Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Классификация технологического оборудования для стабилизации формы деталей одежды 17
1.1 Технологические характеристики прессов для вто 17
1.2 Рабочие органы оборудования для вто 22
1.3 Технологические характеристики паровоздушных манекенов 28
Выводы 33
Глава 2. Параметры воздушной среды в зоне работы оператора ВТО изделий 35
2.1 Нормируемые параметры микроклимата на швейных предприятиях 36
2.2 Экспериментальные исследования по определению температуры , относительной влажности и скорости движения воздуха 39
Выводы 53
Глава 3. Разработка теплофизических моделей технологического оборудования 54
3.1 Расчетная теплофизическая модель пресса технологически формующего полочку пиджака 59
3.2 Расчетная теплофизическая модель пресса технологически формующего верхний окат рукавов 71
3.3 Сопоставление результатов теплофизических исследований с экспериментальными данными. 76
Выводы 81
Глава 4. Исследования конвективно-лучистого теплообмена между человеком и технологическим оборудованием 83
4.1 Критерии оценки теплового состояния человека . 83
4.2 Системы управления параметрами микроклимата рабочих мест на швейных предприятиях 89
4.3 Расчетная теплофизическая модель человека и покрова одежды 94
4.4. Моделирование конвективного теплообмена между человеком и технологическим оборудованием для стабилизации формы деталей одежды . 99
4.4.1 Технологическое формование полочек пиджака 100
4.5. Моделирование лучистого теплообмена между человеком и технологическим оборудованием для стабилизации формы деталей одежды 116
4.5.1. Технологическое формование полочек пиджака 117
Выводы 119
Глава 5. Разработка инженерного метода оценки теплового состояния человека при работе на технологическом оборудовании для стабилизации формы деталей одежды 120
5.1 Зона теплового комфорта и дискомфорта на технологическом потоке при вто 121
5.2. Определение социально-экономического эффекта от создания тепловых комфортных условий на операциях ВТО 156
Выводы 159
Глава 6. Общие выводы 161
Список литературы 165
Приложения 174
- Технологические характеристики паровоздушных манекенов
- Экспериментальные исследования по определению температуры , относительной влажности и скорости движения воздуха
- Расчетная теплофизическая модель пресса технологически формующего верхний окат рукавов
- Системы управления параметрами микроклимата рабочих мест на швейных предприятиях
Введение к работе
Одно из главных направлений технического развития в швейной промышленности России, за счет увеличения выпуска конкурентно-способных товаров народного потребления - существенный подъем эффективности производства, достигаемый за счет резкого повышения качества изделий и роста объемов на основе внедрения новейших достижений науки и техники. Невысокая производительность труда, потери рабочего времени из-за частых простудных заболеваний объясняются не только отсутствием новейшего оборудования, но и отсутствием должного теплового комфорта в летнее и зимнее время на большинстве предприятий швейной промышленности России.
По данным профсоюза легкой промышленности из-за простудных заболеваний, таких как острый фарингит и ангина, болезни верхних дыхательных путей, пневмония, обострение хронических заболеваний органов дыхания (бронхиты, астма и др.) число календарных дней временной нетрудоспособности на 100 работающих в г. Москве и Московской области составили 475,3 дня в 1997 году, 453,3 дня в 1998 году и 434,3 дня в 1999 году.
Анализ ряда швейных предприятий, таких как ОАО «Акро», ОАО «Салют», ОАО «ЛШФ», ОАО «БШФ» показал, что невыходы по болезни работающих на операциях влажно-тепловой обработки на 20 - 30 % больше, чем на остальных технологических операциях.
Процессы влажно-тепловой обработки тканей издавна используются в швейном производстве. Однако основные усилия в совершенствовании этих процессов были направлены на разработку различных систем и конструкций прессов и другого оборудования, и на подбор оптимальных режимов обработки [47],[54],[82]. Современный этап развития швейной промышленности характеризуется применением большого количества различных видов тканей верха, а также и прикладных материалов, что обуславливает собой значительное количество различных режимов ВТО для каждого вида ткани.
