Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1 Предохранительные пояса 11
1.2 Механические предохранительные устройства 22
1.3 Цель работы и задачи исследования 31
Исследование существующих средств индивидуальной защиты от падения с высоты 32
2.1 Методика проведения стендовых испытаний 32
2.2 Результаты стендовых испытаний СИЗ и их анализ 40
Выводы 50
Аналитическое обоснование параметров амортизирующего устройства 51
3.1 Определение сил, действующих в системе страховочный фал - амортизатор при остановке падения 52
3.2 Определение основных параметров амортизатора 60
3.3 Установление зависимости безопасности страховки СИЗ от падения с высоты от величины тормозной силы 64
Выводы 73
Разработка конструкции пояса шахтерского с амортизатором 75
4.1 Испытания пояса шахтерского с амортизатором 78
Выводы 80
Разработка технических требований к предохранительным поясам для работников предприятий угольной промышленности 81
Заключение 96
Список литературы 98
- Механические предохранительные устройства
- Результаты стендовых испытаний СИЗ и их анализ
- Установление зависимости безопасности страховки СИЗ от падения с высоты от величины тормозной силы
- Разработка технических требований к предохранительным поясам для работников предприятий угольной промышленности
Введение к работе
Правилами безопасности в угольной промышленности предусматривается страховка людей, работающих в местах, где существует опасность падения с высоты или в выработки. Основным средством страховки являются предохранительные пояса, которые применяются самостоятельно или в комплексе с другими устройствами.
На подземных работах широко применяется пояс ПШ-2, разработанный ВостНИИ для страховки рабочих в шахтах, отрабатывающих крутопадающие пласты. Этот пояс полностью заменил применявшиеся ранее пояса по ОСТ 17-15-70, разработанные лабораторией охраны труда Министерства связи СССР для рабочих, занятых на строительстве сооружений и различных работах на воздушных линиях связи, а также пояса, соответствующие ГОСТам 5718-77 и 14185-77, предназначенные для эксплуатации на предприятиях энергетической промышленности.
Ранее в угольной промышленности, применялись и другие средства защиты от падения, работающие в комплексе с предохранительными поясами:
АПУ — автоматическое предохранительное устройство;
ПИК-3 - канатный парашют, который можно перемещать по натянутому вертикально или наклонно канату.
Все перечисленные средства индивидуальной защиты рабочих от падения с высоты имели различное конструктивное исполнение, которое обусловливало различие динамические характеристики при остановке падения страхуемого рабочего. Фалы поясов выполнялись из сварных цепей, капроновых лент, капроновых витых шнуров, поэтому при резкой остановке падения страхуемого человека усилия, возникающие в этих фалах, были разной величины.
Все указанные пояса разрабатывались в соответствии с требованиями ГОСТ 5718-77 «Пояса предохранительные. Технические требования», по которым усилие, возникающее в фале длиной 1300 мм при падении че ловека, должно ограничиваться величиной 6860 Н (700 кгс). Вместе с тем, кафедрой травматологии Московского медицинского института на основании экспериментальных исследований воздействия усилий, возникающих при остановках падения в элементах предохранительных поясов, на организм страхуемого человека рекомендуются следующие предельные значения этих усилий:
- для талиевых (безлямочных) поясов шириной 50 и 100 мм соответственно - 4000 и 5000 Н за время 0,1-0,05 с;
- для поясов с наплечными лямками предел усилий торможения падения не устанавливался; отмечено только, что усилия до 5000 Н безвредны.
С введением в действие ГОСТ 12.4.011 "Средства защиты рабочих. Общие требования и классификация" предохранительные пояса должны соответствовать следующим условиям.
Динамическая нагрузка, действующая на тело человека при защитном действии пояса, снабженного амортизатором, не должна превышать 4000 Н. Фал пояса из синтетического материала должен выдерживать динамическую нагрузку, возникающую при падении груза массой 100+1 кг с высоты, равной двум максимальным длинам стропа, не менее 23 кН.
В настоящее время нет специальных нормативов, ограничивающих конструктивные и силовые параметры средств индивидуальной защиты от падения с высоты, применяемых на предприятиях угольной промышленности, что затрудняет выбор этих средств для конкретных условий.
