Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературных источников по условиям и безопасности труда испытателей вооружения
1.1. Общая характеристика тиров закрытого типа
1.2. Характеристика условий работ испытателей вооружения.. 14
1.3. Методы и средства обеспечения безопасности труда испытателей 17
1.3.1. Методы расчета промышленной вентиляции 20
1.3.2. Существующие методы анализа продуктов сгорания выстрела 25
1.3.3. Локальная импульсная вибрация и защита временем 27
1.4. Комплексная оценка условий труда испытателей вооружения 36
1.5. Постановка целей и задач исследования 40
ГЛАВА 2. Теоретические исследования условий оптимизации средств обеспечения безопасности испытателей вооружения 42
2.1. Исследование величины локальной импульсной вибрации в условиях испытаний
2.2. О создании способа и структуры оборудования для определения продуктов сгорания выстрела 45
2.3. Теоретические предпосылки исследования условий определения оптимального расхода местного вытяжного устройства 54
2.4. Повышение эффективности вытяжной вентиляции на основе математического моделирования загрязнения в огневой зоне тира 58
2.5. Выводы по второй главе 73
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования по влиянию отдачи и совершенствованию местной вытяжной вентиляции 74
3.1. Определение количественного состава продуктов сгорания выстрела
3.2. Экспериментальное исследование параметров местной вытяжной вентиляции 78
3.3. Экспериментальное исследование отдачи при стрельбе и 93
ее влияние на здоровье испытателей
3.4. Выводы по третьей главе 96
ГЛАВА 4. Обработка результатов и разработка рекомендаций по повышению безопасности труда испытателей 97
4.1. Разработка рекомендаций по рациональному режиму работы в условиях импульсной вибрации .
4.2. Оптимизация промышленной вентиляции при работах в условиях тиров закрытого типа 108
4.2.1. Совершенствование местной вытяжной вентиляции на рабочих местах испытателей
4.2.2. Методика расчета вентиляционного режима в нижней части огневой зоны 110
4.2.3. Оптимизация вентиляции в верхней части огневой зоны 112
4.3. Выводы по четвертой главе 121
Заключение 122
Список литературы
- Методы и средства обеспечения безопасности труда испытателей
- Теоретические предпосылки исследования условий определения оптимального расхода местного вытяжного устройства
- Экспериментальное исследование параметров местной вытяжной вентиляции
- Оптимизация промышленной вентиляции при работах в условиях тиров закрытого типа
Введение к работе
Актуальность темы исследований:
Целью трудового законодательства является создание благоприятных условий труда. Статья 21 Трудового кодекса Российской Федерации [97] говорит, что работник имеет право на рабочее место, соответствующее условиям, предусмотренными государственными стандартами по организации и безопасности труда и коллективным договором. С этой целью в последние годы проводится аттестация рабочих мест по условиям труда, включающая гигиеническую оценку существующих условий и характера труда, оценку травмобезопасности и обеспеченность работников средствами индивидуальной защиты. Аттестация рабочих мест является приоритетным направлением улучшения условий труда. При этом необходимо повышать экономическую эффективность производства за счет обеспечения благоприятных (безвредных) и безопасных условий труда. [38]
Испытатель вооружения - профессия, связанная с испытаниями спортивно-охотничьего оружия в специальных замкнутых помещениях - тирах. Одними из вредных факторов труда испытателей спортивно-охотничьего оружия является локальная импульсная вибрация (отдача), разрывы деталей оружия при испытании, комбинированное действие повышенного уровня шума, окиси углерода и аэрозолей свинца. В этом случае разработка и совершенствование теории по повышению эффективности средств и способов коллективной и индивидуальной защиты необходима для правильной организации труда. Фактически рабочее место испытателей вооружения является опасным для жизни работников и соответствует 4-му экстремальному классу условий труда.
