Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Анализ травматизма механизаторов при выполнении работ по производству чая и субтропических культур в связи с условиями и спецификой горного земледелия 9
1.2. Анализ причин травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов,используемых при производстве чая и субтропических культур в связи с уровнем механизации . 26
1.3. Анализ выполненных исследований по профилактике травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов, занятых на производстве чая и субтропических культур 44
1.4. Анализ инженерно-технических методов и средств обеспечения безопасности механизаторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов 49
1.5. Цель и задачи исследований 64
1.6. Выводы 64
2. Теоретическое обоснование положений по предотвращению ' травматизма на мобильных средствах механизации работ по производству чая и субтропических культур 67
2.1. Теоретический анализ взаимосвязи между опрокидыванием тракторных агрегатов и травматизмом 67
2.2. Теоретическое обоснование положений прогноза пока зателей травматизма в сельскохозяйственных пред приятиях 74
2.3 Обоснование прогноза летального травматизма 90
2.4. Обоснование инженерно-технических методов и средств механизации работ по производству чая и субтропических культур 92
2.5. Выводы 98
3. Программа и методика исследований. экспериментальные установки 100
3.1. Программа и общая методика исследований 100
3.2. Частная методика анализа уровня и причин травматизма механизаторов МТА при выполнении работ по производству чая и субтропических культур 102
3.3. Частная методика анализа эффективности исследованных мероприятий по профилактике травматизма механизаторов МТА, используемых в горном земледелии 103
3.4. Частная методика обоснования инженерно-технических методов и средств профилактики травматизма механизаторов при выполнении работ по производству чая и субтропических культур 104
3.5. Методика экспериментальных исследований 105
3.6. Экспериментальные установки 108
3.6.1. Описание разработанной схемы и принципа действия противоопрокидывающего устройства мобильных сельскохозяйственных агрегатов 108
3.6.2. Усовершенствованное устройство для предотвращения опрокидывания в продольной и поперечной плоскостях 112
3.6.3. Усовершенствованное устройство для предотвращения опрокидывания в любом направлении 119
3.6.4. Лабораторный стенд для экспериментальных исследований 126
3.7. Выводы 136
4. Результаты экспериментальных разработок по инженерно- техническому обеспечению безопасности мобильных срщств механизации работ по производству чая и субтропических культур и их экспериментальных исследований 137
4.1. Экспериментальная реализация разработанных инженерно-технических средств безопасности мобильных сельскохозяйственных агрегатов 137
4.2. Результаты экспериментальных исследований агрегатов с разработанными средствами предотвращения опрокидывания 141
4.3. Результаты экспериментальных исследований устойчивости движения мобильного агрегата с разработанными средствами предотвращения опрокидывания на склоне 137
4.3.1. Оптимизация параметров по скорости затухания переходных процессов 169
4.4. Погрешности измерений 172
4.5. Выводы 177
5. Внедрение результатов исследований и их технико-экономическая эффективность 178
5.1. Внедрение результатов исследований 178
5.2. Технико-экономическая эффективность 179
5.3. Выводы 181
Общие выводы и рекомендации 182
литература 183
приложения 190
- Анализ причин травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов,используемых при производстве чая и субтропических культур в связи с уровнем механизации
- Теоретическое обоснование положений прогноза пока зателей травматизма в сельскохозяйственных пред приятиях
- Частная методика анализа уровня и причин травматизма механизаторов МТА при выполнении работ по производству чая и субтропических культур
- Результаты экспериментальных исследований агрегатов с разработанными средствами предотвращения опрокидывания
Введение к работе
Технические средства механизации горного земледелия представляют собой все еще становлящееся поколение современных образцов мирового сельскохозяйственного машиностроения. Нетрадиционные для сельскохозяйственных машин горные условия взаимодействия с обрабатываемой средой и опорной поверхностью и традиционные, все возрастающие требования по уменьшению энергетических затрат, повышению производительности, маневренности, безопасности и качеству выполненных технологических операций обусловливают необходимость гармоничного сочетания в них качественно новых признаков и свойств.
Будущее машин для горного земледелия непременно связано с самой совершенной, современной или новой теориями движения систем. Особенности условий работы приводят к необходимости усовершенствования мобильных средств механизации противоопрокидывающи-мися устройствами, а также развития и разработки соответствующих разделов теории движения машин, теории управления движением, теории устойчивости движения и эргономики.
Сельскохозяйственные машины относятся к классу сложнейших мобильных технических средств, совершающих рабочие движения, в основном, в почти переходных режимах. Поэтому одинаково важными являются изучение как динамики движения, так и динамики процессов, происходящих при взаимодействии структурных составляющих агрегатов. Из всех апробированных видов движителей для машин горного земледелия к настоящему времени предпочтительными стали колесные движители.
Машины для горного земледелия должны наилучшим образом сочетать в себе основные эксплуатационные свойства - тяговое усилие на крюке, грузоподъемность, управляемость, устойчивость, прохо-
димость, скорость, надежность и экономичность.
Достижение такого сочетания свойств возможно только с применением методов исследования движения в динамическом аспекте. Приобретение машинами свойств, обеспечивающих мобильность в горных условиях, стало результатом особых их конструктивных выполнений .
