Содержание к диссертации
Введение 6
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
Социально-экономические аспекты повышения технологической 12 безопасности мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения в системе «О-М-С»
Состояние безопасности труда операторов в технологическом про- 16 цессе работы мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения в системе «О-М-С»
Современные методы оценки и формирования технологической 28 безопасности труда оператора мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения в системе «О-М-С» '.
Пути и средства повышения безопасности труда операторов мо- 36 бильных колесных машин сельскохозяйственного назначения
Выводы и задачи исследования 39
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ И ТЕХНИЧЕ- 41
СКИХ УСТРОЙСТВ, ПОВЫШАЮЩИХ БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА
ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН СЕЛЬСКОХО
ЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Обоснование критерия технологической безопасности мобильных 41 колесных машин сельскохозяйственного назначения
Теоретическое исследование утомляемости операторов от процесса 49 буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Теоретическое обоснование способа повышения проходимости мо- 56 бильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Теоретическое обоснование способов и технических устройств, 70 повышающих безопасность труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения
Теоретическое обоснование устройств для автоматического кон- 70 троля за состоянием и исправностью тормозной системы
Теоретическое обоснование безопасной скорости движения мо- 78 бильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Теоретическое обоснование устройства снижающего эффект гид- 86
роскольжения
2.5. Выводы по главе 94
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 95
Цель, программа и задачи экспериментальных исследований 95
Условия проведения полевых экспериментальных испытаний 95
Приборы, измерительная аппаратура и оборудование для проведе- 98 ния полевых экспериментальных исследований
Оценка погрешности приборов, измерений, точности ивоспроиз- 105 водимости результатов опытов
Методика исследования утомляемости операторов в зависимости от 113 процесса буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Методика исследования процесса буксования от сцепных свойств 115 между несущей поверхностью и движителем мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Методика исследования явления гидроскольжения скоростных мо- 118 бильных колесных машин сельскохозяйственного назначения
Выводы по главе 119
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.. \ 120
Результаты экспериментальных исследований утомляемости опера- 120 торов в зависимости от процесса буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
Результаты экспериментальных исследований по определению ко- 129 эффициента буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения
4.3. Результаты экспериментальных исследований по определению ко- 135
эффициента сцепления для различных типов несущих поверхностей
Результаты экспериментальных исследований критической скоро- 137 сти гидроскольжения скоростных мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения
Сравнение результатов экспериментальных и теоретических иссле- 140 дований утомляемости операторов в зависимости от процесса буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения....
Выводы по главе 141
5. ОЖИДАЕМАЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТОВ- 143
НОСТЬ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРО
ПРИЯТИЙ
Методика расчета экономической эффективности 143
Суммарный годовой социально-экономический эффект от внедре- 146
ния инженерно-технических мероприятий
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 147
ЛИТЕРАТУРА 150
ПРИЛОЖЕНИЯ 160
5 Перечень сокращений
АПК - Агропромышленный Комплекс
«О-М-С» - «оператор - машина - среда»
ТО - техническое обслуживание
ПБС - противобуксовочная система
КПД - коэффициент полезного действия
МКМСН - мобильная колесная машина сельскохозяйственного назначения
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации предусматривает устойчивый рост сельскохозяйственного производства за счет повышения производительности и безопасности труда в предприятиях всех форм собственности, которые непосредственно зависят от ускорения научно-технического прогресса и повышения уровня безопасности основных технологических процессов в Агропромышленном Комплексе России (АПК).
Сам процесс трудовой деятельности механизатора вообще и, с позиции безопасности его труда, можно рассматривать как систему «оператор-машина-среда», то есть как сложную кибернетическую систему со многими прямыми и обратными связями.
Повышение уровня безопасности технологических процессов в АПК является сложной проблемой, так как ее решение находится на стыке технических, экономических, биологических, психологических и рядя других наук. Проблема обеспечения безопасности технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, обуславливающая совместное функционирование биологического объекта - человека и технического объекта -машины в определенных условиях производственной среды требует применения системного подхода в ее исследовании.
