и представительности получаемых оценок вибрационной нагрузки операторов;
в разработке рекомендаций по обеспечению вибробезопасности операторов за счет проведения комплекса организационно-технических мероприятий, направленных на улучшение эксплуатации карьерных машин и применяемых виброзащиткых сидений и регулирование продол-, жительности воздействия вибрации на операторов;
в разработке процедуры оперативной оценки состояния карьерных дорог, обеспечивающей получение своевременной информации о необходимости проведения дорожно-эксплуатационными службами предприятий ремонтных работ дорожных участков и снижение виброактивности основного источника возбуждения колебаний карьерных автосамосвалов.
Материалы исследований положены в основу разработанных "Методических указаний по проведению контроля параметров вибрации рабочих мест водителей большегрузного карьерного автотранспорта" и "Методических указаний по проведении контроля параметров вибрации на рабочих местах мощных бульдозеров-рыхлителей, применяемых в условиях Крайнего Севера", используемых в практической работе служб охраны труда предприятий ЙО "Якутуголь" и ПО "Якутэо-лото"; использованы: при разработке дополнений в СНиП 3.06.02-85 "Автомобильные дороги"; при подготовке предложений по изменению ГОСТ 14892-69 "Машины, приборы и другие технические изделия,предназначенные для эксплуатации в районах с холодным климатом. Общие технические требования" и ОСТ 23.1.141-85 "Тракторы промышленные, предназначенные для эксплуатации в районах с холодным климатом. Общие технические требования"; при доработке конструкций виброзащитных сидений'для строительно-дорожных машин при освоении НПО "БНИИстройдормаш" их серийного выпуска; при приемочных- и эксплуатационных испытаниях отечественных и зарубежных бульдозеров-рыхлителей ДЗ-І29ХЛ, ДЗ-І4І, 3-Ю, B-9L , FD-50, D-375A-I.WTJ-600, Gat -834В и карьерных автосамосвалов БелАЗ 752II, HaiHpakI70D , проводимых в рамках межведомственных государственных комиссий совместно с ВНЙЙ-І Главалмаззолото и ПО "Якутуголь".
Методы исследований. Для решения поставленных задач принят комплекс методов, вклачающий: анализ к обобщение данных научно-технической литературы и материалов по эксплуатации карьерных машин; математическое моделирование с использованием корреляционного анализа; применение аналитических и экспериментальных методов исследования колебаний карьерных машин, определения статистических характеристик карьерных дорог и оценки эффективности виброзащитных сидений. Достоверность научных положений и выводов обоснована выбором представительных групп исследуемых объектов и типичных условий их использования, применением методов статистической обработки' результатов с использованием ЭЕМ EC-I045, СМ-4М и сходимостью расчетных показателей с фактическими данными.
Апробация работы состоялась на 2-ом Совещании Научного Комитета Международной комиссии по гигиене труда "Критерии оценки влияния общих вибраций на человека" (Москва, 1988 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс и охрана труда в-металлургической и горнодобывающей прсі/.ьк-ленности на Крайнем Севере" (Мончегорск, 1986 г.), на научно-
техническом семинаре "Улучшение экологических характеристик автомобилей и тракторов.- Проблемы снижения шума, вибрации и токсичности автомобилей" (Дмитров, 1989 г.), на У Республиканской конференции молодых ученых и специалистов "Техника Севера. Физические процессы и технология горного производства" (Якутск, 1984 г.), на семинарах лаборатории защиты от шума и вибрации ВЦНИИОТ ВЦСПС (Москва, 1986-69 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащего основные выводы, приложения. Работа изложена на 196 страницах машинописного'текста, имеет 25 рисунков, 24 таблицы, список литературы из 141 названия, приложение на 26 страницах.