Степень устойчивости характеризуется быстротой восстановления агрегатом значений, заданных (назначенных) кинематических и динамических показателей при появлении малых кинематических или силовых возмущений.
В зависимости от технологических требований устойчивые сельскохозяйственные агрегаты будут отвечать точкам или строго определенным областям в решениях уравнений движения. Во временном смысле это означает быстрое возвращение рабочих машин (органов) к технологически назначенной ориентации.
Быстрота возвращения к относительному равновесному состоянию и есть один из показателей упомянутой выше гармоничности сочетания признаков и свойств.
К настоящему моменту для выработки концепции исследования устойчивости движения сельскохозяйственных машинных агрегатов в механическом и технологическом смыслах имеем следующие предпосылки: механике склоноходов и других рабочих машин для механизации горного земледелия, основанная Р.Р.Двали и в последующем развитая под руководством Ш.Я.Кереселидзе; теория устойчивости движения колесных сельскохозяйственных машинных агрегатов, основанная на двухпараметрическую гипотезу неустановившегося увода колес, разработанная Л.В.Гячевым; методы оптимизации динамических процессов в машинах для горного земледелия и возделывания субтропических культур по критериям устойчивости и быстроты
затухания колебаний, разработанная Р.М.Махароблидзе.
Изложенное подтверждает, что разработка методов и средств инженерно-технического обеспечения безопасности является актуальным и требует глубокого изучения.
Работы выполнены в соответствии с отраслевыми научно-техническими программами "Охрана труда" на 1996-2000 гг. 0.СХ.82 и дог.№ 29280293 Б от 08.01.93 г.
Цель исследования - снижение травматизма операторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов, эксплуатируемых в условиях горного земледелия, за счет инженерно-технических мероприятий, предотвращающих опрокидывание.
Объект исследования - мобильные сельскохозяйственные агрегаты, эксплуатируемые в условиях горного земледелия, и реализуемые с их помощью технологии производства (на примере чая и субтропических культур).
Научную новизну работы составляют: теоретические положения по прогнозированию уровня травматизма механизаторов маиинно-трактор-ных агрегатов, занятых на работах по производству чая и субтропических культур в частности, теоретический анализ взаимосвязи между опрокидыванием тракторных агрегатов и травматизмом, теоретическое обоснование положений прогноза показателей травматизма в сельскохозяйственных предприятиях.
Практическую ценность работы составляют результаты прогноза летального травматизма, обоснованные и разработанные на уровне трех изобретений (а.с.№ 1452740, В 1562207, А& 1659280) инженерно-технические устройства против опрокидывания мобильных с.-х. агрегатов при работе их в условиях гористого рельефа местности.
Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава
ЛСХИ и СПГАУ (1989...1994 гг.), Литовской СХА (1991 г.), Ленинградского союза специалистов по безопасности жизнедеятельности. Основные положения по теме диссертации изложены в 7 печатных работах.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Результаты анализа причин опрокидывания мобильных с.-х. агрегатов и связанных с этим летальных травм, их количественные и качественные показатели.
Результаты теоретического обоснования инженерно-технических методов и средств безопасности мобильных средств механизации против опрокидывания при работе в условиях горного рельефа местности.
Разработанные на уровне мировых образцов устройства безопасности указанных агрегатов против опрокидывания (защищены тремя авторскими свидетельствами.
Результаты экспериментальных исследований разработанных устройств безопасности.
Анализ причин травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов,используемых при производстве чая и субтропических культур в связи с уровнем механизации
Повышение научно-технического прогресса сельскохозяйственного машиностроения страны обеспечило выпуск сверхмощных и высокопроизводительных тракторов с комфортабельными кабинами, гидро- и электрифицированными органами управления, с автомати чооким реі?улироваии0М рабочих прощюост , уяучше»ишями парешю тра—ми условий труда, меньшей потенциальной опасностью травмирования при соответствующих условиях эксплуатации инженерно-техни ческой службой. Анализ уровня механизации показывает, что в республике имеются определенные достижения в росте энерговооруженности труда. За десятую и одиннадцатую пятилетки машинно-тракторный парк вырос в 1.5 раза и насчитывает до 29 тысяч тракторов, около 35 тысяч автомобилей, свыше 3.5 тыс. самоходных комбайнов для уборки урожая разных культур и до 2.5 тыс. мелиорашвно-оросительных машин и установок.
Уровень механизации в растениеводстве за последние годы повысился с 42 до 65%, а комплексная механизация в животноводстве с 20 до 35%. Однако, если в среднем по Ооюзу на 100 га обрабатываемой площади приходится 114 работников сельского хозяйства, то в Грузии эта цифра достигает 640 /2, 3/.
В сельском хозяйстве все еще много немеханизированных технологических процессов, особенно при возделывании и уборке урожая овощных и многолетних культур, практически немеханизированы процессы уборки таких специфических культур как цитрусы, виноград, плодовые, табак.
Вследствие расчленения территории, мелкоконтурности участков, расположения их по вертикальной зональности, непригодности плантационных дорог и слабой материально-технической базы по ремонту и эксплуатации машинно-тракторного парка, нехватки квалифицированных кадров (трактористов и комбайнеров), в основном в хозяйствах наработка одного эталонного трактора составляет 1002 эт. га и отстает от ореднесоюзных показателей на 200 эт.га /3, 4/.