Теоретические и экспериментальные работы по данной проблеме проводились в МТИЛП, ЦНИИШП, ЛИТЛП, НИИ гигиены и других организациях, где исследовались тепловые условия работы и были сформулированы основные требования. Это нашло свое отражение в нормативных документах, где нормируются параметры воздушной среды по температуре, относительной влажности, скорости движения воздуха, показатели теплового состояния человека по оптимальным и допустимым значениям, но не учитывается влияние нагретых рабочих и нерабочих поверхностей оборудования для ВТО.
Процессы тепловой и влажно-тепловой обработки занимают существенное место в производстве швейных изделий, а в настоящее время в связи с необходимостью выпуска высококачественной продукции трудоемкость процессов тепловой обработки в швейном производстве составляет более 40 % трудоемкости изготовления одежды. Они используются для раскроя материалов и оплавления краев деталей, для соединения деталей одежды термопластичными клеями, для сваривания материалов, а также для придания изделиям пространственной формы и хорошего товарного вида. В этих процессах потребляется большое количество энергии. Только на швейных предприятиях России на операциях влажно-тепловой обработки занято около 100 тысяч рабочих и годовой расход электроэнергии составляет примерно 100 млн. КВт/ч . Расход электроэнергии и число занятых рабочих на операциях ВТО в системе бытового обслуживания (ателье, химчистки, прачечные) характеризуются цифрами того же порядка [54].
Если рассмотреть технологические потоки изготовления ряда швейных изделий, таких как: изготовление мужского и женского пальто, мужского костюма, женского костюма [48] и провести анализ технологических характеристик применяемого оборудования можно сделать вывод о том, что большое влияние на тепловые условия работы человека происходит на технологических операциях влажно-тепловой обработки деталей и узлов изделия. Исследованиями, проведенными в Институте Медицины Труда при РАМН, установлено, что наблюдается снижение производительности труда при работе в дискомфортных тепловых условиях, на которые определяющее влияние оказывают температура, относительная влажность и подвижность воздуха в помещении швейного цеха.
Одним из наиболее перспективных направлений увеличения количества и повышение качества товаров народного потребления становится внедрение на предприятиях легкой промышленности прогрессивных научно-технических решений, способствующих созданию тепловых комфортных условий. Реконструкция, строительство и техническое перевооружение предприятий требуют разработки новых методов расчета и оценки тепловой комфортности постоянных рабочих мест на технологическом потоке. Из анализа и сопоставления тепловых условий работы по журналам аттестации рабочих мест на ряде швейных предприятий (ОАО «АКРО», ОАО «Луховицкая швейная фабрика », ОАО «Белоомутская швейная фабрика», ОАО «Салют»), видно, что дискомфортные тепловые условия преобладают на операциях влажно-тепловой обработки деталей и узлов одежды на всех вышеперечисленных предприятиях.
Решение задач по совершенствованию процесса создания комфортных тепловых условий труда целесообразно производить с использованием системного подхода, позволяющем учесть широкий комплекс требований к нему на этапе проектирования, реконструкции и эксплуатации. Только комплексное решение всех проблем теплового дискомфорта позволит выявить резервы повышения эффективности производства и наметить пути их реализации.
В данном диссертационном исследовании системный подход в создании тепловых комфортных условий на рабочих местах при влажно-тепловой обработке деталей и узлов изделий выразился в рассмотрении этого процесса, как комплекса взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов в системе «человек - воздушная среда - оборудование для ВТО» (рис.1). Для решения этой проблемы необходимо провести комплексные исследования по изучению и установлению взаимосвязей между физиологическим состоянием рабочих в одежде с различными теплозащитными свойствами и тепловым режимом предприятий легкой промышленности.
В швейном производстве рабочие места могут располагаться перпендикулярно или параллельно ходу технологического процесса (ленты конвейера) и оснащаться одной машиной ( прессом ) или двумя. В последнем случае оператор работает одновременно на двух единицах оборудования, которые как правило являются спаренными прессами ввиду парности влажно-тепловой обработки изделий ( 2 полочки, 2 спинки и т. д. ), поскольку подготовительно- заключительное время работы на прессе превышает ( или равно ) время работы собственно пресса.
Размещение прессов перпендикулярно к линии рабочих мест позволило бы сэкономить производственные площади и увеличить съем продукции с одного метра полезной площади. Однако в швейной промышленности, в последние годы по мере оснащения прессами с паровым нагревом подушек, пресса все больше размещаются вдоль линии рабочих мест.