Особенностью сельскохозяйственного производства является то, что оно осуществляется в условиях постоянно изменяющихся параметров производственной среды, которая является продуктом природных процессов и производственной деятельности человека. Подавляющее большинство из сельскохозяйственных технологических машин являются мобильными, снабженными пневматическими колесными движителями. Использование этих машин происходит в различных условиях: на поверхности с малой несущей способностью (поле, пахота, заболоченная луговина, размытые грунтовые и полевые дороги, глубокий снег и др.) и с высокой несущей способностью (автомобильные асфальтобетонные дороги, дороги с щебеночным и гравийным
покрытием, сухие укатанные грунтовые дороги и др.). При этом одни и те же машины эксплуатируются как на опорных поверхностях с малой несущей способностью, так и на твердых дорогах.
Соотношение поверхностей качения для колесных машин различно. Так, до 95% технологических машин (зерноуборочные и кормоуборочные комбайны и др.) работают в условиях поля и только 5% в условиях дорог с твердым покрытием. Транспортные машины, используемые на отвозке выращенного урожая и перевозке других грузов, на поверхностях с малой несущей способностью распределяются следующим образом: тракторы - 60...65%, автомобили — 35...40%; на опорных поверхностях с высокой несущей способностью: тракторы 40...35%, автомобили - до 60%. Мелиоративные и до-рожно-строительные машины вообще работают в особо тяжелых дорожных условиях.
В то же время, в силу физиологических и экономических причин, возможности адаптации человека и машины к естественным колебаниям параметров производственной среды весьма ограничены. Возникающие в связи с этим рассогласования между отдельными элементами системы «оператор-машина-среда» приводит к резкому возрастанию числа технических и технологических отказов, которые снижают технологическую безопасность процесса сельскохозяйственного производства.
Известно также, что центральное место в технологической безопасности системы «оператор-машина-среда» занимает подсистема «оператор», то есть конкретный исполнитель, участвующий в процессе управления машиной в конкретной производственной среде. Это подтверждается статистическими данными о травматизме на производстве, которые свидетельствуют о том, что около 10% всех несчастных случаев происходят по причине ошибочных действий оператора при выполнении операций технологического процесса.
Низкий уровень безопасности технологического процесса в АПК усугубляется еще и тем, что средства безопасности, устанавливаемые на сельскохозяйственные машинах, разрабатываются без учета биологически предопределенной вероятности принятия оператором ошибочных действий. Кроме
того, отсутствует возможность отключения указанных средств безопасности в случае увеличения трудоемкости обслуживания системы или узла.
Следует отметить, что в отрасли сельского хозяйства удельный вес травматизма с летальным исходом среди операторов мобильных сельскохозяйственных машин составляет около 13% от всех погибших на производстве. Одной из причин такого положения является недостаточная изученность факторов опасности при выполнении технологических процессов (предпосевная обработка почвы, уборка урожая, транспортировка грузов и пассажиров, и др.).
Известно, что безопасность системы «оператор-машина-среда» зависит от факторов опасности, заложенных в каждой из ее подсистем, то есть операторе, машине, среде. Каждая из подсистем охватывает большое количество факторов опасности, которые в определенной мере отображены в ГОСТах и ОСТах системы стандартов безопасности труда. Однако, до настоящего времени алгоритм поиска факторов опасности, вызываемых функционированием системы «оператор-машина-среда» при выполнении технологического процесса весьма мало изучен.
Уровень безопасности технологических процессов в АПК формируется многими ведомствами страны, однако, целостной научной концепции данной проблемы не разработано, а системные исследования этой проблемы требуют развития, что в итоге приводит к огромному социальному и материальному ущербу от травматизма и профессиональной заболеваемости. Это связано с тем, что до настоящего времени недостаточно полно разработаны методики интегральных количественных оценок безопасности мобильных сельскохозяйственных машин на стадии их разработки, испытания и эксплуатации. Это в полной мере относится и к операторам мобильных машин на стадии их начальной профессиональной подготовки в государственных образовательных учреждения, а также к производственной среде в реальных условиях сельскохозяйственного производства.