При несовершенных технологиях одним из самых неблагоприятных факторов рабочей среды является выделение вредных веществ. В связи с этим необходимы научно-обоснованное конструирование и применение таких систем и средств коллективной защиты как вытяжная вентиляция. На этапе испытания
спортивно-охотничьего оружия происходит выделение вредных продуктов сгорания метательного состава, от величины образования которых по соответствующим нормативным документам проектируется вытяжная вентиляция в тирах закрытого типа [15]. Ее надлежащее проектирование представляет собой нерешенную проблему. При проектировании не учитывается вид вытяжной вентиляции (местная или общая). Изготовители порохов могут предоставить результаты сгорания порохов, полученные при его сжигании в манометрической или калориметрической бомбе или в каком-либо другом устройстве анализа. В реальности продукты сгорания включают в себя элементы горения капсюльного состава, технологической смазки деталей оружия, недогоревший порох, что приводит к выделению вредных веществ повышенной опасности по сравнению с данными изготовителей пороха. То есть вытяжная вентиляция проектируется неверно (на меньшие концентрации вредных веществ). В реальных условиях рабочие места испытателей вооружения отличаются спецификой выполнения работ, эргономическими параметрами рабочего места, аэродинамическим поведением пороховых газов при стрельбе. То есть конструкция местных вытяжных устройств должна быть строго индивидуальна на каждом рабочем месте. Аналогичная картина наблюдается и в случае общей вентиляции огневой зоны тиров.
Актуальность исследования обусловлена требованием Положения о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда [6] обеспечивать снижение вредных условий труда на производстве. Вышеизложенное определило цель и задачи работы.
Целью исследования является улучшение условий труда испытателей вооружения в тирах закрытого типа путем совершенствования средств обеспечения безопасности.
Диссертационная работа направлена на изучение степени влияния импульсной локальной вибрации (отдачи) на испытателей вооружения, создание методики по определению параметров механической вытяжной вентиляции в
тирах закрытого типа на основе более точных методов расчета, позволяющих нормализовать качество воздуха в объеме этих помещений.
Предмет исследования - влияние локальной импульсной вибрации, обоснование режима труда испытателей вооружения, методика оптимизации вытяжной вентиляции в тирах закрытого типа.
Научная проблема диссертационного исследования формулируется следующим образом: Разработка мероприятия защиты временем испытателей вооружения, методика оптимизации системы вытяжной вентиляции в тирах закрытого типа для обеспечения приемлемых условий труда в них.
Направления исследований
Оценка степени влияния импульсной локальной вибрации на руки работников при расположении изделия на поддерживающем устройстве, разработка рекомендаций по снижению ее влияния.
Поиск способов получения информации о количественном и качественном составе продуктов сгорания выстрела на основе анализа видов пробоот-борных устройств, применяющихся в промышленности.
Развитие теоретических положений по расчету параметров местной и общей механической вытяжной вентиляции в тирах закрытого типа.
Разработка оптимальных видов местных вытяжных устройств, а также мест расположения всасывающих воздуховодов в помещениях тиров, определение их оптимальной производительности на основе экспериментальных данных.
Предполагаемые методы исследования
Экспериментальные на основе математического планирования и регрессионного анализа, теоретические на основе изучения теории противооткатных устройств и существующих способов проектирования эффективной вентиляции в больших помещениях и на рабочих местах работников.
Работа состоит из четырех глав.
Первая глава посвящена аналитическому обзору нормативной литературы по организации работ и устройству тиров закрытого типа. Проводится комплексная оценка условий труда испытателей вооружения на основании результатов аттестации рабочих мест испытателей при личном участии автора. Установлено, что наиболее вредными и опасными являются такие факторы труда как загазованность, повышенный уровень локальной импульсной вибрации. Поэтому рассматривается влияние этих факторов на испытателей, ведется поиск информации по методам расчета общей и локализующей механической вытяжной вентиляции в сооружениях подобного и других типов. Рассматривается риск заболевания испытателей вибрационной болезнью.
Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям условий оптимизации средств обеспечения безопасности испытателей вооружения, методическому и аппаратурному обеспечению проводимых исследований. Установлено, что для организации вытяжной вентиляции в тирах закрытого типа необходимо рассматривать три зоны локализации загрязняющих воздух продуктов сгорания выстрела. Первая - зона дыхания стрелка, вторая - верхняя часть огневой зоны тира, третья - нижняя часть огневой зоны тира. Поскольку производительность расчета вытяжной вентиляции в большей степени зависит от интенсивности выделения вредных веществ, то необходимо определить полную величину продуктов сгорания выстрела. Из всего разнообразия методик определения загрязняющих веществ при различных технологических процессах наилучшим способом является отбор продуктов сгорания в специально спроектированную емкость. Последующее определение необходимо проводить с помощью стандартных методик количественного химического анализа. Результаты пробоотбора позволят выявить истинное содержание веществ, образующихся в процессе сгорания метательного состава, количество которых отлично от состава продуктов сгорания пороха. Также полученные результаты необходимы для проектирования отдельных видов местных вытяжных устройств и расчета поля рас-
пределения продуктов сгорания в огневой зоне тира с целью проектирования там вытяжной вентиляции.
В результате проведенного обзора [119, 112, 95] выяснилось, что исследователей интересовал лишь вопрос формирования околодульного течения, а решением вопроса вентиляции в тирах никто не занимался. Один из способов его решения - привлечение численного метода расчета поля концентрации веществ, на основе которого можно определить параметры вытяжной вентиляции в огневой зоне тира. Для решения вопроса вентилирования нижней части тира успешно привлекается аналитический метод расчета.
Исследуется уровень локальной импульсной вибрации и методика ее численного определения.
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям, позволяющим определить состав продуктов сгорания выстрела из пробоотборной емкости, вывести регрессионную зависимость производительности предварительно спроектированного в масштабе 1:1 местного вытяжного устройства на одном из аналогичных рабочих мест испытателей вооружения по результатам работы, обработанных методом математического планирования. Были определены коэффициенты местных сопротивлений спроектированных вытяжных устройств с помощью цифрового дифференциального манометра. Экспериментальное изучение состояния вибрационной чувствительности испытателей позволяют сделать вывод о безопасном уровне локальной импульсной вибрации при частоте следования 2 Гц (два выстрела в секунду).
Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций по оптимальному
режиму работы испытателей в условиях импульсной вибрации.
Разрабатывается алгоритм расчета вентиляции в нижней части огневой зоны тира на основе аналитических выкладок с условием соблюдения санитарно-гигиенических требований на рабочем месте испытателя вооружения и удаления частиц пыли из помещения. Приводятся окончательные результаты и методика расчета параметров вытяжной вентиляции как на рабочих местах испытателей вооружения (на основе анализа результатов эксперимента), так и в це-
лом в помещении тира (на основе численного эксперимента методом контрольных объемов).
Экспериментальные работы выполнялись в тирах закрытого типа ФГУП «Ижевский механических завод». В заключение работы приведена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертации. Научные положения и результаты, выносимые на защиту.
вибробезопасный режим труда испытателей вооружения может быть построен на основании экспериментального изучения степени безопасности воздействия локальной импульсной вибрации (отдачи) на здоровье работника;
способ определения состава продуктов сгорания выстрела с помощью патентоспособной пробоотборной емкости, позволяющий оценить качество воздушной среды в тире;
оптимальную производительность местных вытяжных устройств на рабочих местах испытателей вооружения достаточно определить по экспериментальной зависимости, учитывающей информацию о количестве выстрелов, калибре патронов и наличии окиси углерода в воздухе рабочей зоны;
- определение оптимальных параметров вытяжной вентиляции в огневой зоне тира закрытого типа необходимо производить с учетом параметров помещения, концентрации окиси углерода и нормативной скорости движения воздуха на рабочем месте испытателя вооружения.
Автор выражает глубокую благодарность за помощь в написании диссертации научному руководителю - Заслуженному изобретателю Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Б.В. Севастьянову, работникам ФГУП «Ижевский механический завод»: заместителю начальника цеха 36 Л.П. Новокрещеновой, инженеру Л.С. Печерских, работникам тира цеха 36 за совместную работу по внедрению разработок в производство, начальнику химической лаборатории З.Л. Холмской за организацию процедуры отбора и анализа проб. Автор глубоко признателен соавторам опубликованных научных трудов, особенно С.А. Королеву за помощь в программировании на ЭВМ.