При проведении аттестации рабочих мест на ОАО «АКРО» было установлено, что 77 % рабочих мест ВТО было размещено вдоль конвейера. Такое расположение оборудования заставляет оператора постоянно перемещаться от одного пресса к другому, но при этом создаются более комфортные тепловые условия работы. Расположение прессов перпендикулярно линии конвейера
Пресс отпсрьгг, укладывается изделие
Пресс закрыт, идет процесс прожаривания
Пресс закрыт, вдет процесс прессования
Пресс закрыт, идет "Снятие лас"
Пресс открыт, лежит изделие
Пресс открыт
Параметры воздушной среды, температура, относительная влажность и скорость движения воздуха
Температура на поверхности кожи человека
Тепловая изоляция пакета одежды а е:"
К & гв о
Рис, I Блок-схема диссертации «друг против друга» создает определенные дискомфортные тепловые условия работы оператора, поскольку тепловые потоки действуют на оператора постоянно, так как пресса работают асинхронно.
Цель работы. Настоящая работа посвящена разработке теоретических основ расчета и математического описания процессов теплообмена на операциях влажно-тепловой обработки и практическим предложениям, позволяющего в конечном итоге повысить уровень тепловой комфортности и производительности труда. Для достижения поставленной цели необходимо было на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований решить ряд задач: установить степень разработанности темы и провести анализ основных научных положений и практических результатов исследований, выполненных по тематике диссертации, а также выбрать оборудование для дальнейшего исследования; теоретически изучить теплофизические процессы оборудования для ВТО и защитных свойств пакетов одежды и определить взаимосвязи между ними; разработать методологические основы и практическую реализацию системного подхода к созданию условий теплового комфорта; разработать теплофизические модели различных видов прессов; разработать метод расчета тепловой оценки состояния человека в одежде на основе конвективно-лучистого теплообмена с оборудованием для ВТО; разработать инженерный метод по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта на операциях влажно-тепловой обработки изделий, и на основе полученных результатов дать предложения по улучшению тепловых условий работы оператора; - разработать предложения по улучшению условий труда на операциях - на основе технико-экономического анализа установить эффективность разработанных предложений по созданию тепловых комфортных условий при ВТО. - разработать техническое задание для проектирования подушек прессов с применением новых дополнительных конструктивных особенностей для удаления пара в момент пропаривания из рабочей зоны оператора ВТО.
Тема диссертационной работы утверждена Советом Российского заочного института текстильной и легкой промышленности в 1999 году.
Методы исследований. Теоретической основой исследований является системный подход к исследованию сложных объектов, какими являются «человек - воздушная среда - оборудование для ВТО». В работе использованы основные теоретические положения теории тепло-массо-переноса, основные положения теории подобия, диффузионной теории, современные методы физио- лого-гигиенических исследований, методы решений уравнений математической физики и методы решения систем линейных уравнений.
При обработке результатов исследований и анализа эксперимента использованы методы экспертных оценок, корреляции и математической статистики.
Научная новизна: - определены основные закономерности влияния теплофизических процессов при ВТО изделий на тепловые условия работы, посредством решения многокритериальной задачи теплообмена между технологическим оборудованием и оператором; разработан новый метод и программа моделирования процессов теплообмена на рабочих местах ВТО, позволяющий получить пространственно-временную функцию распределения поля температур в зависимости от режимов обработки; разработан новый инженерный метод расчета границы зоны теплового комфорта и дискомфорта на операциях влажно-тепловой обработки изделий; определены динамические и статические параметры системы «оператор — воздушная среда - пресс» во время работы; получены математические модели, описывающие процессы конвективно-лучистого теплообмена, физико-механических и защитных свойств пакетов одежды рабочего, способствующие совершенствованию процесса создания условий теплового комфорта в зависимости от реальных условий эксплуатации; разработаны новые методы оценки условий комфорта на основе структурного анализа системы «человек - воздушная среда - оборудование для ВТО», позволяющие на стадии проектирования, реконструкции и технического перевооружения производить прогнозирование условий теплового комфорта в зависимости от режимов ВТО, а также увеличить съем продукции с полезной площади цеха; проведена систематизация и разработана классификация разновидностей оборудования для влажно-тепловой обработки деталей и узлов изделий; - предложено новое техническое решение верхней подушки пресса, позволяющее улучшить тепловые условия работающих, а также увеличить съем продукции с полезной площади цеха.
