Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса и задачи исследования
1.1 Травматизм и заболеваемость при возведении объектов АПК: состояние и причины 13
1.2 Парк подъемно-транспортных машин, используемых при возведении объектов АПК: состояние и перспективы развития 21
1.3 Причинно-следственный анализ производственного травматизма и заболеваемости операторов подъемно-транспортных машин 31
1.4 Анализ условий работы операторов подъемно-транспортных машин 34
1.5 Анализ санитарно-гигиенических требований предъявляемых к рабочему месту операторов подъемно-транспортных машин 42
1.6 Анализ основных направлений исследования параметров микроклимата кабин 45
1.7 Анализ существующих методов и средств экспериментальных исследований параметров микроклимата 4 8
1.8 Анализ средств обеспечения комфортного микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин 5 4
1.9 Выводы и задачи исследования 62
2. Теоретическое исследование влияния конструктивных особенностей кабин подъемно-транспортных машин на микроклимат в них 65
2.1 Модель формирования микроклимата кабин подъемно-транспортных машин 65
2.2 Идентификация процесса формирования микроклимата в кабине подъемно-транспортной машины 71
2.3 Обоснование минимальной необходимой информации для достоверной оценки микроклимата в кабине 77
2.4 Теоретическое обоснование путей обеспечения нормируемых показателей параметров микроклимата в кабине подъемно-транспортной машины 79
2.4.1 Теоретическое исследование параметров микроклимата за счет изменения геометрической формы и совершенствования конструктивных особенностей элементов ограждающих конструкций кабины 79
2.4.1.1 Теплопроводность и теплопередача в твердых телах 79
2.4.1.2 Тепловой поток в плоской однослойной стенке при постоянном коэффициенте теплопроводности 81
2.4.1.3 Тепловой поток в цилиндрической однослойной стенке при постоянном коэффициенте теплопроводности 83
2.4.1.4 Тепловой поток в сферической однослойной стенке (полом шаре) при постоянном коэффициенте теплопроводности 8 6
2.4.1.5 Тепловой поток через многослойную плоскую стенку 88
2.5 Выводы 91
3. Программа и методика экспериментальных исследований 93
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований 93
3.2 Методика проведения натурных исследований параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин 97
3.3 Методика проведения исследований параметров микроклимата с использованием экспериментальных образцов кабин 100
3.4 Методика проведения экспериментальных исследований средств теплозащиты на экспериментальном образце кабины сферической формы 103
3.5 Приборы и аппаратура экспериментальных исследований 106
3.5.1 Установка для проведения натурных исследований микроклимата 106
3.5.2 Устройство и принцип работы датчиков 108
3.5.3 Установка для проведения исследований параметров микроклимата с использованием экспериментальных образцов кабин 110
3.5.4 Установка для проведения экспериментальных исследований средств теплозащиты на экспериментальном образце кабины сферической формы 112
3.6 Выводы 113
Результаты экспериментальных исследований
4.1 Результаты натурных исследований параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин 115
4.2 Идентификация параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин при проведении натурных исследований 123
4.3 Результаты экспериментальных исследований параметров микроклимата на экспериментальных образцах кабин 129
4.4 Идентификация параметров микроклимата в экспериментальных образцах кабин 134
4.5 Исследование влияния геометрической формы кабины на показатели микроклимата в ней 142
4.6 Результаты экспериментальных исследований средств теплозащиты на макетном образце кабины сферической формы 148
4.7 Выводы 149
5. Инженерно-техническое обеспечение улучшения условий труда операторов подъемно-транспортных машин и социально экономическая эффективность результатов исследования
5.1 Инженерно-технические мероприятия, направленные на улучшение параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин 150
5.2 Социально-экономическая эффективность инженерно-технических мероприятий 164
5.3 Выводы 168
Общие выводы и предложения 169
Список литературы 173
- Парк подъемно-транспортных машин, используемых при возведении объектов АПК: состояние и перспективы развития
- Идентификация процесса формирования микроклимата в кабине подъемно-транспортной машины
- Методика проведения экспериментальных исследований средств теплозащиты на экспериментальном образце кабины сферической формы
- Идентификация параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин при проведении натурных исследований
Введение к работе
Актуальность темы. В возрождении российской деревни и в целом агропромышленного комплекса заинтересованы все отрасли экономики страны. С вводом в действие строительных объектов в различных отраслях АПК и их развитием Россия сможет обрести продовольственную независимость, а значит, обеспечить безопасность страны в целом.