На эффективное использование тракторов и другой сельскохозяйственной техники определенное влияние окаэнвают почввнно-климатические условия: количество дождливых дней, продолжительность снежного покрова и физико-механические свойства почвы,
Грузия характеризуется крайне неоднородными условиями механизации, что объясняется сложностью орографии. Имеются такие районы, где без модернизации существующей и создания специальной техники дальнейшая механизация невозможна.
При увеличении крутизны склона (см.табл.9) увеличивается тяговое сопротивление почвы, тяговое усилие трактора при работе в продольном направлении склона по ряду причин резко уменьшается, а с увеличением скорости движения эти потери более ощутимы, потери тягового усилия на крюке трактора при работе вдоль склона значительно выше, чем при работе поперек склона, существенно ухудшается устойчивость исходя из состояния механизации сельского хозяйства, а также дальнейшей специализации Грузии по производству южных и субтропических культур, где уборочные процессы практически немеханизированы, вопрос ускоренного роста уровня механизации и безопасности является весьма актуальным.
Факторы, оказывающие влияние на величину уровня механизации, можно условно разделить на две группы:1) рельефные условия, отсутствие системы машин на целый ряд операций, направление специализации, сложившаяся структура машинно-тракторного парка;2) факторы, носящие как объективный, так и субъективный характер и формирующие уровень механизации в каждом конкретном году: урожайность, структура машинно-тракторного парка, удельный вес механизированной уборки кукурузы, чая, корнеплодов, тракторно-транспортных работ, площадей и обрабатываемой площади в целом, масштабы индивидуального закрепления участковНизкий уровень механизации обусловлен прежде всего отсутствием ряда машин и необеспеченностью отдельными специализированными машинами, поставляемьми сельскому хозяйству. Республика испытывает дефицит в машинах для обработки почвы в садах, прополки овощей, смешивание минеральных удобрений, дискование тяжелых почв и др. В нас тощее время в системе машин для сельскохозяйственного производства имеется ряд машин и орудий, которые не применяются в условиях Грузии из-за невозможности выполнения технологических процессов на уровне предъявляемых требований .
Практически полностью отсутствуют машины для горного земледелия и средства малой механизации, вследствие чего на районы горного земледелия, обрабатываемая площадь которых составляет 6% общей обрабатываемой площади республики, приходится свыше 14% затрат труда в растениеводстве; затраты труда на возделывание и уборку продукции земледелия в этих районах в расчете на I га обрабатываемой площади составляют свыше 1000 чел.-ч, тогда как в среднем по республике менее 500 чел.-ч.
Существенным фактором, сдерживающим рост уровня механизации в земледелии республики, является низкий уровень специализации и концентрации производства во многих отраслях растениеводства. Одной из ведущих культур растениеводства Грузии является чай. Закладка чайных плантаций осуществляется в междурядьях размером: 1,25 м - 13904,3 га; 1,5 м - 24372,19 га; 1,75 м - 20266.4 га; 2,05 м - 1407,8 га.
В настоящее время сбор чайного листа мобильными машинами равнинного типа осуществляется на площади около 7000 га; паспортизацией выявлено, что в ближайшее время дополнительно машинами равнинного типа можно осуществить сбор сортового чайного листа на площади 14000 га. Из оставшихся 30039 га площади до 10, с учетом спарения шпалер шириной междурядий 1.25 м, 17000 га можно подготовить под уборку мобильными машинами равнинного типа.
В связи с постановкой на серийное производство самоходного шасси горного типа, сбор чайного листа можно будет осуществить на склонах до 20, что даст возможность механизированного сбора еще на 8000 га. Несмотря на большую трудоемкость и сложную специфику возделывания чая, в настоящее время все проблемы в этом направлении практически решены, однако процент механизации пока еще остается невысок. Это вызвано тем, что пока под механизацией находятся в основном равнинные площади крутизной до 10 . В дальнейшем равнины полностью и склоновые чайные плантации до 18 будут механизированы на 80-90%. Плантации, заложенные шахматным способом как на равнинах, так и на склонах, со временем будут выкорчевываться и на них заново будут складываться плантации, приспособленные для механизированного ухода /2, 3/.
Для увеличения урожайности чая большой эффект оказывает применение органических удобрений. В условиях Грузии органо-минера-льные удобрения в многолетних насаждениях применяются редко, по той причине, что отсутствуют соответствующие технические средства.
В субтропической зоне республики помимо чаеводства производят цитрусовые. Общая площадь под ними составляет 25.4 тыс.га, в том числе лимонные насаждения занимают 1776 га. Одной из основных и ведущих отраслей сельского хозяйства республики является виноградарство. Общая площадь под виноградниками составляет 145 тыс.га.
В Грузии виноградники в основном заложены шириной междурядий 2 м. В настоящее время в хозяйствах закладка производится междурядьями шириной 2.5-3 м на равнинах, где применение механизации максимально возможно. В некоторых местах Западной Грузии виноградники заложены узкими междурядьями на склонах, где в основном полностью используется ручной труд /2, 3/.