Автор защищает теоретические обобщения и решение научной проблемы, состоящей в разработке научных основ создания тепловых комфортных условий работы на операциях ВТО на основе системы «человек — воздушная среда - оборудование для ВТО», позволяющие моделировать реальные условия теплообмена в зависимости от режимов ВТО, математические модели, описывающие процессы конвективно-лучистого теплообмена, физико-механических и защитных свойств пакетов одежды рабочего, с целью улучшений условий и повышения производительности труда, а также сокращения профессиональных заболеваний.
Публикации и доклады. Результаты проведенных исследований отражены в 7 статьях, основные результаты работы обсуждены на 4 межвузовских конференциях.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав с выводами, списка литературы, включающего 105 наименований. Работа изложена на 174 страницах компьютерного текста, содержит 59 рисунков, 13 таблиц и 5 приложений.
Технологические характеристики паровоздушных манекенов
В плите сделано большое количество отверстий (одно отверстие диаметром 0,8 - 1,0 мм на 1см ), отверстие между камерами закрывается клапаном 2. Пар поступает в верхнюю камеру и обогревает подушку, поэтому эту камеру называют камерой подогрева. Нижнюю камеру называют камерой пропаривания. При открытии клапана пар проходит в камеру пропаривания и через ее отверстия поступает на ткань изделия, расположенную на нижней подушке.
Рабочая поверхность нижней подушки для более равномерного распределения давления обычно делается упругой и, как правило, имеет амортизационное покрытие. Для этой цели используют пружинные маты, покрытые несколькими слоями различных по упругим свойствам материалов. Пружинный мат представляет собой железный, хромированный или алюминиевый лист с большим количеством отверстий, в которых запрессованы спиральные пружины.
Расстояние между осями отверстий 14-15 мм, диаметр пружин 12 мм. На верхней поверхности пружин укреплена мелкая латунная сетка с ячейками размером 1x1 мм. В качестве материала покрытий широкое распространение получили различные высокомолекулярные соединения с пористой структурой. При прессовании пружины в утолщенных местах изделий сжимаются, что не способствует образованию лас на ткани и позволяет обрабатывать изделия с пришитыми пуговицами. Кроме того через пружинный мат свободно проходит пар , что способствует лучшему закреплению формы , приданной изделию в процессе ВТО. В современных прессах с отсосом пара для просушивания изделия нижняя подушка также имеет две камеры. Через отверстие ее верхней камеры с помощью вакуумной установки отсасывается пар. Обогрев нижней подушки в большинстве конструкций осуществляется с помощью пара, поступающего в камеру подогрева по паропроводу из котельной от группового или индивидуального парогенератора .Температура гладильных поверхностей на 8 -10иС ниже температуры пара, обогревающего подушки, [54],[63],[83].
Мощность обогрева подушек и расход пара зависят от термического режима ВТО, длительности производственного цикла и производительности пресса.
В прессах с электрическим нагревом подушек гладильная поверхность нагревается спиральными или трубчатыми электронагревательными элементами.
Спиральные нагревательные элементы укладываются в фарфоровых «бусах» в лабиринте подушек. Между внутренней стороной гладильной поверхности и нагревательным элементом образуется воздушная прослойка, ухудшающая теплопроводность, создающая неравномерный нагрев и являющаяся причиной окисления нагревательного элемента. Поэтому срок службы спирального элемента около полутора лет.
В отличие от других нагревателей, спираль в ТЭНах из провода высокого сопротивления помещают в стальную трубку, изолируя ее от стенок кристаллической окисью магния. После этого трубку уплотняют холодной прокаткой, что значительно увеличивает ее теплопроводность. В таком виде ТЭНы закладывают в плиту подушки и заливают металлом. В некоторых конструкциях ТЭНы просто закладывают в специально фрезерованные пазы и этим дают возможность менять их при ремонте подушек. Однако при этом увеличивается разброс температуры по площади поверхности подушки из-за образовавшихся воздушных зазоров между телом подушки и ТЭНами. Долговечность работы подушек, с залитыми в теле ТЭНами, превышает 2000 часов.