Отсюда следует, что исследование и совершенствование методов и средств повышения технологической безопасности системы «оператор-
машина-среда», обеспечивающих безопасность технологических процессов в АПК, является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Диссертационная работа выполнялась в рамках целевой комплексной программы ГКНТ ОЦ. 048 и научно-технической программы ЧГАУ по теме «Разработка и освоение прогрессивных методов организации, технологических процессов, приборов и оборудования, обеспечивающих повышение уровня использования тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин».
Цель работы. Улучшение условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения.
Объект исследования. Мобильные колесные машины сельскохозяйственного назначения.
Предмет исследования. Установление закономерностей влияния элементов системы «оператор-машина-среда» на технологическую безопасность оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.
Методика исследования. В качестве основных методик применялись: логика научных исследований, элементы методов инженерно-психологических и эргономических исследований, методы оптимизации, математического и физического моделирования, хронометражные работы и т.д. В результате были разработаны частные методики лабораторных исследований с использованием планирования эксперимента, производственных испытаний машин, устройств и приспособлений. Все расчеты выполнены с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Теоретически обоснован критерий технологической безопасности колесных машин сельскохозяйственного назначения, позволяющий определять и прогнозировать технологическую безопасность мобильной колесной машины при выполнении операций технологического процесса. Теоретически обоснован метод, повышающий проходимость колесной машины, основанный на автоматическом подтормаживании буксующего колеса. Впервые выявлено влияние буксования мобильной колесной
машины на утомляемость оператора. Теоретически обоснована зависимость
< критической скорости начала гидроскольжения мобильной колесной машины
от параметров пневматического движителя, толщины слоя жидкости и ее плотности. Даны теоретические предпосылки, позволяющие оценивать сцепные качества пневматических колесных движителей с поверхностью качения при различных скоростях движения автомобилей.
Практическая значимость. Разработана методика определения критерия технологической безопасности труда операторов мобильных колесных ма-шин сельскохозяйственного назначения, позволяющая определять критерий
* технологической безопасности труда операторов при работе на колесных
машинах, имеющих разное техническое состояние. Даны результаты экспериментальных исследований по определению коэффициентов буксования автомобиля ЗИЛ-130 на различных несущих поверхностях, а так же результаты
« экспериментальных данных, определяющие влияние буксования мобильной
колесной машины на утомляемость операторов. Разработаны инженерно-технические устройства для автоматического подтормаживания буксующего колеса, позволяющие уменьшить или исключить буксование колесной машины. Обоснованы и предложены инженерные решения: сигнализатор уровня тормозной жидкости; сигнализатор технического состояния тормозных колодок; устройство для снижения эффекта гидроскольжения автомобилей, направленные на повышение производительности и безопасности труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения.
4 Реализация результатов исследования. Полученные автором результаты
используются в процессе изучения студентами Костанайского инженерно-экономического университета и Костанайского государственного университета им. А. Байтурсынова дисциплин «Безопасность жизнедеятельности», «Надежность сельскохозяйственной техники», «Основы конструирования машин», а также студентами Челябинского государственного агроинженер-
ч ного университета при изучении дисциплины «Безопасность дорожного дви
жения». Разработанные инженерные решения: автоматическое подтормажи-вание буксующего колеса, сигнализатор уровня тормозной жидкости, сигна-
лизатор технического состояния тормозных колодок внедрены на предприятиях «Жол-Болсын» г.Костаная, ТОО «Достык-Тубек» Костанайской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях Челябинского государственного агроинженерного университета и Костанайского инженерно-экономического университета (1999-2003), на пятой международной научно-техническая конференции в КазНТУ, г. Алматы 2002г, Оренбургском государственном аграрном университете 2002-2003г.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 15 научных статьях.
На защиту выносятся:
Теоретическое обоснование критерия технологической безопасности колесных машин сельскохозяйственного назначения.
Методика и результаты экспериментальных исследований влияния буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения на утомляемость оператора.
Теоретически обоснованные и разработанные инженерно-технические решения улучшения условий труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения (устройства автоматического подторма-живания буксующего колеса, устройство снижающее эффект гидроскольжения, сигнализаторы уровня тормозной жидкости и технического состояния тормозных колодок).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 113 наименований, и содержит 185 страниц машинописного текста, включая 72 рисунка, 4 таблицы, 13 приложений.