В "Анализе аварийности на угольных предприятиях РФ в 2Q02 году" (г. Кемерово, НЦ ВостНИИ и РосНИИГД) отмечено, что за последний 10-летний период из-за реконструкции отрасли изменился шахтный фонд и как следствие этого произошло изменение количественной характеристики аварийности и ее структуры. Поэтому для проведения объективного анализа аварийности рекомендовано ограничиваться периодом, с 1998 по 2002гг., в рамках которого количество шахт и их добыча становятся отно сительно стабильными. В таблице 1 приведены данные по смертельному травматизму на предприятиях угольной промышленности, обусловленному падением с высоты.
Таблица 1
Анализ смертельных несчастных случаев от падения с высоты на угольных шахтах и разрезах Год Шахты Разрезы Травмировано, чел. Всего От падения с высоты % Всего От падения с высоты % 1993 197 18 7,38 31 Н.д. Н.д. 1994 187 26 13,9 22 2 9,1 1995 173 14 8,1 21 2 9,5 1996 124 17 13,7 21 2 9,5 1997 225 9 4,0 19 - 1998 135 14 10,4 23 6 26,0 1999 100 9 9,0 15 1 6,7 2000 129 6 4,7 26 2 7,7 2001 97 7 7,2 17 2 11,8 2002 70 5 7,1 6 - Всего 1437 125 8,7 201 17 8,45
На рисунке 1 показана динамика общей аварийности с 1993 по 2002 гг., из которого видно, что во второй половине исследуемого периода, с 1998 года, когда объем добычи угля стабилизировался, отчетливо просматривается резкое снижение уровня аварийности.
На рисунке 2 приведена динамика смертельного травматизма от падения с высоты на угольных шахтах за этот же период. Из приведенных данных следует, что травматизм от падения с высоты во второй половине рассматриваемого периода снизился в тех же пропорциях, примерно на 50%, то есть из-за объективных причин, связанных с реконструкцией предприятий угольной отрасли. При этом качественного улучшения состояния техники безопасности в вопросах, касающихся страховки людей, работающих в местах опасных по фактору падения с высоты, не произошло. 1993г. 1994г. 1995г. 1996г. 1997г. 1998г. 1999г. 2000г. 2001г. 2002г. Количество аварий за гол —— График изменения средней величины Рисунок 1 Динамика общей аварийности на предприятиях угольной промышленности с 1993 по 2002 гг. к,» 26 14 1—- 1 9 8. , 9ЛЛ,п=, 1993г. 1994г. 1995г. 1996г. 1997г. 1998г. 1999г. 2000г. 2001г. 2002г. EZ3 Травмировано от паления с высоты, чел. Среднее значение Рисунок 2 Динамика несчастных случаев (смертельных) от падения с высоты на угольных шахтах
В соответствии с требованиями ПБ 05-618-03 «Правила безопасности в угольных шахтах» при проходке, оборудовании вертикальных и наклонных выработок, отработке крутых пластов щитовой системой и лавами, при эксплуатации и ремонте шурфов, стволов, копров, строительстве поверхностных сооружений шахт (при работе на высоте 4-5 м и выше) и других работах, связанных с опасностью падения людей в выработки или с высоты, предусматривается обязательное применение предохранительных поясов.
Анализ производственного травматизма на угольных предприятиях отрасли как при ведении работ под землей, так и на поверхности показал, что четверть из них происходит из-за падения людей, выполняющих технологические операции, как на высоте так и при их передвижении по наклонным выработкам из-за отсутствия или неиспользования СИЗ от падения с высоты.
Эти обстоятельства свидетельствуют об актуальности разработки средств защиты от падения с высоты для подземных рабочих, в том числе и горноспасателей. В связи с этим нами были проведены исследования эксплуатационных характеристик предохранительного пояса ПШ-2 в соответствии с требованиями ГОСТ Р12.4.206-99.
Цель работы - разработка средства индивидуальной защиты от падения с высоты.
Идея работы заключается в снижении динамической нагрузки, воздействующей на тело человека при остановке падения с высоты, за счет энергоемкости системы "амортизатор - страховочный фал", обеспечиваемой взаимодействием фала с элементами амортизатора, обладающими упругими свойствами.
Задачи исследований:
- установить характеристики динамических нагрузок, воздействующих на человека при остановке падения с высоты существующими средствами индивидуальной защиты;
- определить комплекс параметров безопасной остановки падения человека с высоты;
- разработать конструкцию амортизатора;
- разработать СИЗ от падения человека с высоты для применения в угольных шахтах.