На сегодня от 5-ти миллионной армии строителей России осталось менее трети, и они обеспечены заказами менее чем на 40%. При очевидном общем снижении объемов строительства травматизм и заболеваемость в отрасли существенно не снижаются.
Анализ производственного травматизма показывает, что около четверти несчастных случаев происходит при эксплуатации подъемно-транспортных машин (ПТМ), при этом аварийность по типам подъемно-транспортных машин следующая: башенные краны - более 42%; краны мостового типа - 26,0%; автомобильные краны - более 13%; гусеничные, портальные, железнодорожные - более 12%.
Экономический ущерб от аварий при использовании подъемных сооружений составляет около 39 млн. руб. ежегодно.
Строительный комплекс страны в целом и АПК в частности нуждается в подъемно-транспортных машинах нового поколения, которые могли бы обеспечить высокую производительность и безопасность строительно-монтажных работ.
В этой связи уже давно назрела проблема по улучшению условий труда оператора подъемно-транспортной машины, связанная непосредственно с его рабочим местом. До сегодняшнего дня большинство заводов отрасли тяжелого машиностроения изготавливают морально устаревшие кабины с низкими тепло- и звукоизоляционными свойствами ограждающих конструкций, с отсутствием средств искусственной вентиляции и отопления, недостаточной обзорностью и эргономичностью.
С целью создания новых конкурентоспособных технологий, техники и оборудования, обеспечивающих комфортный, безопасный и эффективный труд операторов ПТМ, требуется научный подход к решению широкого круга задач.
Цель исследования - улучшение условий труда операторов подъемно-транспортных машин при строительстве объектов АПК совершенствованием конструктивных особенностей кабин.
Объект исследования - микроклиматические условия кабин подъемно-транспортных машин, используемых при возведении строительных объектов АПК.
Предмет исследования - влияние конструктивных особенностей кабин ПТМ на микроклимат в них.
Методы исследования - исследования проводились на основе методов математической статистики, дисперсионного анализа, корреляционного анализа, взаимной корреляции, математического моделирования с использованием современных пакетов компьютерных программ.
9 Научную новизну исследований составляют:
методики исследования параметров микроклимата и средств теплозащиты кабин ПТМ с использованием современного высокоточного электронного оборудования;
упрощенная модель формирования микроклимата кабин ПТМ;
результаты изучения процесса формирования микроклимата путем его идентификации;
- научное обоснование новых инженерно-технических
решений геометрической формы и средств теплозащиты
кабины ПТМ.
Практическую значимость диссертации представляют:
- результаты анализа причинно-следственной связи
условий и охраны труда операторов ПТМ, используемых при
возведении объектов АПК, с травматизмом и
профессиональной заболеваемостью;
разработка и изготовление установок для проведения натурных и экспериментальных исследований;
разработка и изготовление экспериментальных образцов кабин ПТМ;
результаты натурных исследований параметров микроклимата кабин ПТМ, используемых при строительстве объектов АПК;
результаты экспериментального исследования влияния геометрической формы и средств теплозащиты кабины ПТМ на параметры микроклимата;
подтвержденные патентами Российской Федерации (РФ) на изобретения новые инженерно-технические решения кабин ПТМ;
10 рекомендации по нормализации параметров микроклимата кабины ПТМ.
Реализация результатов исследования. Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Эксплуатация машиннотракторного парка и безопасность жизнедеятельности» и «Физика и электротехника» (Ярославская государственная сельскохозяйственная академия (ЯГСХА), г. Ярославль).