Методы и средства обеспечения безопасности труда испытателей
Технологический процесс в тире создает совокупность вредных и опасных производственных факторов для работников, появляющихся в процессе се рии выстрелов. Выстрел - это процесс выбрасывания снаряда из канала ствола энергией пороховых газов. При этом в канале ствола твердый материальный заряд в течение сотых или тысячных долей секунды превращается в газообразное вещество с температурой до 3000...3500 С и давлением 400-500 МПа [87]. Выбрасывание снаряда из канала ствола происходит под действием ряда физико-химических процессов. После взрыва капсюля патрона в патроннике возникает первая ударная волна, которая распространяется по предпулевому воздуху канала ствола и, достигнув дульного среза, принимает сферическую, форму. Скорость ее распространения достигает скорости звука. После воспламенения пороха часть пороховых газов прорывается между стенкой ствола оружия и поверхностью начавшей движение пули. По выходе из канала ствола эта часть газов образует другую ударную волну, которая быстро догоняет первую, и далее они распространяются вместе. Затем из канала ствола выходит огнестрельный снаряд, вслед за которым основная масса раскаленных пороховых газов, образующих третью ударную волну, которая также быстро сливается с первыми. Скорость ударных волн при их появлении выше дульной скорости снаряда. Однако она скоро гаснет и уже на расстоянии 200 - 300 мм от дульного конца спортивно-охотничьего оружия снаряд обгоняет ударные волны [87]. Значительная кинетическая энергия дробового снаряда, в результате действия порохового заряда приводит к появлению сильнейшей отдачи - локальной импульсной вибрации в момент выстрела.
Одновременно происходит другой процесс - сгорание пороха. Причем полного сгорания пороха не происходит, поэтому определенная часть его зерен выбрасывается из канала ствола со скоростью, близкой к дульной скорости дробового снаряда. Вначале они летят компактно, а затем рассеиваются в форме конуса. Вместе с порошинками летят и металлические частицы, образующиеся при взаимодействии поверхностей ствола и снаряда. Поскольку масса частиц не велика, и, вследствие высокой температуры пороховых газов это, как правило, окислы, то они быстро тормозятся в воздухе и оседают на поверхность. Более крупные металлические частицы вылетают из дульного отверстия в относительно неизмененном виде. Мелкодисперсная гомогенная взвесь окислов металла и углеродистых продуктов составляют копоть выстрела. Копоть тормозится быстрее всех - на расстоянии меньше нескольких десятков сантиметров. Расстояние ее полета зависит от окружающей среды, вида оружия, боеприпаса, условий стрельбы и т.д. Основная масса порошинок и металлических частиц может достигать 1,5-2,5 м [64]. Согласно другим данным, приведенным в [87] дальность самостоятельного полета порошинок достигает 3,8-5,8 м, частиц меди и стали - 5,0-6,8 м, свинца - 6,6-9,1 м. Вещества, входящие в капсюльный состав, в отличие от горящего пороха обладают взрывным эффектом. Они успевают практически полностью прореагировать в момент детонации и инициирования порохового заряда. Поэтому вместе с пороховыми газами канал ствола покидают некоторые химические элементы, входящие в состав капсюльного заряда. В состав капсюльного заряда могут входить тринитрорезорцинат свинца, азотнокислый барий, бор, двуокись свинца, трехсернистую сурьму и технический углерод в качестве добавки, повышающей воспламенительную способность [12, 13, 53]. Кроме того, в некоторые ударные составы могут входить еще и сплавы из алюминия и магния, или из кремния, железа, кальция и магния [64, 87]. Высокая температура пороховых газов приводит к полному или частичному сгоранию ружейной смазки, осалки гильз, лакового герметизирующего покрытия гильзы, в результате чего в облаке пороховых газов содержится определенное количество углерода. Процесс выстрела сопровождается оглушительным шумом. Все перечисленные химические вещества создают иную картину концентраций газа после выстрела, нежели чистое сгорание пороха.