Методы исследований. В работе использованы аналитические методы с применением современной вычислительной техники, стендовые испытания средств индивидуальной защиты от падения человека с высоты различных конструкций.
Объектами исследований являлись различные материалы предохранительных устройств, амортизационные устройства и конструкции СИЗ.
Научные положения, выносимые на защиту:
- пиковые значения динамического усилия, действующие на тело, при остановке падения снижаются за счет поглощения энергии динамического удара амортизатором с упругими деформируемыми элементами;
- ограничение динамической нагрузки на тело падающего человека во время защитного действия предохранительного средства до безопасного значения 4000 Н обеспечивается за счет перемещения страхующего фала между упругими элементами амортизатора;
- средняя тяжесть легких проявлений опасности изменяется по экспоненциальной зависимости от среднего значения действовавшей в процессе остановки падения динамической силы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- установлено, что снижение пиковых значений динамической силы на тело человека в процессе падения возможно за счет применения амортизатора, снабженного упругими элементами;
- сила перемещения страхующего элемента (фала) между упругими элементами амортизатора снижает динамическую нагрузку в процессе остановки падения до безопасного значения 4000 Н;
- связь между средней тяжестью легких проявлений опасности и средним значением механической силы, действовавшей в процессе торможения тела, установлена в виде: m = m0 • ЕхР(г • F), при этом плотность
распределения проявлений опасности имеет зависимость
f(m) = (b-l)/m0-ebrF),rflel b 4,9.
Практическое значение работы сводится к разработке:
- стенда для проведения испытаний средств индивидуальной защиты;
- технических требований к средствам индивидуальной защиты от падения людей с высоты на предприятиях угольной промышленности;
- конструкции пояса шахтерского;
- конструкции амортизатора для предохранительного пояса. Личный вклад автора состоит:
- в установлении зависимости жесткости упругих элементов амортизатора от величины перемещения по ним фала и коэффициента трения "амортизатор - страховочный фал";
- в разработке конструкции пояса шахтерского;
- в разработке конструкции амортизатора с двумя упругими элементами в виде круглых полых цилиндров;
- в разработке технических требований к предохранительным поясам от падения человека с высоты для применения в условиях угольных шахт;
- в определения уровня опасности, безопасности и охраны труда в зависимости от среднего значения динамической силы.
Реализация работы. Полученные результаты и выводы по диссертационной работе использованы при разработке новой конструкции предохранительного пояса с амортизатором и нормативного документа «Технические требования к средствам индивидуальной защиты от падения людей с высоты на предприятиях угольной промышленности».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получали одобрение на научно-технических советах ОАО УК «Кузбасс-уголь», Прокопьевского ОВГСО, Новокузнецкого ОВГСО, Кемеровского ОВГСО, Кемеровского экспериментального завода средств безопасности (КЭЗСБ), Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности, Вос-тНИИ (1999-2003 гг), Международной научно-практической конференции (Кемерово, 2002г.), Международной научной конференции "Белые ночи" (г. Санкт-Петербург, МАНЭБ, 2003г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.
Механические предохранительные устройства
Недостатком пояса является отсутствие амортизирующих устройств на страховочных фалах.
Пояс рыбацкий, разработанный в г. Клайпеде Рыбопромышленным объединением Западного бассейна. Капроновый пояс из ленты шириной 50 мм с лямками из той же ленты снабжен коротким (0,7 м) фалом из витого капронового шнура диаметром 14 мм и оснащен карабином для страховки. Боковой фал отсутствует. Пряжка поясного ремня выполнена по типу пряжек авиационных предохранительных поясов. Фиксация в застегнутом состоянии осуществляется двумя захватами, которые для расстегивания утапливаются путем одновременного нажатия на два выступа, расположенные на боковых поверхностях пряжки.
Пояс предназначен для страховки рыбаков на рыболовных судах. Наличие короткого фала на узле лямок, отсутствие бокового фала и огнезащиты делают его непригодным для предохранения рабочих от падения с высоты на объектах шахтной проходки, а также монтажа и строительства шахтных объектов.
Пояса с плечевыми и бедренными лямками позволяют выгодно распределить усилие, воздействующее при остановке падения на тело рабочего, и предполагают возможность работы с удлиненным фалом. Кроме того, эти пояса целесообразно применять в условиях работы с повышенной опасностью падения с высоты.
К этой группе относится модификация пояса ВНИИТБ нефтяной промышленности со сдвоенными лямками. Бедренные лямки являются продолжением спинных и их длина регулируется перемещением поясного ремня относительно лямки. При этом изменяется по высоте положение узла лямок на спине рабочего. В остальных узлах пояс с наплечными и бедренными лямками полностью идентичен с поясом, снабженным только наплечными лямками.
Пояс фирмы КОМЭ (Brevet Komet) можно отнести как к группе поясов с наплечными и бедренными лямками, так и к группе поясов-люлек, т.к. бедренные лямки представлены одной лентой шириной 50 мм, закрепленной концами на поясном ремне и расположенной, таким образом, по типу сидения (люльки). Тесьма сидения закреплена на бедрах отдельными, пришитыми к ней ремнями.
Предохранительный пояс-люлька был разработан производственным объединением «Союзтехэнерго» для осмотра буровых вышек. Пояс лямочного типа выполнен из капроновых лент шириной 50 мм, снабжен специальным устройством из широкой (100 мм) тесьмы, служащим в качестве сидения и фиксирующим рабочего в сидячем положении. Специальное тормозное устройство, управляемое самим рабочим, позволяет ему спускаться по стальному несущему тросу при осмотре буровых вышек. Пояс-люлька разрабатывается специально для осмотра-ремонта буровых вышек; для производства обычных монтажных работ применять его нецелесообразно.
Пояс фирмы КОМЭ более универсален, т.к. его конструкция не стесняет движения человека при работе в положении стоя. Кроме того, узлы крепления лямок, расположенные с правой и с левой стороны корпуса рабочего на поясном ремне, позволяют присоединять к ним фал и использовать пояс в качестве дополнительной опоры, например при работе на столбе. Фал пояса выполнен из витого нейлонового шнура и снабжен карабином, закрепленным на одном его конце. Для регулировки длины фал снабжен зажимом со сдвоенным эксцентриком. Плечевые лямки пояса соединены на спине пряжкой трения с кольцом для присоединения фала. Пряжка служит для гашения энергии в момент остановки падения человека. К узлам крепления фала присоединена лента шириной 50 мм, служащая сиденьем люльки. Лента фиксируется на каждом бедре отдельным ремешком.
Для обеспечения безопасности движения по лестницам и строительным лесам пояс комплектуется аварийным нейлоновым канатом, по которому скользит рычажный эксцентриковый парашют. Амортизация при остановке падения осуществляется за счет смещения пряжки на узле лямок, замедленного срабатывания парашюта и деформации резинового амортизатора, надеваемого на страховочный канат в верхней его части.
Амортизатор выполнен в виде массивного резинового параллелепипеда со сквозными отверстиями, расположенными перпендикулярно продольной оси. Страховочный канат заводится последовательно во все поперечные отверстия амортизатора и при рывке, возникающем в период остановки падения, распрямляется, изгибая и растягивая резиновый параллелепипед, за счет чего частично гасится энергия падения.
Пояс фирмы КОМЭ является универсальным, т.к. может быть использован в виде талиевого, с наплечными лямками, с наплечными и бедренными лямками и пояса-люльки. Недостатком пояса является отсутствие защиты легкоплавких деталей от высоких температур при ведении сварочных работ.
Широкое распространение талиевых поясов объясняется простотой их конструкции, сравнительно невысокой стоимостью и естественностью расположения на корпусе человека. В то же время они обладают недостатками: тело рабочего при остановке падения занимает неудобное - горизонтальное положение; фал, присоединенный к ремню, затрудняет выполнение некоторых операций при работе.
В связи с тем что на предприятиях угольной промышленности России применяются, в основном, безлямочные предохранительные пояса, исследованию подвергались предохранительные пояса этой группы.
Результаты стендовых испытаний СИЗ и их анализ
На ленте пояса после застегивания на макете светлой краской наносилась отметка у пряжки. В период сбрасывания макета производилась запись осциллограмм усилий до полного прекращения колебаний макета, после чего макет снимался со стенда, измерялась длина фала, величина проскальзывания ремня в пряжке. Отмечалось состояние карабинов, прицепных колец и пряжки пояса.
Предохранительные пояса ГПТІМ-1А испытывались только в лямочном варианте, т.к. в талиевом исполнении они практически не отличаются от поясов ПШ-2. При их испытаниях проводились визуальные наблюдения за проскальзыванием регулировочных пряжек на лямках и соединительной пряжки на ремне, за состоянием лямок и кольца, на котором они собраны.
При испытаниях применялись как стандартные фалы с одинарной лентой, так и специально изготовленные со сдвоенной лентой.
Испытания предохранительных поясов по ГОСТ 14185-77 проводились по схеме испытания поясов типа ПШ-2. Высота сбрасывания макета с поясом по ГОСТ 14185-77 составляла 1300 и 2600 мм. Высота 1300 мм взята с учетом требования ГОСТ Р 50849-96, согласно которому усилие в фале при падении на его рабочую длину не должно превышать 4000 Н (400 кгс). Высота 2600 мм, как и при испытаниях поясов ПШ-2, ПТТІМ-1А, и взята с учетом того, что точка закрепления фала находится на уровне ног рабочего (почва) и при падении рабочий перемещается на две длины фала.
Пояса по ОСТ 17-15-70, имеющие практически одинаковые конструктивные элементы с поясами по ГОСТ 14185-77, испытывались при сбрасывании макета на одну и две длины фала с целью проверки их прочностных свойств. Методика проводимых наблюдений не отличалась от методики наблюдений при испытании поясов ПШ-2.
При испытаниях пояса типа "Строитель" из-за ограниченного количества образцов пояса было произведено два сбрасывания- с высоты 1500 и два с высоты 2500 мм. Испытания пояса института "Промстальконструкция" проводились в соответствии с принятой методикой. Высота сбрасывания манекена была принята в диапазоне от 500 мм до 2300мм с целью определения динамической нагрузки, при которой начинается разрыв сшивок амортизатора. Усилие разрыва сшивки амортизатора было также проверено под воздействием статической нагрузки.
Для определения амортизационных свойств материала фала пояса ІШІ-2, изготовленного из капроновой ленты шириной 24 и толщиной 3 мм, были проведены испытания ленты статической нагрузкой до 15000 Н. По технической характеристике эта лента при воздействии статической нагрузкой до 15000 Н должна удлиняться на величину до 30 %.
Для испытаний был взят отрезок ленты длиной 1000 мм. Скорости нагружения ленты при растягивании на разрывной машине и при остановке падения существенно различаются и удлинение, а следовательно, и амортизационные свойства ленты также будут отличаться. В связи с изложенным, лента была испытана на растяжение разрывной машиной типа ZJJJsA 2,5/91 с усилием до 5000 Н при скоростях растягивания 50 и 150 мм/мин. Сила нагрузки принимались в интервалах 490; 980; 1470; 1960; 2450; 2940; 3430; 3920; 4410; 4900 Н при обеих скоростях растягивания, нагрузка поддерживалась в течение 3 мин.
Для испытаний автоматического предохранительного устройства типа АПУ устройство карабином присоединялось к измерительному звену корпуса, а коуш каната предохранительного устройства также карабином присоединялся к поясу ПШ-2, надетому на макет. Вытравленный из АПУ канат при испытаниях имел длину 100; 140 и 950 мм. Малые величины длины вытравленного каната были приняты из тех соображений, что АПУ в нормальном режиме работы эксплуатируется с выбранной слабиной каната. В данном случае свободный конец длиной 950 мм может быть следствием аварийного состояния устройства. Для того чтобы канат не втягивался пружиной, на него был надет проволочный бандаж. Испытания АПУ проводились при настройке тормозного устройства на два режима: 1-й, паспортный, принятый на опытно-экспериментальном заводе ВостНИИ и рекомендованный инструкцией по эксплуатации АПУ, и 2-й - загубленный, с сильно затянутыми пружинами тормозного устройства. Усилие на канате, при котором тормозное устройство проскальзывало, проверенное с помощью динамометра, составляло: в 1-м режиме 1800-2000 Н, во 2-м режиме - 2900-3500 Н.
При испытаниях парашюта типа ПИК-3 парашют перемещался по канату, прикрепленному к измерительному звену, и соединялся фалом с грузом весом 100 кгс. В исходном положении парашют был поднят к измерительному звену и удерживался тормозом; груз вверху установлен на упоре.