Результаты научно обоснованной разработки кабины сферической формы с новыми средствами теплозащиты доведены до стадии создания макетного образца. Выполнено техническое предложение для рассмотрения техническим советом ОАО «Грузоподъемные машины» (ОАО «ГПМ») (г. Ярославль) возможности проектирования и конструирования предлагаемых кабин для ПТМ.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты анализа условий труда операторов ПТМ и обоснование путей, обеспечивающих нормируемые показатели параметров микроклимата в кабинах;
методики исследования параметров микроклимата и средств теплозащиты кабин ПТМ с использованием современного высокоточного электронного оборудования;
упрощенная модель формирования микроклимата кабин ПТМ;
результаты изучения процесса формирования микроклимата путем его идентификации;
результаты натурных исследований параметров микроклимата кабин ПТМ, используемых при строительстве объектов АПК;
результаты экспериментального исследования влияния геометрической формы и средств теплозащиты кабины ПТМ на параметры микроклимата;
рекомендации по нормализации параметров микроклимата кабины ПТМ.
- научно обоснованные и подтвержденные патентами РФ на изобретения новые инженерно-технические решения геометрической формы и средств теплозащиты кабины ПТМ.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены на научных конференциях в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете (СПбГАУ) в 2006-2007 г.г., в ЯГСХА в 2004-2006 г.г., представлены в материалах международной научно-практической конференции «Научный потенциал Света 2004» (г. Днепропетровск); опубликованы в журнале «Строительные и дорожные машины» в 2006 г.
Публикации. По вопросам обеспечения безопасности операторов подъемно-транспортных машин, используемых при возведении строительных объектов АПК, опубликовано 14 работ (11 научных статей, 3 патента РФ на изобретения) , из них 6 печатных работ по теме диссертации, в том числе 1 научная статья опубликована в центральном издании, рекомендуемом перечнем ВАК, и 2 патента РФ на изобретения, подтверждающие новизну исследований.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 136 наименований, в том числе 8 на иностранном языке, и 13-ти приложений. Работа
12 изложена на 212 страницах машинописного текста, содержит 73 рисунка и 16 таблиц.
Парк подъемно-транспортных машин, используемых при возведении объектов АПК: состояние и перспективы развития
Подъемно-транспортные средства, применяемые при возведении объектов АПК, подразделяют на грузоподъемные и транспортирующие. Они предназначены для перемещения различных грузов и в различных условиях, следовательно, относятся к оборудованию повышенной опасности [4] .
При строительстве объектов АПК используют самоходные стреловые поворотные краны на гусеничном, пневмоколесном и автомобильном ходу, а также башенные краны [117].
Широкое применение нашли автомобильные краны, поскольку помимо основного назначения они могут развивать высокие скорости передвижения, что позволяет использовать их на объектах с небольшими объёмами работ, находящихся в значительном удалении друг от друга [4, 32, 108] . В России и ближнем зарубежье [2, 7, 32, 49, 60, 65, 96, 103, 117] выпускаются краны грузоподъёмностью от 6,3 до 20 тонн с механическим приводом (КС-2561Д, КС-2561ДА, КС-2561К и пр.)/ электрическим приводом (СМК-101, КС-4561А, КС-4561.2), а также гидравлические краны типа КС-2571А, КС-2571А-1, КС-3575А, КС-3577 и другие. Пневмоколесные самоходные краны представляют собой полноповоротный стреловой кран, у которого поворотная часть установлена на неповоротной раме, опирающейся на пневматические колеса [32, 103]. Пневмоколесные краны применяют для производства монтажных работ при строительстве зданий и сооружений, а также при монтаже укрупнённых конструкций и технологических агрегатов. Пневмоколесные краны (КС-4361А, КС-4362, КС-5363А(Б), КС-8362А) выпускают с индивидуальным электрическим приводом постоянного тока, грузоподъёмностью от 25 до 100 тонн [7, 97, 98, 103]. На мировом рынке все чаще стали появляться краны на вездеходных шасси, сочетающих в себе достоинства высокомобильных кранов на специальных шасси автомобильного типа с высокой проходимостью и манёвренностью короткобазных кранов (LTM-1045 фирмы "ЛИБХЕРР" (Германия)) с транспортной скоростью 75 км/ч и грузоподъёмностью 45 т [103]. Гусеничные краны (МКГ-25БР, МКГ-40, ДЭК-50, СКГ-40/63, КС-8165 и др.) с механическим и электрическим приводом грузоподъемностью от 16 до 160 т применяются при больших объёмах строительно-монтажных работ, обладают большой маневренностью, могут свободно перемещаться по бездорожью [32, 41, 42] . Фирма "KOBELCO" (Япония) выпускает гидравлические гусеничные краны грузоподъемностью от 35 до 250 тонн. На Российском рынке появилась новейшая разработка этой фирмы - гидравлические гусеничные краны серии СКЕ и ВМЕ грузоподъемностью от 55 до 250 тонн [43]. Фирма Mannesmann Demag Baumaschinen (Германия) также выпускает широкий модельный ряд гусеничных кранов серии СС, грузоподъемностью 50 до 300 тонн [129]. Башенные краны используют на строительно-монтажных работах. Основными достоинствами башенных кранов являются: сочетание большой высоты подъема груза с возможностью его горизонтального перемещения; их универсальность и пригодность для работы с разными грузами [7, 96, 103] . Основной объём производства в стране (90%) составляют краны серии КБ -3, -4, -5, -6 -ой размерной группы в зависимости от характеристик грузового момента (КБ-308А, КБ-403А, КБ-405, КБ-405.1А(2А), КБ-408, КБ-504, КБ-676 и др.). При возведении объектов АПК используются башенные краны 3-ей и 4-ой размерных групп для массового жилищно-гражданского строительства, для выполнения работ нулевого цикла и строительства комплексов переработки зерна, полигонных складов и т.д. [103] . В условиях малоэтажного домостроения при возведении поселковых, гаражных, складских комплексов, а также застройки в стесненных условиях используется мировой опыт краностроения для малоэтажного строительства, что привело к созданию минибашенных кранов с грузовым моментом в диапазоне 1,4 - 60 т-м [37, 103]. ОАО "Ржевский краностроительный завод" выпускает мобильные башенные краны РБК-2.20 (грузоподъёмность -3,2 т; вылет стрелы - 25 м; высота подъёма крюка - 20 м) ; ПБКС-б (грузоподъёмность - 6,3 т; вылет стрелы - 12 м; высота подъёма крюка - 15 м) [105] . Из импортного башенного краностроения наиболее популярным является башенный кран серии MD Французской фирмы "POTAIN". Краны серии MD оснащены системой ограничения рабочих зон, имеют разрешение на применение ФС по Технологическому Надзору, зарекомендовали себя как надежные в эксплуатации, легкие в монтаже, имеющие высокие скорости подъема (72-102 м/мин), низкое энергопотребление (60-80 кВт) [54]. Основными потребителями продукции строительно-дорожного и коммунального машиностроения являются строительный комплекс (45%), агропромышленный комплекс (21%), строительство и содержание автодорог (20%), а также коммунальное хозяйство, транспорт и связь, лесная и деревообрабатывающая промышленность, добыча полезных ископаемых [58] . В начале 90-х гг., когда наблюдалось резкое снижение объемов строительства, а затем последовал их достаточно значительный рост, большая часть подъемно-транспортных машин за ненадобностью выводилась из эксплуатации и консервировалась. В то же время резкий рост объемов строительства в конце 90-х гг. привел к дефициту грузоподъемной техники. На стройплощадках появилось много старого, давно требующего списания оборудования. Зачастую дефицит пополнялся подержанной техникой, приобретенной в других регионах и за границей [58]. На сегодня от 75% до 85% грузоподъёмных машин отработали нормативный срок службы. При этом значительная часть кранов, используемых в настоящее время, устарела морально и физически: многие краны выпущены 20 и более лет назад [111] . Возрастающие объемы строительства требуют увеличения числа подъемно-транспортных машин новых, более совершенных конструкций. Строительный комплекс страны нуждается в подъемно-транспортных машинах нового поколения, которые смогут обеспечить скорость, эффективность и безопасность строительных работ. В последние два-три года ситуация с обновлением парка подъемно-транспортной техники начала выправляться, благодаря возможности приобретать технику в лизинг. Но что касается аварийности - картина пока малоутешительная [111].
Идентификация процесса формирования микроклимата в кабине подъемно-транспортной машины
В кабине, как в помещении малого объема, теплообмен оператора имеет свою специфику, характеризующуюся тем, что у сидящего человека уменьшается теплоотдача с задней и боковых поверхностей тела, изменяется радиационный теплообмен из-за близости ограждений кабины к телу. Необходимо учитывать и то обстоятельство, что оператор периодически выходит из кабины и тем самым подвергается воздействию перепадов температур.
Все эти особенности необходимо учитывать для обоснования нормируемых значений микроклимата, соответствующих комфортным условиям труда.
Анализ микроклимата в кабинах строительных машин, проводимый нами в период с 2003 по 2006 г.г. на базе ОАО "ГПМ" г. Ярославля [25, 34], свидетельствует, что плохая теплоизоляция ограждающих конструкций кабин, отсутствие искусственной вентиляции, малоэффективные обогреватели, не позволяют создать нормальные условия для работы: зимой в начале смены температура в кабинах башенных кранов соответствует температуре наружного воздуха (минимальная температура воздуха для г. Ярославля -31С), к концу смены температура в кабине поднимается до +15 С, при этом температура на уровне пола остаётся низкой 8-12 С; летом - при средних температурах воздуха 17-20 С температура в кабине принимает такие же значения, при повышении температуры наружного воздуха в отдельные дни до 30 С температура в кабине к 1500-1б00 часам повышается до 40 С.
Теплоизоляционная способность ограждающих конструкций существующих на сегодня кабин не защищает оператора ни от перегрева, ни от переохлаждения. В оконных и дверных проёмах есть большие щели, которые приводят к снижению теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций. Дополнительных технических средств (кондиционирования воздуха, вентиляторов, электропечей), поддерживающих требуемый микроклимат в кабинах либо нет, либо их недостаточно.
В кабинах автомобильных и пневмоколёсных кранов картина по факторам микроклимата является такой же неутешительной: из-за недостаточной обзорности и отсутствия средств связи оператору приходится работать с открытой дверью, а значит, эффективность работы отопительных приборов сводится к нулю, и работу оператора автокрана можно сравнивать с работой на открытом воздухе. Летом кабина, имеющая малый объём, быстро нагревается, работать в таких условиях очень тяжело: растёт раздражительность, снижается степень внимания, что может привести к аварийной ситуации на площадке; у оператора нарушается теплообмен, что может привести к перегреву, вызвать головную боль, тошноту и даже потерю сознания.
Существенное значение в формировании микроклимата кабин имеет радиация с поверхности ее внутренних ограждающих конструкций. Исследования свидетельствуют [25] о существенно низкой температуре на внутренних поверхностях кабин в холодный период и высокой температуре в теплый период, что может стать причиной соответственно локального охлаждения или нагревания участков тела оператора. При ограниченных размерах кабин этот вопрос становится весьма актуальным.
Анализ условий работы операторов существующих подъемно-транспортных машин показал, что по таким показателям как объем кабин, а именно высота в свету, ширина кабин, их глубина, ширина прохода, а также по расположению органов управления и вспомогательного оборудования, средств связи, вентиляции, наличию и эффективности использования средств защиты от солнечных лучей и по теплоизоляционным свойствам ограждающих конструкций не то, чтобы в их комплексе, а даже по отдельности данные кабины подъёмно-транспортных машин далеки от совершенства и практически не удовлетворяют современньм санитарно-гигиеническим и эргономическим требованиям.
Среди прочих тенденций развития подъемно-транспортного машиностроения основными являются создание качественно новых подъемно-транспортных машин и широкая модернизация существующих с целью улучшения условий и охраны труда операторов подъемно-транспортных машин.
Сохранение жизни и здоровья человека, высокая эффективность его труда могут быть достигнуты при обеспечении соответствия технических параметров кабин и оборудования, санитарно-гигиенических норм, организации производственного процесса антропометрическим, физиологическим, психофизиологическим и психологическим возможностям человека.
Первой ступенью по обеспечению безопасной эксплуатации подъемно-транспортных машин является создание соответствующих условий работы оператора.
Среда рабочего места человека-оператора представляет собой совокупность физических, химических, биологических, социально-психологических и эстетических факторов внешней среды, воздействующих на оператора.
Наиболее значительным физическим фактором является производственный микроклимат, который характеризуется уровнем температуры, влажности и скоростью движения воздуха, температурой поверхностей, а также интенсивностью радиации, преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовой областях спектра электромагнитных излучений [8, 10, 31, 37, 84, 121, 124] .
Методика проведения экспериментальных исследований средств теплозащиты на экспериментальном образце кабины сферической формы
Задачей первого этапа стало получение необходимой информации о формировании микроклимата в существующих кабинах для установления основных закономерностей влияния внешних условий на внутренние при исполнении кабины традиционной формы.
Поставленная задача предполагала разработку следующей программы: синхронная регистрация входных и выходных параметров согласно частным моделям процесса формирования микроклимата внутри кабины (рис. 2.6, 2.7); получение информации о влиянии внешних климатических параметров воздушной среды на параметры микроклимата внутри кабины; - установление зависимости между каждым внешним климатическим и внутренним микроклиматическим показателями; - сравнение полученных зависимостей между каждым типом кабин; - по результатам натурных исследований построение математических моделей формирования каждого из параметров микроклимата; определение уровня эффективности защиты микроклимата подъемно-транспортной машины от внешних возмущающих воздействий в зависимости от формы данных кабин; разработка мероприятий по совершенствованию конструктивных особенностей кабин, обеспечивающих оптимальные условия микроклимата. Задачей второго этапа исследований являлось получение достаточной информации о влиянии формы кабины на ее внутренний микроклимат с использованием экспериментальных образцов кабин традиционной и сферической формы. Задача исследований формирования микроклимата на экспериментальных образцах выполнялась по следующей программе: синхронная регистрация входных и выходных процессов согласно частным моделям процесса формирования микроклимата внутри кабины (рис. 2.6, 2.7); - построение математических моделей формирования каждого из параметров микроклимата по результатам исследований на экспериментальных образцах; определение уровня соответствия полученных параметров микроклимата предлагаемой формы кабины оптимальным, а также сравнение этих данных с кабиной традиционной формы. Задача третьего этапа исследований заключалась в нахождении коэффициента перевода между экспериментальным образцом кабины и ее прототипом для возможности применения полученных результатов на усовершенствованной кабине. При решении поставленной задачи необходимо: - определить соотношение вычисленных показателей микроклимата существующей кабины с ее экспериментальным образцом, рассчитанным по критерию минимума среднеквадратической ошибки; применить полученный коэффициент для усовершенствованного типа кабины подъемно-транспортной машины видоизмененной формы с целью перевода полученных и проанализированных данных для кабины реальной формы. Задача четвертого этапа - определение эффективности защитной полусферы, как отдельного теплозащитного устройства для нормализации микроклимата кабины подъемно-транспортной машины, осуществляемое экспериментальным способом с использованием серийных приборов и оборудования при искусственной компенсации теплопоступлений в кабине подъемно-транспортной машины. Для этого необходимо: зафиксировать терморадиационную обстановку в кабине подъемно-транспортной машины без защитной полусферы и с ней; вычислить количество теплопоступлений, которое удалось отвести или нейтрализовать в кабине с помощью испытываемого средства (эффект данного теплозащитного средства) . Натурные исследования параметров микроклимата кабин подъемно-транспортных машин проводились на базе ОАО "ГПМ" г. Ярославля. Цель натурных исследований - изучение формирования микроклимата в трех типах кабин подъемно-транспортных машин с целью их идентификации и оценки. Объект исследования: микроклиматические условия кабин подъемно-транспортных машин, имеющих одинаковую геометрическую форму. Выбраны кабины: башенного крана КБ-4ОЗА (кабина У1327.01), пневмоколесного крана КС-3577 "Угличмаш", гусеничного крана РДК-25. В соответствии с программой натурных исследований непрерывно и синхронно регистрировались следующие процессы: температура воздуха Ьв(т) по глубине и высоте кабины; температура наружного воздуха Ьн(т); скорость движения воздуха VB(T) внутри кабины; скорость движения воздуха vH(z) за пределами кабины; относительная влажность воздуха (рв (т) внутри кабины и относительной влажности (рн(т) наружного воздуха.
Кабины были оснащены специальным оборудованием, регистрирующим все процессы с помощью измерительных преобразователей (датчиков), усилительно-преобразующей и регистрирующей аппаратуры, описание которых приведено в разделе 3.5.
Количество датчиков температуры выбиралось таким образом, чтобы снимать показания как по глубине, так и по высоте кабины в соответствии с известной методикой [11, 33] . Температуру наружного воздуха измеряли одним датчиком, расположенным на значительном расстоянии от кабины. Количество датчиков выбиралось на основании [11]. Местоположение и количество датчиков скорости движения и относительной влажности воздуха выбиралось в соответствии с [11, 33] . При работах, выполняемых сидя, температуру следует измерять на расстоянии 0,75 и 1,5 м от пола и 0,1 м от ограждающих поверхностей, скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,75 и 1,0 м, относительную влажность воздуха - на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки. При работах, выполняемых стоя, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0,1 и 1,5 м, а относительную влажность воздуха - на высоте 1,5 м.
Идентификация параметров микроклимата в кабинах подъемно-транспортных машин при проведении натурных исследований
Следовательно, для анализируемого графика q=l,05 при температуре внешней среды от 25 до 31 С, и 1,043 при температуре в интервале от 32 до 42 С. Это значит, что в анализируемой кабине при постепенном возрастании температуры внешней среды на 1 С температура внутри увеличивается на 1 С и 5 % и на 1 С и 4,3 % соответственно. При этом температура внутри кабины достигает 54 С, что является недопустимым, согласно [75] . А так же говорит о негативных свойствах ограждающих конструкций анализируемой кабины, приводящих к более резкому увеличению температуры внутри ее.
В кабине сферической формы q = 1,0125, что говорит о приросте температуры внутри кабины всего на 1,25 %. При этом в абсолютном значении температура не превышает 23 С и находится в допустимых пределах.
Та же ситуация прослеживается и в холодный период (рис. 4.21 (б)), но при этом прирост температуры в кабине сферической формы выше прироста температуры внутри кабины традиционной формы, что свидетельствует о более благоприятных условиях микроклимата в кабине сферической формы.
Аналогичная ситуация наблюдается и при анализе относительной влажности воздуха (рисунок 4.22). В кабине традиционной формы прирост относительной влажности воздуха равен 1 %, а в сферической кабине -0,8 % (в теплый период). В холодный период приросты относительной влажности воздуха в кабине традиционной формы идут опережающими темпами и на большую величину по сравнению с усовершенствованной кабиной. Так, увеличение относительной влажности воздуха внутри кабины сферической формы происходит медленно и плавно, увеличиваясь от 0,4 % до 0,6 %, а в кабине традиционной формы ее прирост составляет от 0,6 до 0,9 % и представляет собой более стремительный процесс. При этом в абсолютном выражении в сферической кабине показатели относительной влажности воздуха более приближены и практически совпадают с оптимальными.
Таким образом, результаты анализа показывают, что кабина сферической формы по всем наиболее важным показателям микроклимата не только не уступает существующим кабинам, но и значительно превосходит их по своим показателям микроклимата.
Отсюда можно сделать вывод, что изменение геометрической формы кабины благотворно повлияло на ее микроклимат. В этой связи необходимо отметить, что на практике используются кабины именно традиционной формы, имеющие недопустимые, и даже критические показатели микроклимата, пагубно влияющие на здоровье работающего в ней человека с вытекающими отсюда последствиями. Для уменьшения теплопоступлений в кабину от ограждающих конструкций применили экран в виде подвижной защитной полусферы. Расстояние между защитной подвижной полусферой и поверхностью кабины изменяли в соответствии с п. 3.4. Результаты испытаний приведены в таблице 4.12. В результате испытаний было выявлено, что наибольший эффект подвижной защитной полусферы достигнут при размещении ее от поверхности кабины на расстоянии 30 мм. Выполненные экспериментальные исследования позволяют утверждать: 1. На показатели микроклимата кабины подъемно транспортной машины влияют два основных фактора: температура и относительная влажность окружающего воздуха. При этом влияние данных показателей описывается системой нелинейных уравнений. Аналогичная ситуация наблюдается и в экспериментальных образцах кабин; 2. Зависимость внутреннего микроклимата в кабине сферической формы реальной величины от показателей климатических условий внешней среды отличается от аналогичных показателей в экспериментальном образце незначительно и описывается системой нелинейных уравнений; 3. Уровень показателей микроклимата существующих кабин подъемно-транспортных машин не соответствует нормируемым; 4. Кабина, имеющая сферическую форму ограждающей конструкции, существенно превосходит кабину традиционной формы по микроклиматическим показателям; 5. Наибольший эффект подвижной защитной полусферы достигнут при размещении ее от поверхности кабины на расстоянии 30 мм и расположении ее по отношению к вертикальной оси кабины под углом 75.