Из-за отсутствия специальных машин уровень механизации в виноградарстве пока еще очень низок. Все трудоемкие процессы (посадка, засыпка продольными холмиками, орошение, удаление поверхностных корней и т.д.), в основном производится вручную.В Грузии также широко развито и садоводство. В плодоводческих районах плодовые насаждения в основном заложены большими
Теоретическое обоснование положений прогноза пока зателей травматизма в сельскохозяйственных пред приятиях
Объективный анаяиз уровня работы по охране труда имеет важное значение. Поэтому в работе проведен статистический анализ Кч и Кт; рассмотрены формулы управляющего прогноза для этих параметров, причем для прогноза иополъэовалиоь мпиричвокио значения дисперсий этих параметров, что не учитывает различия в уровне работы по охране труда. В работе приводится регрессионный анализ параметров травматизма и оценивается статистическая ошибка полученной линейной регрессии; результаты использовались для анализа перспектив динамики травматизма. Вместе с тем представляет интерес управляющий прогноз показателей травматизма. Поэтому проведем анализ дисперсий Кч, Кт, Кп и получим зависимости от оценки этих параметров из условия одинакового уровня работы по охране труда в подразделении. Различия в эмпирических и теоретических дисперсиях используем для оценки уровня работы по профилактике травматизма. Кроме того, это позволит объективно вводить поля управляющего прогноза по хозяйствам. Для целей прогноза на перспективу рассмотрим долгосрочный регрессионный анализ по параметрам травматизма с оценкой полей рассеивания параметров. Если К - число травм, R - число работающих в подразделении (в тыс.чел.), а К и параметры травматизма - случайные величины, К— Наблюдения распределения травм от опрокидывания за месяц Рис.16. Распределения числа травм при опрокидывании тракторных сельскохозяйственных агрегатоз за счет их опрокидывания за год в горном земледелии Грузіш Этот результат распространяется на время Т. График плотности "Х-распределения" представлен на рис.16 , где Q(T) и т определялись по формулам (9), (14) исходя из статистических значений К и Таблица 23 Результаты статистической обработки характеристик травматизма по с.-х. производству за I976-I98I гг. и сравнение рассчитанных (по формулам 9, 21 и 22) и эмпирических (вк ) (э\ - ,С ) значений их (для примера взяты данные по Ленинградской области) примера данные именно Ленинградской области, т.к. по Грузии не удалось сделать представительную выборку соответствующих данных по причине плохого учета показателей травматизма. Чтобы получить приближенную формулу связи D(T) и С Т У , аппроксимируем распределение (15) при помощи гамма-распределе и потребуем, чтобы при больших і. (распределение (15) сильно ра стянуто по времени, см.рис.17) распределения (15) и (17) имели одинаковый характер. Очевидно, это будет (пренебрегая И, в 15) при с =0.5. Плотности распределения (15) и (17) примут вид при Здесь, исходя из (16) и (17), имеем 0.5 / = 0.9IIXS". На рис.17 приведено сравнение "Х-распределения" и гамма-распределения при о( =0.5. Как видно, совпадение удовлетворительное. Кроме того, по данным табл.24, приведено осреднение эмпирических и теоретических распределений исходя из (X =0.5. Оказалось ь =4.52 (эмпирическое) и (5\ =4.5 (теоретическое), что говорит в пользу выбора с( =0.5. Учитывая зависимость для о( (формула 17), получим Тогда формула (14) с учетам (9) и (19) примет вид В таблице 24 приведено сравнение Gr и(2г (подсчитанных по последней формуле). Как видно, совпадение удовлетворительное, особенно в среднем по годам; это свидетельствует о постоянстве (в среднем) Кт по годам, о чем шла речь в работе. Следовательно, мероприятия по охране труда мало влияют на К . Рассмотрим дисперсию К , выраженного формулой (8), Зафиксиро-вавК=$ , получим 0() = K0(T)/R". Отсюда математическое ожидание квадрата С Кд2 =[KQ(T)+K Т J/R . Далее по формуле полного математического ожидания имеем распределения Пуассона Q(K)=z_K , получим Используя (20), имеем с учетом (9): Результаты статистической обработки рассматриваемых характеристик травматизма по с.-х. производству подразделений Ленинградской области за I976-I98I гг. и сравнение эмпирических ( Gg4 , Gg. » G& ) и расчетных (по формулам 9, 21, 22) средних квадратичных отклонений приведены в таблице 23. Из таблицы 23 видно, что (Зкч почти в 2 раза больше Gj ; в последней строке таблицы 23 приведено отношение Теоретическое значение 3нч подсчитывалось в предположении равнозначности условий труда в подразделениях; различие в бкч и Gk (отсюда и Xyl) связано как раз с тем, что травмирование в различных подразделениях различно и коэффициент 3 характеризует степень неравномерности травмоопасноети в подразделениях. Из таблицы 23 также видно, что чЭк и 1г кт мало меняются по годам и в среднем одинаковые. Это говорит о стабильности тяже сти травм и медицинских последствий их. Различие 6 п и 3кп объясняется различием в 6 к и СКг; однако это различие в среднем составляет 16%,что может рассматриваться в пользу эмпирического подтверждения формул (9),(21) и (22). Остановимся далее на управляющем прогнозе. В работе показано, что поля рассеивания для определяемых формулой (22) параметров подчинены нормальному закону. Таким образом, для случайной величины X с математическим ожиданием С X и средним квадратичным отклонением СГх , параметром, определяющим степень неравномерности травмоопасности по хозяйствам, является величина По правилу трех сигм, если zf"x I, то практически достоверно, что по данному параметру травматизма травмоопасноеть в данном хозяйстве выше, чем в остальных (если 2?XZ - І, то практически достоверно, что травмоопасность в данном хозяйстве ниже, чем в остальных). Если j х 0.55, то те же утверждения можно сделать с вероятностью 90%, если \tx\ 0.43 - с вероятностью 80%, и при /t / 0.35 -с вероятностью Ш. Рассмотрим применение этой методики на примере. По данным таблицы 23, имеем для 1976 г., к примеру: Значение средних квадратичных отклонений, рассчитанных по формулам (9), (21) и (22), по приведенным выше средним значениям и фактическим значениям R по десяти подразделениям Ленинградской области, приведено в табл. 24. Данные таблицы показывают, что различие в численности работающих в подразделениях существенно влияет на средние квадратичные отклонения показателей травматизма. Результаты расчета параметров, характеризующих разброс уоло вий травмоопасности по 26 подразделениям Ленинградской области за 1976 г., приведены в таблице 25. Значения параметров, приведенных в таблице 25, могут быть подсчитаны по результатам статистики за данный год и могут использоваться при принятии решений по профилактике. Из данных таблицы 25 следует, что степень fie равномерное ти параметра t по подразделениям наиболее высокая для t 4 и, таким образом, наиболее удобной для целей управляющего прогноза является Kq; параметры І г и t n по модулю существенно меньше I и, таким образом, дисперсия в значениях К и К по хозяйствам носит случайный характер; достоверно, что в подразделениях № 10 и 3 травмоопасноеть вьше, чем в среднем по всем подразделениям, а в подразделениях AI 2, 6, II - ниже; принимая доверительную вероятность 70% (аналогично работам /61, 62/), замечаем, что высокой травмоопасностью характеризуются (с вероятностью 70%) подразделения В I, 3, 4, 10, 18, 21, 23, 24, где tK "7 0.35, а низкой травмоопасностью - № 2, 6, II, 13, 15, 16, где tHL -/- 0.35. Однако для самостоятельных выводов по всей области необходим регрессионный анализ за ряд лет. В работе применяется метод линейной регрессии и показано, что статистическая ошибка этого метода в рассматриваемом случае мала. Однако метод линейной регрессии не позволяет осуществлять прогноз с допустимой погрешностью более чем на 3-4 года. Более далекий прогноз можно осуществить, полагая используя статистические данные по области (например,из табл.23); здесь Т = Га-Ги, где Га - год анализа, а Ги - исходный год. Метод расчета коэффициентов О и б известен. В работе приведены соответствующие зависимости. Расчеты по этим формулам можно провести с использованием программируемых микрокалькуляторов БЗ-34, МК-6І, МК-62. В таблице 26 приведены результаты расчета (с использованием программы Ш 5.93) выборки ЛКЧУ по с.-х. производству Ленинградской области за І976-І98І гг. Расчетная формула име-етвид: Кч = 24,66 є"0 087 «Ъ-И70). 1982 и 1983 годах величина Кч = 9.3. Тогда, используя статистику за 1978-1983 гг. при помощи программы & 5.93 получим уточненную регрессию в виде Результат вычисления регрессии даст возможность вычислить характеристики рассеивания для всей области. Действительно, считая значения регрессии за средние значения Кч, можно вычислить С ч" Например, за 1981 г. получим (5ц = у9,47/104,17= 0,3. Таким образом, в 1981 г. Ікн = -0,365, что при 70%-ой доверительной вероятности (-0,365 -0,35) этот год для управления был благоприятным, т.е. Кч по управлению был заметно лучше,чем по прогнозу за предыдущие годы. Например, прогноз на 1982 г., по данным за І976-І98І гг., составляет (табл.26) Кчр = 8,68. Допуская, что R существенно за год не изменился, и считая для области R =101 (см.табл.27), получим 5кц =\]ъ,68/101= 0,293. Так как в 1982 г. фактическое значение Кч=9,3, то значение tu = =(9,3-8,68)/(3-0,293)=0,7 и, таким образом, при доверительной вероятности 70#-ый результат 1982 г. по управлению неблагоприятный по отношению к тенденции предшествующих лет и 70% за то,что в этом году травматизм в целом по области возрос,т.е. эти результаты неслучайны. Если же использовать для прогноза данные за 1978-1983 гг., то по приведенной выше регрессии получим Кч = =9.41, таким образом, t =0.123 и различие между фактическим и теоретическим значениям носит случайный характер. Проверим гипотезу о том, что величина Кт по годам практически не меняется. Имеем с 1976 по 1981 гг. среднее значениегС/Сг/ 1.Ктр ор« 21.72. Иопользуя Кчр за эти годы в соответствии о полученной линией регрессии, рассчитаем значение E#w по формуле (24). Данные приведены в таблице 27. Данные таблицы 27 показывают, что при 70%-й доверительной вероятности только в 1977 г. имеется на 70% неслучайное снижение критерия / г по области; остальные года соответствуют случайному колебанию этого критерия. Если воспользоваться правилом трех сигм ("ікJ/LI), то колебания кг по области за все годы по отношению к среднему значению следует признать случайными. Регрессия Кп по годам может быть рассчитана по формуле (9), где КЧ определяют по формуле (25), а КТ считается постоянным по годам. Расчетные значения Кп = КП по данным таблицы 26 и фактические значения Кпй = Кпж из таблицы 23, а также результат расчета 6j по области и цп приведены в таблице 28. лицы 27. Изложенная методика расчета регреосии по Кп дает удовлетворительное совпадение с экспериментом. Только в 1977 г. с 70%-и вероятностью имело место неслучайное изменение Кп (на основе правила трех сигм колебания Кд по отношению к значениям регрессии за все годы случайные); в остальные годы имеет место случайное различие между Кпй по области Кпр, рассчитанному по формулам (25) и (9). 