Введение к работе
Актуальность темы. Развитие агропромышленного производства (АПП) Российской Федерации непосредственно связано с ростом производительности и повышением безопасности труда. Это относится и к операторам мобильных машин. Подавляющее большинство мобильных машин в АПП снабжены пневматическими колесными движителями и используются на различных поверхностях: с малой несущей способностью (поле, пахота, размытые грунтовые и полевые дороги, снег и др.); с высокой несущей способностью (асфальтобетонные дороги, дороги с щебеночным и гравийным покрытием, сухие укатанные грунтовые дороги и др.).
Технологические машины (зерноуборочные и кормоуборочные комбайны и др.) в основном работают на полях. При выполнении транспортных работ на поверхностях с малой несущей способностью колесные машины распределяются следующим образом: тракторы – 60…65 %, автомобили – 35…40 %. На поверхностях с высокой несущей способностью: тракторы – до 40 %, автомобили – свыше 60 %. В зимнее время использование автомобилей доходит до 90 %. В целом на долю автомобильного транспорта приходится более 80 % перевезенных грузов в сельском хозяйстве. При этом вид и состояние опорной поверхности оказывают непосредственное влияние на безопасность труда оператора.
Особенности АПП затрудняют создание отвечающих требованиям условий труда, которые у операторов мобильной техники во многом зависят от состояния внешней среды, конструкции машины и др. Используемые в АПП колесные машины обычно служат более установленного срока и ограничены в системах активной и пассивной безопасности. Их движение осуществляется или по бездорожью, или по дорогам, которые в ряде случаев требуют ремонта. При этом наличие вредных и опасных факторов предопределяет производственно обусловленную заболеваемость работников, включая травматизм, в том числе и с летальным исходом. По данным ВНИИОТ (г. Орел) количество погибших операторов мобильных машин составляет около 50 % от всех погибших в агропромышленном производстве.
Обоснованное повышение уровня безопасности операторов невозможно без результатов оценки условий труда, дающей не только количественную информацию о состоянии условий труда, но и позволяющей определять наиболее «слабые места» для адресной реализации организационных и технических мероприятий по охране труда. Важна и оценка эффективности этих мероприятий.
Существующие методы оценки условий труда зачастую не учитывают такие важные показатели, как производственно обусловленную заболеваемость и квалификацию работников. Хотя известно, что производственно обусловленная заболеваемость непосредственно зависит от условий труда, а более квалифицированный работник допускает меньше ошибочных действий, повышая свою безопасность.
Все это свидетельствует о необходимости разработки показателей, которые смогут оценить уровень безопасности оператора не только с учетом производственных факторов, но и с учетом его квалификации и производственно обусловленной заболеваемости. Обоснование и внедрение организационных и технических мероприятий по охране труда на основе оценочных показателей позволят повысить уровень безопасности операторов колесных машин. Оценить экономическую эффективность этих мероприятий целесообразно на основе методики интегральной оценки, учитывающей связанную с производством заболеваемость работников.
Таким образом, исследование и совершенствование методов оценки условий труда и повышения уровня безопасности операторов мобильных колесных машин при выполнении технологических процессов в агропромышленном производстве является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Цель работы. Совершенствование оценки условий труда и повышение уровня безопасности операторов мобильных колесных машин агропромышленного производства за счет организационных и технических мероприятий.
Объект исследования. Процесс формирования безопасных условий труда оператора мобильной колесной машины агропромышленного производства.
Предмет исследования. Закономерности влияния организационных и технических мероприятий на уровень безопасности оператора мобильной колесной машины агропромышленного производства.
Методы исследования. В качестве основных методов применялись: логика научных исследований, элементы методов инженерных и эргономических исследований, методы оптимизации и рационализации, математического и физического моделирования, хронометражные работы и т.д. В результате были разработаны частные методики лабораторных исследований, испытаний машин и устройств. Все расчеты выполнены с использованием ЭВМ.