Отечественные предприятия и многие зарубежные фирмы выпускают десятки различных типоразмеров гладильных подушек с элктро и парообогревом. В таблице 1.3 проведен анализ формы и основные размеры комплектов гладильных подушек прессов различных изготовителей. Максимальная мощность электрообогрева верхних подушек обычно на превышает 10 кВт, масса — не более 200 кг при габаритах рабочих поверхностей 2000 1000 мм.
Малые универсальные гладильные подушки имеют мощность электрообогрева около 3,6 кВт , массу до 70 кг и габариты рабочих поверхностей 900 320 мм.
Общее число типов различных отечественных и зарубежных конструкций подушек исчисляется сотнями. В результате проведенного анализа конструкций гладильных подушек сделан вывод об однотипности их конструкций. Многие подушки имеют форму, близкую к форме параллелепипеда или элип- соида. Средний расход электроэнергии на одну гладильную подушку составляет 2 - 7 кВт в зависимости от ее размера и заданного температурного режима.
Рабочие органы перечисленных выше прессов осуществляют как контактное тепловое воздействие на обрабатываемую деталь изделия, так и воздействие паром. Контактирующая с деталью изделия поверхность подушек гладильных прессов называется рабочей. Под воздействием температурного поля рабочей поверхности подушек или пара температура изделия изменяется, происходит обмен тепловой энергии между рабочими органами и полуфабрикатом. При этом значительная часть тепла расходуется на рассеивание в окружающую среду. Процесс теплообмена с окружающей средой при этом происходит, в основном, за счет двух видов: теплообмен излучением (за счет нагрева подушек) и теплообмен конвекцией (за счет выброса пара и подвижности воздуха около нагретых подушек).
Анализ направления теплового воздействия показал, что в зависимости от вида выполняемых операций и расположения подушек пресса это направление различно. В условиях швейного производства рабочие органы прессов по отношению к поверхности тела оператора занимают положение от уровня талии (примерно 1м от пола) до уровня головы (1,5 - 1,8 м ). Так при технологическом формировании верхнего плечевого оката, воротничковой части, верхнего оката рукавов тепловому воздействию подвергаются голова и руки работающего, что составляет около 36 % единиц оборудования, применяемого для ВТО на швейных предприятиях России. При технологическом формировании полочек, спинки пиджака тепловое воздействие направлено на верхнюю часть туловища и руки работающего, что соответственно составляет примерно 64 % .
При выполнении операций влажно-тепловой обработки на постоянных рабочих местах конвективно-лучистое тепловое воздействие от прессов носит, хотя и изменяющееся по времени, но постоянный характер. При выполнении на смежных рабочих местах конвективно-лучистое тепловое воздействие носит постоянно-периодический характер.
Экспериментальные исследования по определению температуры , относительной влажности и скорости движения воздуха
Предложена методика экспериментального определения коэффициента теплоотдачи с рабочих органов прессов в условиях промышленного производства.
Коэффициенты теплоотдачи а от различных поверхностей подушек прессов не равны друг другу даже при равенстве температур соответствующих поверхностей, что объясняется различной ориентацией поверхностей в пространстве. 3. На основе полученных результатов можно сделать следующий вывод: разработанная теплофизическая модель пресса позволяет определить общее количество тепла поступающее в течение всего цикла работы пресса в рабочую зону оператора, обслуживающего технологический процесс влажно- тепловой обработки пиджака. 4. В результате анализа результатов по определению коэффициента сложного теплообмена, полученных расчетным и экспериментальным путем, установлено, что величина данного коэффициента, определяемая теоретическим путем на основе разработанной теплофизической модели оборудования, имеет более завышенное, по сравнению с экспериментальными, значение. Это объясняется тем, что принятые допущения при разработке теплофизической модели, приводят к завышению полученных результатов . Поскольку, разница между экспериментальными и теоретическими величинами не превышает 10 %, то можно ввести дополнительный коэффициент К = 0,9, учитывающий влияние в первую очередь переходных процессов на границах этапов цикла влажно-тепловой обработки изделий, а также и остальных допущений. 5. На основе анализа величин, входящих в критериальные уравнения 3.15 и 3.18 можно сделать следующий вывод, в области значение (ОгРг) от 2 107 до соответствующих области для рабочих органов прессов для ВТО, показатель степени п=1/3. Следовательно, в этой области процесс теплообмена не Человеческий организм является своеобразной термостатической системой с внутренними источниками тепла. Поступление тепла в организм происходит благодаря химической терморегуляции, потери тепла - за счет физической терморегуляции. Тепло, выделяемое при химических реакциях, протекающих главным образом во внутренних органах, поддерживает постоянную температуру тела [2]. Эти процессы, происходящие в организме человека, в условиях помещения можно описать уравнением общего теплового баланса
Из уравнения видно, что комфортные теплоощущения человека обеспечиваются его тепловым режимом. Если, то в теле человека образуется излишнее тепло и организм перегревается. Если выполняется человеческий организм отдает в воздушную среду помещения тепла больше, чем в нем вырабатывается. В этом случае происходит переохлаждение человеческого организма. Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь в том случае, если без значительного напряжения терморегуляции в организме сохраняется тепловое равновесие, соответствие между продукцией тепла и его отдачей во внешнюю среду. Отдача тепла организмом зависит от тепловых условий окружающей среды, которые определяются температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и лучистой энергией.
Различные виды деятельности человека - состояние покоя, умственный труд, передвижение, легкая или тяжелая физическая работа связаны с увеличением энергетических затрат. Согласно существующей градации санитарных норм степень тяжести физической работы по энергозатратам человека считается легкой, если величина энергозатрат не превышает 174,5 Вт (основные процессы швейного производства, работа контролеров )[14]. В работе Р. Ф. Афанасьевой [3} приведена теплопродукция при различной физической деятельности, таблица 4.1. На основе анализа приведенных данных следует, что на операциях влажно-тепловой обработки изделий тепловые потери человеческого организма на 25 % превышают тепловые потери на других технологических операциях швейного производства. Однако, при теплообмене человека с воздушной средой помещения тепловые потоки по телу человеку распределяются неравномерно. Их величина зависит от вида одежды и температуры окружающей среды, а также от вида деятельности человека. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание, когда учитываются теплоизоляционные свойства одежды для частей тела человека. Топография тепловых потоков по поверхности тела человека, оценивающего свои теплоощущения как комфортные, приведена в таблице 4.2. Основная часть тепла, образующегося в организме человека, теряется через поверхность кожи. При этом, в зависимости от вида деятельности и параметров окружающей воздушной среды изменяется температура на поверхности кожи. В свою очередь, топография теплового потока у мужчин и женщин для одних и тех же частей тела различна; Эта разница особенно заметна у людей, одетых в комнатную одежду, (таблица 4.3). Гигиенисты по температуре кожи производят оценку теплоощущений человека [13],[5],[I!],[%] что является показателем теплового состояния организма человека.
Расчетная теплофизическая модель пресса технологически формующего верхний окат рукавов
Внедрение в производство мероприятий по улучшению условий труда работающих, непосредственно связано с вопросами повышения экономической эффективности производства, что особенно актуально на современном этапе.
Мероприятия по улучшению тепловых условий труда на операциях влажно-тепловой обработки изделий носят, прежде всего, социальный характер. В связи с этим, экономические показатели рассматриваются как дополнительные. Однако, мероприятия по совершенствованию условий труда, как отмечается исследователями [6],[14],[11],[48],[57],[66],[102], именно в силу своей высокой социальной направленности дают повышенный экономический эффект, который проявляется в уменьшении выплат по больничным листам (поскольку сокращаются невыходы на работу из-за заболевания, обусловленных некомфортными условиями труда); в связи с улучшением трудоспособности работающих, а также в уменьшении потребности в рабочей силе в связи с ростом производительности труда. Исходя из условий работы ряда швейных предприятий, на которых выпуск на долю одного рабочего составляет около трех костюмов в день, при трудоемкости 2,4 часа один костюм, при сокращении пропуска по болезни из-за дискомфортных условий на рабочих местах ВТО даже на один день в месяц, дополнительный выпуск продукции составит 6 тысяч рублей.
Проведенные исследования позволили смоделировать процессы конвективно-лучистого теплообмена в системе «оператор - воздушная среда - пресс» и при этом выявить, что основным фактором изменения расстановки оборудования для ВТО от поперечного к продольному является выброс паровой струи в момент проведения пропаривания или снятия лас с изделия. Применяемые в швейной промышленности меры по борьбе с паром являются недостаточно эффективными, вследствие больших капиталовложений. Применение разработанной верхней подушки с возможностью включения вакуумного отсоса паразитной струи пара в момент пропаривания или снятия лас позволит увеличить количество рабочих мест в при расстановке оборудования в поперечном направлении. Проведенные расчеты показали, что при применении такой модернизированной подушки уменьшает границу зоны теплового дискомфорта до 0,3 метра от пресса. Таким образом, при поперечном размещении прессов к линии конвейера расстояние между прессами должно составлять 1,2 метра, поскольку оператор получает от 2-х прессов вдвое большее количество тепла.
При проведении аттестации рабочих мест на ОАО «АКРО» было установлено, что 77 % рабочих мест ВТО было размещено вдоль конвейера. Такое расположение оборудования заставляет оператора постоянно перемещаться от одного пресса к другому, что создает постоянное физическое напряжение оператора. Однако, потери производственной площади только за счет этого составили 18,8 погонных метров (габаритные размеры пресса 1450 мм длина, 1200 мм ширина, расстояние между прессами 500 мм, ), на которых можно было бы разместить дополнительно 6 рабочих мест при поперечном расположении прессов. Расположение прессов поперек линии технологического потока «друг против друга» на расстоянии 1,2 метра позволяет обеспечить тепловые комфортные условия работы оператора. Экономический эффект проявляется и в увеличении съема выпускаемой продукции с одного метра площади помещений швейных цехов. Ежедневный выпуск продукции на ОАО «Акро» составляет 400 единиц в день. Дополнительные 6-ть рабочих мест, что составляет 5 % от общего количества рабочих мест для операций ВТО (всего 120) позволяют увеличить выпуск продукции до 420 единиц костюмов в день т. е. на 20 единиц в день, в месяц на 480 единиц, в год на 5020 единиц костюмов. При средней 1. Разработка инженерного метода расчета зон теплового комфорта и дискомфорта на операциях влажно-тепловой обработки изделий позволит на стадии технического перевооружения или реконструкции предприятия спрогнозировать тепловые условия работы оператора и создать комфортные условия труда.
Определены зоны теплового дискомфорта работающего, величина которых составляет 0,5 метра в направлении от пресса при обычной верхней подушке, а предложенная принципиально новая конструкция верхней подушки пресса, которая позволяет производить отсос паровой струи из воздушной среды помещения швейного цеха, что приводит к существенному снижению отрицательного воздействия конвективного теплового потока на оператора, а также уменьшить выделение тепла от пресса в два раза. При этом зона теплового дискомфорта составляет 0,3 метра в направлении от пресса, далее находятся зоны теплового комфорта. 3. Определение необходимого расстояния между прессами при поперечном расположении прессов «друг против друга», которое должно быть не меньше 1,2 метра, позволяет с одной стороны создать тепловые комфортные условия труда оператора, а с другой стороны увеличить выпуск дополнительно на 10 млн. рублей в ценах 1999 года. 4. Полученные результаты по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта использованы при составлении плана мероприятий по улучшению условий труда работающих на ряде предприятий, таких как ОАО «Акро», ОАО «Луховицкая швейная фабрика», ОАО «Белоомутская швейная фабрика», ОАО «Салют» и других. 5. В соответствии с Руководством 2.2.755-99 определен класс вредности по условиям труда оператора пресса как 3.1 класс, и установлено , что при дан- 160 ных условиях труда необходимо производить защиту работающего как временем , так и расстоянием. Определена продолжительность рабочей деятельности оператора в течение рабочей смены, которая должна составлять не более 7 часов.
Системы управления параметрами микроклимата рабочих мест на швейных предприятиях
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований по созданию теплового комфорта на операциях влажно-тепловой обработки изделий, выполненных в данной диссертационной работе на основе системного подхода к данной проблеме, можно сделать следующие выводы.
Разработаны новые методы оценки условий комфорта на основе структурного анализа системы «человек - воздушная среда - оборудование для ВТО», позволяющие на стадии проектирования, реконструкции и технического перевооружения производить прогнозирование условий теплового комфорта в зависимости от режимов ВТО;
Разработана и утверждена в Главном управлении по труду и социальным вопросам «Инструкция по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта в рабочей зоне оператора влажно-тепловой обработки изделий». Полученные результаты по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта использованы при составлении плана мероприятий по улучшению условий труда работающих и модернизации технологических потоков на ряде предприятий, таких как ОАО «Акро», ОАО «Белоомутская швейная фабрика» и других, а также при проведении аттестации рабочих мест.
Проведен анализ особенностей технологического формования на примере прессов и паро-воздушных манекенов, а также рассмотрены конструктивные особенности подушек прессов и проведен сравнительный анализ и классификация рабочих органов оборудования по видам теплообмена , по направлению теплового воздействия, а также по форме и типоразмерам. На основе этого определены технологические характеристики прессов, оказывающие непосредственное влияние на параметры микроклимата в рабочей зоне оператора ВТО.
В результате проведенных комплексных исследований рабочих мест ОАО «Акро», ОАО «ЛШФ», ОАО «БШФ», ОАО «Салют» по температуре, относительной влажности и подвижности воздуха установлено, что рабочие места, относящиеся к категории работ легкой тяжести, такие как сшивание кроя, упаковка и разборка кроя, пришивка пуговиц и т. д. отвечают санитарно гигиеническим требованиям. В то же время рабочие места, относящиеся к категории работ средней тяжести, такие как влажно-тепловая обработка изделий, превышают установленные санитарно-гигиенические требования. Анализ полученных результатов исследований показал, что наиболее дискомфортные тепловые условия работы наблюдаются в течение цикла влажно-тепловой обработки во время процесса пропаривания и снятия лас с изделия. 5. Разработана методика экспериментального определения коэффициента теплоотдачи с рабочих органов прессов в условиях промышленного производства. 6. Разработана теплофизическая модель пресса, позволяющая определить общее количество и распространение тепла, поступающего в течение всего цикла работы пресса в рабочую зону оператора, обслуживающего технологический процесс влажно-тепловой обработки пиджака. 6. На основе комплексного анализа критериев оценки теплового состояния человека, как комфортного, определены критерии для оценки тепловых условий работы оператора при влажно-тепловой обработки изделий. Для оценки теплового состояния оператора ВТО по средневзвешенному конвективно- лучистому потоку разработана модель процесса конвективно-лучистого теплообмена между оператором и прессом для влажно-тепловой обработки изделий, определены этапы цикла, оказывающие наиболее сильное отрицательное влияние на параметры микроклимата в рабочей зоне оператора, такие как пропари- вание, прессование и пропаривание для снятия лас и на основе выполненных исследований и проведенных теплофизических расчетов получена пространственно-временная функция распределения температуры в рабочей зоне на операциях ВТО, а также предложены пути создания тепловых комфортных условий на основе защиты оператора временем или расстоянием. 7. В работе производится принципиально новый метод расчета границы зоны теплового комфорта и дискомфорта по средневзвешенному конвективно- лучистому потоку, учитывающий теплоизоляционные свойства одежды оператора ВТО, теплопередачу излучением и теплопроводностью в воздушной прослойке между кожным покровом и слоями пакета одежды, а также распространение тепловых потоков от оборудования для влажно-тепловой обработки изделий. 8. Разработанный инженерный метод расчета зон теплового комфорта и дискомфорта на операциях влажно-тепловой обработки изделий позволит на стадии технического перевооружения или реконструкции предприятия спрогнозировать тепловые условия работы оператора, обоснованно разместить рабочие места на технологическом потоке, расширить полезное использование площади в цехах и создать комфортные условия труда. 9. Предложена принципиально новая конструкция верхней подушки пресса, которая позволяет производить отсос паровой струи из воздушной среды помещения швейного цеха, что приводит к существенному снижению отрицательного воздействия конвективного теплового потока на оператора, а также уменьшению выделения тепла от пресса. 10. Полученные результаты по расчету зон теплового комфорта и дискомфорта использованы при составлении плана мероприятий по улучшению условий труда работающих на ряде предприятий, таких как ОАО «Акро», ОАО «Луховицкая швейная фабрика», ОАО «Белоомутская швейная фабрика», ОАО «Салют» и других.