2.3. Обоснование прогноза летального травматизма С целью достоверного прогноза необходимо иметь представительную выборку по показателю. Для сельскохозяйственного производства Грузии по указанным в предыдущем параграфе причинам получить представительную выборку не удалось. Поэтому воспользуемся соответствующими данными по РСФСР за период с 1975 по 1986 годы. Такие данные представлены в таблице 29. где Т = Га - Ги, а Га - год анализа, Ги - год исходный (в нашем случае взят 1970 г.); о - случайная величина, имеющая нулевое математическое ожидание г: о = 0 и среднее квадратичное отклонение ($5 = 0,069. Коэффициент корреляции ряда X = 0.68226, т.е. имеется заметная корреляция летального травматизма по времени. Математическое ожидание летальных травм ( Кл ) 1796 Считая распределение случайной величины 5 приближенно нормальным со средним квадратическим отклонением ( = 0.069 и нулевым математическим ожиданием, подсчитаем поле рассеивания реализаций случайного процесса Кл (6 ) по формуле где для 100$ поле рассеивания X = 3, для 90% = 1.645. Ниже представлены результаты расчета для поля рассеивания до конца базы прогноза (1986 г.) и дан прогноз летального травматизма по РСФСР до 2000 г. (табл.31). Результаты расчетов приведены на рис.18; там же даны наблюдаемые значения травматизма. Из рис.18 видно, что все величины входят в 100% зону рассеивания, а в 90% входят все, кроме 1985 г. (для последнего характерны меньшие против расчетных значения). Анализ известных орадотв предотвращения: травматизма покаоы— вает, что в их основе лежат методы,- стабилизирующие положение исследуемого травматизма понижением центра тяжести. Этот метод
Частная методика анализа уровня и причин травматизма механизаторов МТА при выполнении работ по производству чая и субтропических культур
Анализ уровня травматизма операторов МТА при выполнении работ по производству чая и субтропических культур производится на основе статистических данішх по травматизму в АІЖ Грузии, РОФСР за период с 1987 по 1992 гг. При этом анализу подвергались отдельные факты только детального травматизма по всем хозяйствам указанных регионов, где они имели место. Учитывались годы и месяцы травматизма, подотрасль сельскохозяйственного производства, пол и возраст пострадавшего, стаж работы, классность, состав агрегата и обстоятельства несчастного случая. В каждом случае количественного анализа разбору подвергались причины несчастных случаев, в том числе административные нарушения, отсутствие обучения,инструктаж, допуск к агрегатам без профессионального отбора и навыков, необозначенность опасных участков на склонах, состояние оператора, возраст пострадавшего.
Особому анаяизу подвергались причины инженерно-технического характера (необеспеченность устойчивости агрегатов в горных условиях инженерно-техническими мероприятиями, отсутствие противооп-рокидывающих устройств и др.).
Количественные данные по травматизму по различным причинам группировались, обобщались и суммировались для выяснения общей картины явлений. Эти данные использовались при теоретическом обосновании инженерно-технических методов и средств безопасности.
Полученные данные по анализу причин травматизма служили базой для выборки методов и средств предотвращения их, включая мероприятия инженерно-технического характера, организационного и др.
Причинному анализу подвергались все 49 несчастных случая. Банк этих данных позволил выбрать наиболее часто встречающиеся и наметить обобщенные пути профилактики, в частности, позволил выйти на необходимость инженерно-технической защиты в виде противо-опрокидывающих устройств. Последние разрабатывались в виде принципиальной схемы, а затем привязывались к конкретной марке машин, применительно к которым они изготавливались и испытывались на них в условиях соответствующего рельефа местности.
Эффективность мероприятий по профилактике травматизма определялась лабораторными и дорожно-полевыми исследованиями предложенных методов и средств профилактики. При этом основное внимание уделялось принципиальной стороне вопроса. В частности, подтверждались результаты теоретических исследований и предложенных инженерно-технических решений по возможности исключения опрокидывания и связанных с этим травм, а также границы этих возможностей. Обращалось внимание на время срабатывания противоопрокидывающих устройств, границы возможного сохранения устойчивости, выход системы из неустойчивого состояния в устойчивое и др. При этом за эффективность принимался факт предотвращенного предложенными мероприятиями опрокидывания и связанного с этим несчастного случая, т.е. налицо так называемый предотвращенный ущерб, который в наших условиях принимается за эффективность аналогично тому, как это принято в мировой практике. Следует также указать, что этаэффективность определялась применительно к одному олучаю или агрегату (т.е. не суммировалась). Результаты предварительных и лабораторных исследований по этому направлению сопоставлялись с обеспечить достоверность.