Научная новизна:
обоснованы показатель уровня безопасности операторов мобильных машин агропромышленного производства с учетом влияния на него каждого элемента системы «человек – машина – среда» и оценочный показатель условий и охраны труда на основе методики интегральной оценки, учитывающей производственно обусловленную заболеваемость работников;
обоснованы и разработаны: автоматические устройства, повышающие уровень безопасности операторов при движении колесных машин на скользких несущих поверхностях; нагревательные устройства электрического типа с автоматическим регулятором температуры для поверхностей сиденья, спинки кресла и пола кабины мобильной машины, улучшающие условия труда операторов в переходные и холодный периоды года;
разработаны математические модели: расчета критической скорости гидроскольжения (аквапланирования) с учетом основных факторов, влияющих на процесс гидроскольжения; определения рациональных давлений воздуха в шинах тракторов типа Т-150К, повышающих устойчивость прямолинейного движения;
установлена зависимость экономической эффективности результатов исследования на основе методики интегральной оценки условий труда.
Практическая ценность. Предложен показатель уровня безопасности (класс безопасности) операторов мобильных машин с учетом влияния на него каждого элемента системы «человек-машина-среда» (Ч-М-С). Он может использоваться для рационального распределения операторов по машинам. Также обоснован оценочный показатель условий и охраны труда (класс условий труда) на основе интегральной методики, учитывающей производственно обусловленную заболеваемость работников. Данные показатели могут применяться для определения путей повышения безопасности операторов и эффективности мероприятий по охране труда. Обоснованы и предложены автоматические устройства для разбрасывания сыпучего материала и антиблокировочные системы, направленные на повышение безопасности операторов при движении и торможении колесных машин на скользких дорогах. Обоснованы автоматические электронагревательные устройства, которые в переходные и холодный периоды года обеспечивают оптимальные температуры поверхностей сиденья, спинки кресла и пола кабины. Разработана математическая модель определения критической скорости гидроскольжения (аквапланирования). На ее основе возможно совершенствование колесных машин и ограничение скорости движения на покрытых водой участках дорог с целью снижения числа дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Предложена математическая модель расчета рациональных давлений воздуха в шинах тракторов типа Т-150К, при которых повышается устойчивость прямолинейного движения за счет снижения кинематического несоответствия. Установлена зависимость для определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной методики, позволяющей учитывать производственно обусловленную заболеваемость работников, включая производственный травматизм.
Реализация результатов исследования. На стадии проектирования результаты исследований могут быть применены для определения рациональных параметров элементов системы Ч-М-С, повышающих уровень безопасности операторов мобильных колесных машин в АПП. Предложенные показатели могут быть использованы при совершенствовании нормативных документов по оценке условий и охраны труда. Обоснование работы автоматических устройств для разбрасывания сыпучих материалов, антиблокировочных тормозных систем, нагревательных устройств электрического типа позволяет создавать аналогичные конструкции. Разработанная математическая модель расчета критической скорости гидроскольжения дает возможность анализировать влияние основных факторов на сам процесс гидроскольжения (оптимизировать параметры колес и машин). Математическая модель определения рациональных давлений может служить основой для создания автоматических систем регулирования давления воздуха в шинах колесных машин.
На стадии эксплуатации возможно использование класса безопасности и класса условий труда для более объективной оценки уровня безопасности операторов мобильных машин в АПП и определения эффективности внедрения мероприятий по охране труда. Также возможно проведение организационных мероприятий на основе предложенного алгоритма по рациональному распределению операторов по мобильным машинам, технических мероприятий по оборудованию мобильных машин разработанными автоматическими устройствами. Для снижения вероятности гидроскольжения целесообразно на покрытых водой участках дорог устанавливать ограничительные знаки скорости движения, рассчитанной по предложенной математической модели. Установка рациональных давлений воздуха в шинах на основе разработанной математической модели позволит улучшить устойчивость прямолинейного движения тракторов типа Т-150К. Целесообразно оснащение тракторов системами регулирования давления в шинах непосредственно из кабины. Экономическую эффективность предлагаемых мероприятий по охране труда можно определять по предложенной зависимости на основе интегральной методики.
Внедрение. Предложенный оценочный показатель, определяемый посредством интегральной методики, рекомендован к использованию Министерством труда и социального развития РФ и Министерством сельского хозяйства РФ, а также Управлением по труду и социальным вопросам администрации Челябинской области при проведении аттестации рабочих мест по условиям труда (аттестация проведена более чем на 70-ти предприятиях). Предложенные на основе класса безопасности рекомендации по рациональному распределению операторов по машинам внедрены в АОЗТ «Чесменское» (Челябинская обл.). Устройство для разбрасывания сыпучих материалов внедрено в ООО «Рифейэнергомонтаж», ООО «Транспорт ЧТЗ» (Челябинская обл.) и др. Антиблокировочная система тормозов внедрена в ООО «Транспорт ЧТЗ». Электронагревательные устройства – в ООО «Подрядчик», ООО «Рифейэнергомонтаж» (Челябинская обл.), ООО «Головное специализированное конструкторское бюро ЧТЗ» (г. Челябинск). Рекомендации по ограничению скорости движения на мокрых дорогах используются Октябрьским ГУП по ремонту и содержанию дорог (Челябинская обл.). Рекомендации по использованию рациональных давлений воздуха в шинах тракторов внедрены в ООО «Матрикс Агритех», ООО «Подрядчик» (Челябинская обл.). Предложенная экономическая оценка по охране труда ведется в ООО ЦОТ «Эксперт-Безопасность» (г.Челябинск). Материалы диссертации преподаются в ЧГАУ, КГСХА, КИнЭУ и включены в учебное пособие: Безопасность жизнедеятельности (Безопасность труда в сельскохозяйственном производстве). – Челябинск, 2008 (с грифом « Рекомендовано УМО вузов РФ по агроинженерному образованию»).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях ЧГАУ (г. Челябинск, 1990…2009 гг.), КСХИ (г. Кустанай, 1995…1996 гг.), ОСХИ (г. Оренбург, 1996 г.), МАДИ (Челябинское отд., 2004…2007 гг.), ЮУрГУ (г. Челябинск, 2004…2009 гг.), ВНИИОТ (г. Орел, 2000 г.), Всероссийском совещании «Проблемы реформирования отраслей социальной сферы и совершенствования управления охраной труда» (Москва, 1999 г.), конференциях по вопросам охраны труда Министерства сельского хозяйства РФ (1999…2000 гг.), заседании секции охраны труда Научно-технического Совета Министерства сельского хозяйства РФ (2000 г.), научной конференции СПбГАУ (г. Санкт-Петербург, 2008 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 45 работах, из них 15 работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК, получены три патента и два свидетельства на программы для ЭВМ.
На защиту выносятся:
обоснование показателя уровня безопасности операторов мобильных машин агропромышленного производства с учетом влияния на него каждого элемента системы «человек – машина – среда» и оценочного показателя условий и охраны труда на основе методики интегральной оценки, учитывающей производственно обусловленную заболеваемость работников;
обоснование и разработка: автоматических устройств, повышающих уровень безопасности операторов при движении колесных машин на скользких несущих поверхностях; нагревательных устройств электрического типа с автоматическим регулятором температуры для поверхностей сиденья, спинки кресла и пола кабины мобильной машины, улучшающих условия труда операторов в переходные и холодный периоды года;
математические модели: расчета критической скорости гидроскольжения (аквапланирования) с учетом основных факторов, влияющих на процесс гидроскольжения; определения рациональных давлений воздуха в шинах тракторов типа Т-150К, повышающих устойчивость прямолинейного движения;
зависимость экономической эффективности результатов исследования на основе методики интегральной оценки условий труда.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 213 наименований, и содержит 358 страниц машинописного текста, включая 92 рисунка, 52 таблицы, 39 приложений.