Особенно очевидны даже без результатов измерений их параметров высокие уровни локальной импульсной вибрации, шума, загазованности по сравнению с предельно-допустимыми уровнями или концентрациями. Ясно, что необходимо вести борьбу по их уменьшению. Для этого существуют специальные средства обеспечения безопасности и методы их создания.
Согласно [22], содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ГТДК), используемых при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования, вентиляции, для контроля качества производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих.
Промышленные газы и пары при поступлении в зону дыхания могут служить причиной повреждения здоровья работников. Основным средством, предотвращающим это, является удаление вредных веществ непосредственно с места образования и подача чистого воздуха в отдалении от источника загрязнения. Такой способ называется местной вытяжной или локализующей вентиляцией, принцип расчета которой основан, прежде всего, на точном знании состава загрязненного воздуха генерируемого источником. Способов ее осуществления очень много [11, 37, 89, ПО, 123]. По сравнению с общеобменной вентиляцией этот способ и экономически выгоден, так как требует значительно меньших затрат. При общеобменной вентиляции происходит лишь разбавление воздушной среды притоком наружного воздуха. Принцип локализации или улавливания загрязняющих веществ является основополагающим в системах местных отсосов.
Особенно эффективна данная система на тех рабочих местах, где имеется наилучшая возможность укрыть источник образования загрязняющих веществ. Для большинства промышленных процессов, которые ведутся в закрытых помещениях, построение системы местной вытяжной вентиляции является единственным способом борьбы с загрязнением воздушной среды. При этом уменьшаются затраты на тепло- и электроэнергию.
Теоретические предпосылки исследования условий определения оптимального расхода местного вытяжного устройства
Для чего же необходимо использование вышерассмотренных схем проведения анализа загрязняющих веществ? В конечном итоге для улучшения параметров воздушной среды в тире. Для этого проводились соответствующие подготовительные работы и эксперимент.
Как будет указано ниже, решение задачи вентиляции в огневой зоне тира можно получить математически с предварительным определением количественного состава продуктов сгорания выстрела. Но как быть с санитарно-гигиенической нормализацией воздуха рабочей зоны, точнее зоны дыхания, где необходимо устанавливать местное вытяжное устройство типа отсоса либо укрытия?
Рассмотрим методику по определению расхода воздуха в местном вытяжном устройстве испытателя вооружения. Решение этой задачи невозможно без быстрого моделирования местного вытяжного устройства в масштабе 1:1 для постановки необходимого эксперимента.
В большинстве случаев при выделении в рабочую зону тепла и газов производительность местных вытяжных устройств рассчитывается соответственно по теплоизбыткам или газовым составляющим [37, 65, 73]. В данном случае величина теплоизбытков невелика, а большую часть составляют продукты сгорания выстрела.
Применение известной методики для решения новых задач - утверждение для научной новизны. Расход можно определить на основе методов вычислительной гидромеханики. Рассчитав поле концентрации загрязняющего вещества воздушной среды при определенном режиме работы локализующей вентиляции можно определить тот оптимальный режим ее работы, при котором величина концентрации загрязняющего вещества в зоне дыхания испытателя находится на уровне предельно-допустимой. Для решения данной задачи необходимо учитывать очень много параметров, таких как давление воздуха, начальная концентрация загрязняющего вещества, температура, скорость движения воздуха в зоне стрельбы, сложная геометрия испытываемого оружия и рук испытателя. Некоторые величины можно конечно измерить с помощью приборов. Но оборудование, как правило, стоит денег, требует поверки, нахождения и фиксацию оптимальных мест расположения. Можно выбрать альтернативный вариант. Для определения оптимального расхода воздуха в местном вытяжном устройстве испытателя было решено провести эксперимент на основе математического планирования. Эксперимент - система операций, воздействий или наблюдений, направленных на получение информации об объекте при исследовательских испытаниях [26].Для его проведения необходимо провести следующие этапы: 1. На основе экспертного опроса, хронометражного наблюдения анализа литературного обзора определить значимые и незначимые факторы; 2. Провести серии опытов для определения параметра (концентрации); 3. Получить формульную зависимость исследуемого параметра; 4. Дать оценку регрессии (графический, численный, канонический и др.).
Регрессионный анализ включает в себя оценку неизвестных коэффициентов регрессионной модели и дисперсии воспроизводимости с?, проверку адекватности и работоспособности модели.
При проведении эксперимента многие факторы уже будут учтены: поверхность оружия, движение рук испытателя в процессе сформировавшегося динамического рабочего стереотипа, скорость движения воздуха в помещении, давление, характер распространения загрязнений и другие. Если учитывать все факторы, то можно получить сложную модель, требующую относительно большое число опытов, по сравнению с простой. В итоге может получиться, что в сложной модели нет необходимости, она вырождается в простую модель, поскольку таковы свойства объекта.
В качестве изменяющихся величин (факторов) были выбраны интенсивность стрельбы, производительность отсоса по вытяжке и калибр патронов. В качестве исследуемого параметра выбрана меняющаяся концентрация выделяющихся вредностей (на примере окиси углерода). Данное вещество было выбрано потому, что его концентрация в воздухе рабочей зоны по сравнению с другими веществами более значительна. Ясно, что величина концентрации постоянно меняет свое значение в каждой точке пространства рабочей зоны в связи с явлениями диффузии и конвекции. Но поскольку - зона дыхания - это ограниченное пространство на расстоянии 50 см от поверхности головы работника [22], то существует некоторая стационарная точка, уровень концентрации вещества в которой находится в пределах установленной санитарно-гигиеническими нормативами [18, 28] - ПДК. Положение этой точки изображено нарис. 2.5. щим сферическую поверхность. Это поверхности одинаковых градиентов давления. Поверхности одинаковых концентраций будут сложны по своей геометрии.
В результате проведения эксперимента и обработки его результатов методом математического планирования можно будет получить регрессионную зависимость уровня концентрации вещества в точке Р от интенсивности стрельбы (интенсивности газовыделений), производительности местного вытяжного устройства и калибра оружия. Далее, приняв, что в зоне дыхания работника концентрация окиси углерода равна ПДК, можно легко определить необходимый расход воздуха для обеспечения этого условия. Очевидно, что для точек, находящихся на расстоянии менее 50 см к органу дыхания работника, концентрации окиси углерода при найденном расходе будет понижена. А для точек, находящихся далее 50 см эта концентрация будет повышена. Можно предположить, что существует некоторая совокупность точек, образующих поверхность, являющуюся своеобразным «водоразделом» двух зон - зоны с повышенной и зоны с пониженной концентрацией загрязняющего вещества.
Экспериментальное исследование параметров местной вытяжной вентиляции
Одной из задач диссертационного исследования является улучшение качества воздуха зоны дыхания, загрязняющегося продуктами сгорания выстрела в момент испытания спортивно-охотничьего оружия. Поскольку данные по количеству веществ, выделяющихся в воздух рабочей зоны в момент вылета стреляной гильзы из ружей, отсутствуют, то необходимо либо определить их количество, а затем рассчитать определенным методом местное вытяжное устройство, либо опытно определить оптимальное количество удаляемого воздуха на основании постановки эксперимента, рассмотренного ниже. Для осуществления второго способа были созданы макеты местных вытяжных устройств, приближенных к виду укрытий, а для правильной постановки эксперимента, необходимо было регулировать производительность существующей местной вытяжной вентиляции.
Для определения производительности использовалась зависимость: Q = S V, (3.1) где Q - производительность местной вытяжки, м3/ч; S - площадь сечения подводящего воздуховода, м2; V- скорость движения воздуха в подводящем воздуховоде, м/с.
Одним из способов изменения величины расхода воздуха является регулирование его посредством перекрывания шиберов в фиксированных точках вентиляционной системы на определенной площади сечения. При этом скорость или связанную с ней величину потерь давления можно измерить с помощью специального прибора. В нашем случае был взят на вооружение цифровой дифференциальный манометр ДМЦ-01 [59, 68] (рис. 3.3, 3.4).
Допустимая погрешность показаний согласно последней поверке не превышает 0,15 %. Прибор работает совместно с устройствами измерения скорости и расхода типа трубок Пито.
Использование дифференциального манометра позволило определить аэродинамические характеристики местных вытяжных устройств, столь необходимых для оптимизации в целом всей системы местной вытяжной вентиляции в тире. Последовательность определения заключалась в следующих этапах: 1. Изготовление и монтировка местных вытяжных устройств и воздуховодов на рабочих местах испытателя в натуральную величину из подручного материала (гофрокартона) (рис. 3.5); 2. Пробивка отверстия на прямом участке воздуховода на некотором расстоянии от местного отсоса; 3. Измерение скорости движения воздуха, потери давления, величины производительности воздухоотсоса на участке «отсос - прямой участок»; 4. Расчет коэффициента местного сопротивления вытяжного устройства ;м. Расчет коэффициента местного сопротивления производился по формуле: Откуда: (3.3) где Р - потеря давления на участке «отсос - отверстие», измеренное дифференциальным манометром, Па; R - сопротивление на трение прямого участка длиной / по справочнику [32], Па; V - скорость в сечении воздуховода, вычисленное по показаниям дифференциального давления, м/с; у - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3. Результаты расчетов пяти местных вытяжных устройств приведены в табл.3.3. Также с помощью ДМЦ-01 был определен диапазон расхода воздуха в местном вытяжном устройстве 324-476 м /ч. Границы диапазоны были приняты в качестве значений уровней одного из факторов варьирования в последующем эксперименте по определению величины объемного расхода загрязненного воздуха с рабочих мест испытателей для целей обеспечения санитарно-гигиенических требований к его качеству.
Поскольку используемый метод для измерения окиси углерода в проводимом эксперименте - линейно-колористический, то для создания движущей силы воздушного потока через индикаторные трубки явился универсальный прибор газового контроля (рис. 2.2).
Действие прибора-газоопределителя в комплекте с индикаторными трубками основано на изменении окраски наполнителя индикаторной трубки, расположенной в блоке пробоотбора, при прокачивании через неё нормированного объема анализируемого воздуха. Блок пробоотбора предназначен для установки индикаторной трубки, её термостатирования при температуре окружающей среды ниже 12С, предварительного подогрева пары индикаторных трубок и ампуловскрывателя. Питание прибора происходит от сети переменного тока 220 В или блока аккумуляторов.
Комбинированная электропневматическая схема прибора представлена на рис. 3.6. Команды управления формируются блоком формирования команд, который включает в себя плату управления и плату контроллера. Программное обеспечение прибора позволяет проводить работу в периодическом и непрерывном режимах.
Периодический режим предназначен для работы с индикаторными трубками и обеспечивает дозированную прокачку анализируемого воздуха в соответствии с требованиями к индикаторным трубкам.
В периодическом режиме по команде блока формирования команд 1 включается насос 2, размещенный в дозирующей камере 3, при этом открывается запорный клапан 4, закрывается клапан 7 и производится откачка воздуха из дозирующей камеры. При достижении нижнего порога давления, которое измеряется датчиком давления 5, насос выключается, запорный клапан 4 закрывается, а клапан 7 открывается и происходит заполнение дозирующей камеры воздухом, поступающим через блок пробоотбора 6.
Оптимизация промышленной вентиляции при работах в условиях тиров закрытого типа
При 7-часовой рабочей смене испытателей число вибрационных циклов будет равно семи. Допустимое суммарное время работы в контакте с вибрацией при регулярно прерываемом вибрационном воздействии за каждый одночасовой вибрационный цикл будет равно 11 минут.
По материалам хронометражных наблюдений испытание одной партии ружей (в количестве 32 штук для ружей марки «MP», 16 штук для ружей марки «Иж») происходит в течение 20-25 минут. В данном промежутке наблюдаются микропаузы более 30 секунд, используемые на перемещение изделия из пирамиды на испытательный стенд и обратно, заряжание оружия, мелкие технологические операции. Чистое время контакта с ударом составляет 2-3 минуты.
Наблюдением и по плановым показателям производства спортивно-охотничьего оружия отмечено, что максимальное количество партий в смену может доходить до 20 на двух испытателей. То есть за 7 часов работы при указанном режиме суммарное время контакта с отдачей будет лежать в пределах 20-30 минут на одного испытателя при регулярно прерываемом контакте. Допустимое суммарное время непрерывного воздействия вибрации за смену Тн, как было указано выше, составляет 30 минут. Режим труда разрабатывается потому, что при регулярно прерываемой работе (введении перерывов, равномерно распределенных по времени) суммарное время контакта с вибрацией увеличивается или, что одно и то же, его можно увеличить.
Испытания спортивно-охотничьего оружия ведутся работником, у которого результаты испытаний фиксирует контролер.
Для снижения вредного влияния отдачи (локальной импульсной отдачи) необходимо производить чередование деятельности испытателя и контролера, дополнительно их обучив. Тогда режим работы в течение смены работников будет выглядеть так, как это изображено в таблице 4.4 [102].
Разработанный режим труда испытателей более рационален для работников, поскольку вибрационное воздействие от оружия равномерно распределено между испытателем и контролером, а также в течение рабочей смены. Данный режим труда оправдывает современный темп работы, за исключением повышенной опасности работ в связи с прямым контактом рук во время испытаний. Реализация установленного режима труда обеспечивается разработкой соответствующих технологических документов и периодическим контролем фактической временной структуры рабочей смены.
Для исключения фактора опасности травмирования кисти руки необходима разработка специального средства индивидуальной защиты, средняя часть которого может быть изготовлена из какого-нибудь демпфирующего материала, например, войлока (рис. 4.2).
Уравнение позволяет получить значения расхода воздуха в местном вытяжном устройстве при различной интенсивности стрельбы. Важно знать, в каком диапазоне должен быть расход воздуха при максимально и минимально интенсивной работе (рис.4.3). Графики, полученные при анализе математической зависимости (4.3) на рис. 4.3,4.4 позволяют сделать вывод о том, что как при увеличении интенсивности стрельбы, так и при увеличении калибра патрона расход воздуха в местном вытяжном устройстве повышается. Причем, величина калибра оказывает большее значение на увеличение расхода.
Необходимо только задавать расстояние s, на котором должна быть скорость движения воздуха v,. Окончательно остается определить производительность вентиляции из верхней зоны тира: б2=&бщ-3б,, (4-9)
Как установлено, для удаления несгоревших частиц пороха, размер которых равен 50 мкм, скорость v, должна быть равна 0,1 м/с [11]. Тогда при такой скорости в центре помещения тира расход через три нижних вентиляционных отверстия 3 2i составит 750 м /ч. Следовательно, расход воздуха через верхние вентиляционные отверстия составит: - минимально 850 м3/ч;
- максимально 1655 м /ч.
Можно принять во внимание следующие моменты:
1. Сечение воздуховодов может быть квадратным, прямоугольным или круглым. Влияние формы сечения отверстия на расход и скорость движения воздуха vs на расстоянии s требует дополнительного изучения.
2. Лучше всего расположить три вентиляционных отверстия в помещении, так как при этом будет хорошее перекрывание зон всасывания, что будет соответствовать схеме «два по бокам - один под бойницей»;
3. Можно повысить расход воздуха через верхние вентиляционные отверстия, если учесть приток воздуха через щели по периметру входной двери.
В главе 2 была выбрана модель численного расчета поля концентрации продуктов сгорания выстрела в огневой зоне тира - один из алгоритмов метода контрольного объема SIMPLER. Проанализируем результаты решения поставленной задачи.
Для исследования одного из случаев поведения струи продуктов сгорания выстрела в качестве исходных данных приняты значения, указанные в нормативном документе по стрелковым тирам ВСН 46-86 [15], которые и послужили характеристиками границ (табл. 4.6).