При проведении опыта упор дистанционно утапливался, груз скользил вниз, увлекая за собой посредством фала парашют, который при этом срабатывал и останавливал падение груза. Усилия, возникающие при остановке падения в тросе и, соответственно, в измерительном звене записывались осциллографом.
Каждое средство индивидуальной защиты представляет цепь звеньев, характеристики которых взаимно накладываются при нагружении и дают общую картину, зависящую от всех этих звеньев. Если рассматривать предохранительные пояса, то нагрузка в фале при остановке падения будет зависеть от плотности и податливости макета, материала пояса и фала, узла крепления фала к поясу, застежки пояса, жесткости карабинов. Аналогичная картина имеет место и в механических предохранительных средствах. Результаты испытаний отдельных образцов или отдельных партий образцов не могут быть с абсолютной достоверностью перенесены на все изделия испытываемой конструкции. При остановке падения страхуемого рабочего решающее значение имеет максимальное усилие, имевшее место, а не усредненное, полученное в результате серии опытов.
Таким образом, при испытаниях СИЗ на динамические нагрузки целесообразно было проведение сравнительно небольшого количества (три -пять) опытов в каждой серии. При этом учитывались наибольшие значения усилий. Определение усилий проводилось за период 0,1 с по осциллограмме. При этом также учитывалось среднее значение усилия.
Установление зависимости безопасности страховки СИЗ от падения с высоты от величины тормозной силы
Из рисунка видно, что при использовании амортизатора, снижающего максимальную динамическую силу до F = 4, уровень охраны труда Z\ повышается в 20 раз, тогда как применение страховочных средств без амортизатора дает повышение охраны труда всего в 6 раз за счет податливости ремня и внезапного действия нагрузки, приводящей к его удвоенному перемещению.
Полученные в настоящей работе теоретические основы создания средств защиты работающих от воздействия чрезмерных нагрузок при падении позволили получить следующие основные результаты: 1. Снижение динамической нагрузки на тормозящееся в процессе падения тело возможно за счет уменьшения жесткости ремня, в том числе с помощью амортизатора, снабженного упругими элементами; 2. Динамическая нагрузка на тело при остановке падения прямо пропорциональна отношению высоты падения к пути, пройденному ремнем при торможении, и чем больше путь торможения, тем меньше динамическая нагрузка; 3. Разработанная силовая схема амортизатора с двумя упругими элементами в виде круглых полых цилиндров, которые охватывают скользящий ремень, позволила установить условия, при которых возможно скольжение ремня по упругому элементу без заклинивания: отношение суммы приложенной силы и упругой в сбегающей ветви к сумме сил, действующих в набегающей ветви, должно быть равно экспоненте с показателем степени, равным произведению коэффициента трения на угол обхвата ремнем упругого элемента; 4. Определены условия устойчивого торможения падающего тела и оптимальные параметры страховочного устройства, а также зависимость динамических нагрузок от его параметров и отношения высоты падения к упругому перемещению ремня. 5. Определена зависимость между коэффициентом жесткости страховочного устройства и упругим перемещением ремня. 6. Динамическое усилие F зависит от перемещения ремня внутри амортизатора и коэффициента трения, изменяющегося в пределах 0,4 .f\ 0,6. 7. Установлена связь между средней тяжестью проявлений опасности и средним значением динамического усилия, действующего на тело при остановке падения в виде т = то- EXP(rF) и вид распределения плот ности проявлений опасности f (m) = (Ъ-1)/ (т0 Є ) при 1 Ь 4,59. 8. Установлено, что число травм со смертельным исходом в общем травматизме пропорционально общему числу травм и обратно пропорционально экспоненте с показателем степени равным отношению некоторого постоянного числа к среднему значению действовавшей динамической силы. 9. Амортизатор с упругими элементами диаметром D =50 мм обеспечивает безопасность применения СИЗ от падения с высоты, так как динамическое усилие на тело при остановке падения при этом не превышает безопасного значения 4000Н.
В результате испытаний существующих предохранительных поясов и анализа полученных результатов для предприятий угольной промышленности была разработана конструкция предохранительного пояса, снабженного амортизатором, позволяющим снижать динамические нагрузки на тело человека при защитном действии пояса до безопасных пределов.
Пояс шахтерский предназначен не только для страховки рабочих при работе в местах, опасных по падению с высоты, но и служит для ношения аккумулятора головного светильника. В связи с этим амортизатор конструктивно выполнен в виде отдельной детали, с учетом возможности при необходимости быстро соединять его со страховочным фалом. При выполнении работ в зонах, неопасных по фактору падения, пояс можно применять без фала или с фалом в облегченном виде без амортизатора. Быстро-съемное амортизирующее устройство (рисунок 17) снабжено с одной стороны карабином, а с другой - кольцом для быстрого соединения с фалом. Комплектовать амортизатором каждый пояс нет необходимости, а в соответствии с технологическими задачами снабжать им группу лиц.
Амортизатор состоит из корпуса с расположенными в нем двумя упругими вкладышами, которые последовательно огибает страховочный фал. Компенсационные окна, расположенные на боковых поверхностях корпуса, предназначены для того, чтобы при сжатии вкладышей, которое происходит при защитном действии пояса, часть упругой деформируемой массы перемещалась за пределы корпуса.
Кроме того, на входе и выходе корпус снабжен роликами, предназначенными для обеспечения наибольшего угла обхвата упругих вкладышей страховочным фалом.
Амортизатор работает следующим образом. Рабочий, снабженный предохранительным поясом с амортизатором, при работе, связанной с опасностью падения с высоты, страхуется фалом, снабженным амортизатором, закрепляясь карабином за надежную опору. Во время падения фал натягивается и, проскальзывая между упругими вкладышами, сжимает их. Под действием динамической силы вкладыши начинают деформироваться, заполняя все пустоты в корпусе, после чего часть их объема выдавливается через компенсационные окно. Эластичные вкладыши диаметром 50 мм и угле обхвата их ремнем не менее 180 град позволяют снизить динамическую нагрузку до безопасных пределов (4000Н).
В качестве несущей части поясного ремня принят пояс шахтерский ПШ-2 конструкции ВостНИИ.
Конструкция предохранительного пояса предусматривает возможность страховки фалом, прицепляемым к поясному ремню как у правого, так и у левого бока рабочего, для этого прицепные кольца расположены на поясе так, что при застегивании находятся с правой и с левой стороны рабочего.
В модификации предохранительного пояса для горноспасателей с целью защиты кушака от теплового воздействия поверх капроновой ленты предусмотрено покрытие из ленты тканной (хлопчатобумажной или льняной), которое выдерживает высокие температуры - 350-400С. Кроме того, лента из органических волокон обладает еще одним ценным качеством: при горении образует дым с едким запахом. Следовательно, при случайном прикосновении ремня к раскаленному металлу (например к сварочному шву) рабочий получает об этом сигнал. Раскаленные частицы металла, отлетающие от сварочного шва, при попадании на капроновую ленту расплавляют капрон, остаясь на нем до полного остывания, тем самым разрушая ткань. При попадании на ленту из органических волокон эти частицы обугливают ее поверхность, но не прилипают, а свободно падают.
В поясе для горноспасателей фал должен быть защищен от огневого воздействия чехлом из брезента или изготовлен из негорючего материала. В местах присоединения к кольцам для карабинов лента фала должна быть обшита брезентом.
Разработка технических требований к предохранительным поясам для работников предприятий угольной промышленности
В результате испытаний существующих предохранительных поясов и анализа полученных результатов для предприятий угольной промышленности была разработана конструкция предохранительного пояса, снабженного амортизатором, позволяющим снижать динамические нагрузки на тело человека при защитном действии пояса до безопасных пределов.
Пояс шахтерский предназначен не только для страховки рабочих при работе в местах, опасных по падению с высоты, но и служит для ношения аккумулятора головного светильника. В связи с этим амортизатор конструктивно выполнен в виде отдельной детали, с учетом возможности при необходимости быстро соединять его со страховочным фалом. При выполнении работ в зонах, неопасных по фактору падения, пояс можно применять без фала или с фалом в облегченном виде без амортизатора. Быстро-съемное амортизирующее устройство (рисунок 17) снабжено с одной стороны карабином, а с другой - кольцом для быстрого соединения с фалом. Комплектовать амортизатором каждый пояс нет необходимости, а в соответствии с технологическими задачами снабжать им группу лиц.
Амортизатор состоит из корпуса с расположенными в нем двумя упругими вкладышами, которые последовательно огибает страховочный фал. Компенсационные окна, расположенные на боковых поверхностях корпуса, предназначены для того, чтобы при сжатии вкладышей, которое происходит при защитном действии пояса, часть упругой деформируемой массы перемещалась за пределы корпуса.
Кроме того, на входе и выходе корпус снабжен роликами, предназначенными для обеспечения наибольшего угла обхвата упругих вкладышей страховочным фалом.
Амортизатор работает следующим образом. Рабочий, снабженный предохранительным поясом с амортизатором, при работе, связанной с опасностью падения с высоты, страхуется фалом, снабженным амортизатором, закрепляясь карабином за надежную опору. Во время падения фал натягивается и, проскальзывая между упругими вкладышами, сжимает их. Под действием динамической силы вкладыши начинают деформироваться, заполняя все пустоты в корпусе, после чего часть их объема выдавливается через компенсационные окно. Эластичные вкладыши диаметром 50 мм и угле обхвата их ремнем не менее 180 град позволяют снизить динамическую нагрузку до безопасных пределов (4000Н).
В качестве несущей части поясного ремня принят пояс шахтерский ПШ-2 конструкции ВостНИИ. Конструкция предохранительного пояса предусматривает возможность страховки фалом, прицепляемым к поясному ремню как у правого, так и у левого бока рабочего, для этого прицепные кольца расположены на поясе так, что при застегивании находятся с правой и с левой стороны рабочего. В модификации предохранительного пояса для горноспасателей с целью защиты кушака от теплового воздействия поверх капроновой ленты предусмотрено покрытие из ленты тканной (хлопчатобумажной или льняной), которое выдерживает высокие температуры - 350-400С. Кроме того, лента из органических волокон обладает еще одним ценным качеством: при горении образует дым с едким запахом. Следовательно, при случайном прикосновении ремня к раскаленному металлу (например к сварочному шву) рабочий получает об этом сигнал. Раскаленные частицы металла, отлетающие от сварочного шва, при попадании на капроновую ленту расплавляют капрон, остаясь на нем до полного остывания, тем самым разрушая ткань. При попадании на ленту из органических волокон эти частицы обугливают ее поверхность, но не прилипают, а свободно падают. В поясе для горноспасателей фал должен быть защищен от огневого воздействия чехлом из брезента или изготовлен из негорючего материала. В местах присоединения к кольцам для карабинов лента фала должна быть обшита брезентом. Модификация предохранительного пояса для горноспасателей предусматривает комплектование пояса сумками для инструмента и пр. и, кроме того, комплектуется фалом удвоенной длины для ведения спасательных работ, автоматическим предохранительным устройством, типа АПУ или ПИК-З с канатом, а также средством для транспортировки пострадавшего. Экспериментальные образцы поясов были испытаны в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.206. Статические и динамические испытания поясов проводились по схемам, приведенным на рисунке 6. Разработанные амортизаторы с резиновыми деформируемыми элементами, имеющими основные параметры, рассчитанные, в соответствии с вышеизложенными теоретическими исследованиями, были испытаны на динамическую нагрузку в комплекте с фалом пояса. Для определения величины нагрузок и характера нагружения макет сбрасывали с высоты 1500 и 3000 мм. Характер нагружения страховочного фала экспериментального образца шахтерского пояса при наличии разработанных амортизаторов с упругими вкладышами (рисунок 31) резко отличался от такового при испытании фала без амортизатора. Если пиковые мгновенные и средние за 0,1 с нагрузки в фале без амортизатора при высоте сбрасывания составляли соответственно: 1500 мм -10200 и 6320 Н 3000 мм-12360 и 8240 Н, то соответствующие им нагрузки в фале, снабженном амортизатором с резиновыми амортизаторами диаметром 50 мм, - пиковые мгновенные и средние за 0,1 с - при высоте сбрасывания 1500 мм составляли соответственно 3150 и 2860 Н. При высоте падения с 3000 мм максимальное пиковое было отмечено 3960 Н. Осциллограмма нагрузки в фале, снабженном амортизатором, растянута во времени, пиковые всплески нагрузок выражены резко, а вторичный рывок происходил через промежуток времени 0,4 -0,5 с.