Полученные результаты сравнивались с данными других исследований, фактическим ущербом от летального травматизма при опрокидывании как в отраслях агропромышленного комплекса, так и в других отраслях народного хозяйства (транспорт, промышленность, лесоразработки и т.д.).
Эффективность оценивалась практически по всем составляющим, т.е. дифференцированно, а ее результаты сопоставлялись с данными интегральной оценки, т.е. оценки по факту был ли предотвращен несчастный случай на агрегате с предложенными мероприятиями или нет. Как правило, расхождения в оценках были несущественны. Осредненные и принимались за эффективность.
Обобщенной эффективности предшествовал ряд испытаний агрегата с предложенными мероприятиями в лабораторных и полевых условиях.
Обоснованию предшествовал обстоятельный количественный и качественный анализ летального травматизма за ряд лет по Грузии и РСФСР. Изучались подробности и анализировались причиш каждого из 114 летальных случаев, моделировались предтравматические ситуации; в моделях по возможности учитывались квалификация оператора, его состояние, уровень профессиональной подготовки, стаж работы, рельеф местности, состав агрегата, пол, технология и вид работы, длительность работы и др. На основе этих данных моделировались возможные методы и средства предотвращения травматизма. В част ности, анализу подвергались мероприятия организационно-правового характера, санитарно-гигиенического, технико-экономического и инженерно-технического. В результате было установлено, что мероприятиями инженерно-технического характера можно ликвидировать более 55-60$ возможных несчастных случаев. Это дало право уделить особое внимание именно мероприятиям инженерно-технического характера. Из них подвергались анализу известные блокировочные устройства, агрегаты для горного земледелия, различные устройства предотвращения травматизма при опрокидывании агрегатов и др.мероприятия, общим недостатком которых является либо чрезмерно высокая стоимость, либо низкая эффективность защиты, либо большая инерционность и металлоемкость. Поэтому осуществлялся поиск,который привел автора к мысли о необходимости иметь на агрегате устройство, которое не нарушало бы устойчивость агрегата в обычных условиях, отличалось бы универсальноетью в смысле опрокидывания влево или вправо (вперед-назад, вокруг оси), малой металлоемкостью и инерционностью и способностью изменять динамическую устойчивость агрегата в широких пределах. Изложенное привело автора к мысли о необходимости иметь на агрегатах устройство, которое могло бы автоматически реагировать на изменчивость рельефа и сохранять устойчивость за счет выброса балластного груза в сторону противоположную опрокидыванию. Эта идея и была реализована в виде разработанных 3-х противоопрокидывающих устройств, защищенных авторскими свидетельствами В 1452740, № 1562207, Ш 1659280. Описание их устройств и принцип действия приведены в п.3.6.
Экспериментальные исследования проводились с целью проверки теоретических положений по изучаемым вопросам, определения основных параметров разработанного противоопрокидывающего устройства.1. Экспериментально определить массу исследуемого агрегата на базе трактора Т-І6МГ без предложенного устройства и с ним.2. Экспериментально определить центр масс агрегата на базе трактора Т-І6МГ с предложенным противоопрокидывающим устройством и без него.3. Определить крен поперечной устойчивости в обоих случаях.4. Определить момент инерции относительно трех координатных осей в обоих случаях.5. Исследовать параметры разработанного датчика критической ситуащи, чувствительности к крену и к воздействию центробежной силы, автоколебания чувствительного элемента датчика.6. Определить массу противовеса (балластного груза).7. Определить работоспособность предложенного противоопрокидывающего устройства в лабораторных и полевых условиях.8. Доработка конструкции датчика крена по результатам изготовления и предварительного испытания образца противоопрокиды-вающего устройства.
Разработку опытного образца противоопрокидывающего устройства на основе его принципиальной схемы необходимо вести применительно к конкретному трактору или агрегату, поскольку комплектуемые с ними машины, их габариты, ширина колеи и технологическое назначение различны. Поэтому возникла задача обоснования типа трактора.
В чаеводческих и одтрусоводческих хозяйствах республики широко используются тракторы T-I6, T-I6 МГ, Т-25 А, МТЗ-80, МТЗ-82 в различных технологиях с набором различных машин. Поэтому и было принято решение вести разработку рабочей конструкторской документации опытного образца противоопрокидывающего устройства при менительно к трактору T-I6 МГ.
Результаты изготовления и предварительных испытаний датчика крена позволили отметить его положительные и отрицательные стороны. В качестве основного положительного фактора можно отметить стабильность работы. В качестве основных недостатков следует указать на сложность изготовления и отсутствие возможности регулирования момента срабатывания устройства в период эксплуатации мобильного сельскохозяйственного агрегата. Последнее неудобство вынудило провести доработку конструкции датчика, который мог бы обладать достоинствами предыдущей конструкции и быть лишенным ее недостатков.
Координаты центра тяжести тракторов или агрегатов определяют расчетом по массам и координатам центров тяжести сборочных единиц и деталей трактора или агрегата (точность метода зависит от полноты и надежности исходных данных); методом подвешивания трактора последовательно за несколько точек и проведения отвесных линий, в пересечении которых окажется центр тяжести (неудобство метода состоит в том, что трактор подвешивается без заправки жидкостями, массу которых затем приходится учитывать расчетом (I)); на стендах с качающейся платформой, использование которых представляет значительные удобства, так как они пригодны для определения моментов инерции относительно продольных и поперечных ребер опрокидывания и относительно вертикальной оси (стенд Грузинского института субтропического хозяйства). Стенды с качающейся платформой являются наиболее универсальными. Поэтому они и использовались в исследованиях.
Методикой исследований предусматривались испытания агрегата с предложенным противоопрокидывающим устройством в лабораторных условиях (за счет наклона платформы на различный угол) и в полевых условиях на реальных плантациях по выращиванию цитрусовых
Результаты экспериментальных исследований агрегатов с разработанными средствами предотвращения опрокидывания
Для подтверждения теоретических выводов по противоопрокиды-вающему устройству был поставлен ряд экспериментов. Для эксперимента был выбран более распространенный трактор для горной местности в производстве чая и субтропических культур Т-І6МГ.
При решении задач динамики движения сельскохозяйственных агрегатов необходимо располагать механическими параметрами этих агрегатов.
Механические параметры (координаты центра масс, моменты инерции, упруго-диссипативные коэффициенты) определяются экспериментально. Известно множество методов их определения. При определении моментов инерции относительно горизонтальных осей наиболее удобным представляется метод колебаний тела на качающейся платформе, а относительно вертикальной оси - метод Атвудовой машины, модифицированный проф. З.А.Хантадзе.
При применении этих методов требуются специальные стенды. Последнее обстоятельство зачастую, особенно в случаях, когда агрегаты имеют большие габариты и массы, создает определенные неудобства.
На универсальном стенде, предложенном Гогишвили М.Г., Дун-дуа Г.А. и др., были определены массы, центры масс и моменты инерции относительно всех главный осей (см.рис.26).
При определении массы и координат центра масс агрегата, последний устанавливают на платформу стенда. Стенка 4 с опорами 5 подводятся под призмы 2, а другая сторона платформы через дышло 13 приподнимается вверх подъемником 15. Определение массы и координат центра масс происходит по методике, данной в /9/.
При определении моментов инерции относительно горизонтальных осей, стенд необходимо преобразовать в качающуюся платформу. Для этого стойки 5 с пружинами 8 подводятся под платформу .Дышло 13 освобождается от крюка 15. Платформе с агрегатом придают колебания. Производится отсчет определенного числа колебаний и времени, за которое эти колебания совершаются. Расчет моментов инерции производится по методике, изложенной в работах /9, 10/.
Для определения момента инерции относительно вертикальной оси стенд преобразовали в машину Атвуда. С этой целью платформу I освободили от стоек 4 и 5 и опустили на подшипник 3. Аг регат установили на платформу І таким образом, чтобы его центр совпал с центром вращения. Затем платформу I повернули, наматывая канат на кольцо подшипника 3. При этом груз 12 поднимается вверх. Подняв груз на фиксированную высоту, платформу освободили и предоставшш самой себе. Под действием груза она начинает вращаться с выбегом в обратную сторону. С помощью датчика 17 производили отсчет времени опускания груза и высоты выбега последнего .
Момент инерции рассчитывается по методу проф. З.М.Хантадзе, изложенному в работе /10 /.После определения всех этих параметров определили статистическую устойчивость трактора Т-І6МГ.
Под статистической устойчивостью понимается способность агрегата сохранять исходное положение в движении, она характеризуется статистическими углами устойчивости. Эти углы определяют максимально допустимые уклоны поверхности в соответствующей плоскости, при движении которых с постоянной скоростью агрегат не потеряет устойчивости при отсутствии возмущающих воздействий.
Различают продольную и поперечную устойчивости к опрокидыванию в вертикально-продольной - Hj и вертикально-поперечной Hg плоскостях соответственно (рис. 32).Опрокидыванием считают только такой поворот остова вокруг оси опрокидывания, при котором достигается соотношение:где МЛтт - опрокидывающий момент, Нм; м" аб - стабилизирующий момент, Нм.
При этом поперечная ось Х-Х опрокидывания в продольной плоскости при движении на подъем проходит через точки приложения равнодействующих сил реакции к задним ведущим, а при движениипод уклон - через оси передних ведомых колес X -X (рис.32).
Осью поперечного опрокидывания У-У считают ось, проходящую через центр контактной площадки почвы с колесами, при движении вниз по склону (рис.32). Правомочность сделанного допущения определяется тем, что система "поверхность-колесо" не является жесткой, поэтому в процессе поперечного опрокидывания происходит деформация элементов этой системы, что приводит к смещению оси опрокидывания У-У на величину /9/.За критерий продольной устойчивости будем брать запас устойчивости:
