автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Снижение риска травмирования механизаторов в АПК путем совершенствования техники и технологий

i,

d ч

N

N

3

4

5

i

i JZZ. г., Кэ

ую степег!:, Д OK

Санкт-Петербургский Государственный аграрный университет

(СПГАУ)

На правах рукописи

СНИЖЕНИЕ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗАТОРОВ В АПК ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИКИ И

ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность - 05.26.01. Охрана труда

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук (Том I)

Научные консультанты: Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор B.C. Шкрабак; > Заслуженный работник высшей школы, доктор технических наук, профессор В.П. Росляков

Санкт-Петербург, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................... 12

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ...................................................................................... 17

1.1. Обзор литературных источников.............................................. 17

1.2.Технико-экономические показатели производства основной продукции растениеводства в России..................................................... 22

1.3. Последствия реализаций опасности и вредности в отраслях АПП и растениеводстве России........................................................ 28

1.4. Последствия реализаций производственных опасностей импульсного действия в технологических процессах и средствах механизации растениеводства в зарубежных странах.......................... 37

1.4.1. Тракторы................................................................................... 37

1.4.2. Тракторные прицепы................................................................ 45

1.4.3. Комбайны.................................................................................. 45

1.5. Шумовая и вибрационная безопасность механизаторов..... 46

1.5.1. Влияние вибрации и шума на организм человека................ 46

1.5.2. Обзор исследований в области шума и звуковой вибрации

в кабинах тракторов и комбайнов. Анализ работ в смежных отраслях 62

1.5.3. Выводы по разделу................................................................. 79

1.6. Аналитический обзор основных методов и практики оценки производственной опасности оборудования и технологических процессов......................................................................................................... 81

1.7. Выводы по главе......................................................................... 119

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТРАВМИРОВАНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕРИЙНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ

СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ.................................................................................. 124

2.1. Выявление основных источников производственных опасностей импульсного действия и травматических ситуаций................... 124

2.2. Классификация технических средств защиты от механического травмирования................................................................................... 141

2.3. Анализ эффективности путей снижения риска травмирования механизаторов при движении тракторов.......................................... 144

2.4. Анализ эффективности защитных устройств системы пуска дизельных двигателей тракторов и самоходных комбайнов вспомогательным двигателем ПД-10У............................................................... 165

2.4.1. Результаты исследования защитных свойств серийных электрических систем блокировки пуска двигателя.............................. 173

2.5. Исследование безопасности агрегатирования (сцепки) тракторов с прицепными сельскохозяйственными машинами.................... 188

2.6. Исследование безопасности обслуживания карданных валов с изменяющимся углом наклона....................................................... 200

2.7. Исследование безопасности труда при выполнении транспортных работ машинно-тракторными агрегатами................................ 213

2.7.1. Виды работ и показатели травматизма................................. 213

2.7.2. Анализ нормативных правовых актов по безопасности конструкции тракторных прицепов.......................................................... 223

2.7.3. Анализ состояния безопасности производственной среды. 224

2.7.4. Анализ причин аварийного рассоединения узлов крепления шаровых опор механизма гидроподъемника платформ тракторных прицепов 2ПТС- 4.............................................................................. 226

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЧМС В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ.......................................................... 234

3.1. Обоснование интегрального показателя качества функционирования ЧМС в растениеводстве по критерию безопасности........... 234

3.2. Теоретическое обоснование механизма формирования производственных опасностей и пути их реализации в травмы в технологических процессах растениеводства....................................................... 247

3.3. Исследование факторов, определяющих вероятность отказа (опасного действия) механизаторов......................................................... 260

3.3.1. Показатели оценки.................................................................... 260

3.3.2. Влияние психологических характеристик на уровень риска травмирования............................................................................................ 265

3.3.3. Оценка влияния уровня профессиональной подготовки по охране труда молодых механизаторов в СПТУ на уровень риска травмирования................................................................................................. 267

3.3.4. Оценка динамики риска травмирования механизаторов....... 281

3.3.5. Зависимость риска травмирования механизаторов от классности................................................................................................... 283

3.3.6. Зависимость риска травмирования механизаторов от возраста............................................................................................................. 285

3.4. Установление связи между показателями риска травмирования трактористов и техническими характеристиками инженерных средств защиты.......................................................................................... 287

3.5. Теоретические предпосылки совершенствования технических структур (регуляторов)......................................................................... 292

3.6. Принципы нормирования допустимых уровней импульсных производственных опасностей.................................................................. 293

3.7. Алгоритм оценки ожидаемых уровней риска травмирования механизаторов...................................................................................

ГЛАВА 4. МЕТОДИКИ И СТЕНДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ

ИМПУЛЬСНЫХ ОПАСНОСТЕЙ................................................................. 295

4.1. Анализ эффективности оценки инженерно-технических средств защиты на стадии испытаний техники........................................ 295

4.1.1. Методология оценки безопасности тракторов на машинно-испытательных станциях (МИС)............................................................... 295

4.1.2. Опыт испытаний тракторов на МИС в США........................ 302

4.2. Разработка методик количественной оценки эффективности средств защиты от травмирования на стадии испытаний сельскохозяйственной техники.................................................................................. 306

4.2.1. Методика оценки безопасности съемных с изменяемыми углами передачи крутящего момента карданных валов с защитными кожухами полузакрытого типа, защитных кожухов вала отбора (ВОМ) и приема мощности (ВПМ)......................................................................... 306

4.2. 2. Методика оценки безопасности механизма переключения передач........................................................................................................ 308

4.2.3. Методика оценки безопасности агрегатирования (сцепки) прицепных с.-х. машин с тракторами........................................................ 308

4.2.4. Методика оценки безопасности системы пуска двигателя трактора и самоходной машины пусковым двигателем......................... 310

4.2.5. Методика оценки безопасности узлов загрузки и выгрузки бункеров технологическим продуктом...................................................... 312

4.2.6. Методика оценки безопасности системы включения (выключения) привода рабочих органов ССА.......................................... 313

4.2.7. Методика оценки безопасности системы жидкостного ох-

лаждения двигателя трактора и ССА........................................................ 313

4.3. Разработка, изготовление и апробация стенда для натурных испытаний прочности кабин, каркасов и дуг безопасности тракторов методом динамической нагрузки............................................................... 315

4.4. Разработка, изготовление и апробация стенда и автоматизированной системы управления прочностными испытаниями кабин тракторов массой более 6000 кг методом статического нагружения..... 319

4.4.1. Разработка принципиальной схемы и обоснование требований к стендовому оборудованию и приборному обеспечению АСУ-испытание.................................................................................... 321

4.4.2. Обоснование параметров механического оборудования к АСУ-испытание............................................................................................ 323

4.4.3. Обоснование требований к вычислительным блокам АСУ... 326

4.4.4. Описание программного обеспечения..................................... 333

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ НОВЫХ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СНИЖАЮЩИХ УРОВЕНЬ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗАТОРОВ................................................... 335

5.1. Приведение прочностных характеристик кабин тракторов ЮМЗ-6,Т-30 и Т-60С в соответствие с требованиями стандарта........... 335

5.2. Разработка безопасной системы управления пуском основного двигателя трактора вспомогательным пусковым двигателем........ 346

5.2.1. Разработка исходных требований к безопасной системе управления пуском основного двигателя пусковым двигателем........... 346

5.2.2. Разработка, изготовление и испытание макетных образцов безопасной системы управления пуском основного двигателя пусковым двигателем.......................................................................................... 348

5.2.2.1. Разработка принципиальной схемы и обоснование конструктивных параметров элементов системы............................................. 348

5.2.2.2. Определение фактических значений усилия сжатия дисков..................................................................................................................................................................................................................................353

5.2.2.3. Расчет усилия в гидравлической системе управления пуском двигателя........................................................................................................................................................................................357

5.2.2.4. Обоснование параметров корпуса нажимного диска..................358

5.2.3. Оценка трудоемкости изготовления системы управления пуском двигателя........................................................................................................................360

5.2.4. Разработка и изготовление стенда для испытаний новой системы управления пуском............................................................................................................................................361

5.2.5. Методика и результаты стендовых испытаний макетных образцов системы пуска.................................................................................363

5.2.5.1. Методика испытаний............................................................................................................................363

5.2.5.2. Результаты стендовых испытаний................................................................................364

5.2.6. Выводы и предложения..........................................................................................................................365

5.2.6.1. Выводы..........................................................................................................................................................................365

5.2.6.2. Предложения......................................................................................................................................................367

5.3. Разработка и испытание полуавтоматических ТСУ для прицепных сельскохозяйственных машин............................................................................................................368

5.3.1.Разработка технических (исходных) требований к безопасной конструкции полуавтоматического ТСУ............................................................................................368

5.3.2. Разработка и испытание полуавтоматического ТСУ............................369

5.3.2.1. Выбор типа ТСУ............................................................................................................................................369

5.3.2.2. Методика испытаний новых ТСУ в условиях хозяйства............378

5.3.2.3. Результаты испытаний новых ТСУ для прицепных машин................................................................................................................................................................................................................................380

5.3.3. Предложения по внедрению результатов исследования..............383

5.4. Обоснование конструктивных параметров новых узлов крепления шаровых опор механизма гидроподъемника платформ тракторных прицепов 2ПТС-4 и результаты их испытаний........................................................384

5.5. Система управления приводом заднего вала отбора ющности с планетарным редуктором самоходного энергетического ;редства, предотвращающая наматывание.............................................. 391

5.6. Разработка и испытание безопасной конструкции средства уступа на рабочее место гусеничного трактора...................................... 403

5.7. Устройства с автоматическим перекрытием заливной орловины верхнего бака системы жидкостного охлаждения ДВС ракторов и самоходных комбайнов.......................................................... 409

ГЛАВА 6. ПОВЫШЕНИЕ ШУМОВОЙ И ВИБРАЦИОННОЙ >ЕЗОПАСНОСТИ МЕХАНИЗАТОРОВ (на примере зерноуборочных юмбайнов Красноярского завода).............................................................. 420

6.1. Методология поэлементного выявления основных источников иума и звуковой вибрации зерноуборочных комбайнов.......................... 420

6.1.1. Программа и объекты исследований........................................ 420

6.1.2. Условия проведения измерений, приборы и оборудование... 421

6.1.3. Санитарно-гигиеническая оценка шума и звуковой вибрации юмбайнов..................................................................................................... 426

6.1.4. Спектральный анализ звуковой вибрации и шума рабочих >рганов комбайна......................................................................................... 428

6.1.5. Определение основных источников звуковой вибрации......... 449

6.1.6. Расчетная оценка суммарного уровня звуковой вибрации шощадки комбайна по известным уровням вибрации каждого >абочего органа.......................................................................................... 452

6.1.7. Определение основных источников шума................................ 456

6.1.8. Расчетная оценка суммарных УЗД в кабине по известным 'ЗД каждого источника в октавных полосах частот.................................. 457

6.1.9. Выводы по разделу.................................................................... 459

6.2. Исследование путей снижения звуковой вибрации в кабинах

самоходных зерноуборочных комбайнов.................................................. 460

6.2.1. Распространение упругих волн по конструкции зерноуборочных комбайнов........................................................................................... 460

6.2.2. Снижение звуковых вибраций кабины путем ее виброизоляции............................................................................................................ 464

6.2.3. Экспериментальное определение упруго-диссипативных и амплитудно-частотных характеристик виброизолированной кабины.................................................................................................................. 469

6.2.3.1. Определение координат центра масс кабины...................... 469

6.2.3.2. Определение параметров и упругих характеристик виброизоляторов кабины.................................................................................. 472

6.2.3.3. Определение параметров диссипативных потерь в виброизоляторах............................................................................................... 475

6.2.3.4. Результаты эксперимента по виброизоляции кабины........ 477

6.3. Результаты экспериментальных исследований путей снижения шума в кабинах зерноуборочных комбайнов..................................... 478

6.3.1. Определение качественного состава шума в кабине............. 478

6.3.2. Оценка звукоизолирующей способности кабины комбайна................................................................................................................... 480

6.3.3. Снижение шума в кабине комбайна. Звукоизоляция.............. 483

6.4. Промышленная реализация виброшумозащитной кабины....... 491

6.5. Выводы по главе........................................................................... 495

ГЛАВА 7. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДСТВ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ ЧМ СИСТЕМЫ.................................................... 498

7.1. Расчет ожидаемой социально-экономической эффективности использования в хозяйствах АПК новой системы управления пуском................................................................................................................. 498

7.2. Расчет ожидаемой социально-экономической эффективности внедрения полуавтоматического ТСУ (ВНИИОТ-2).................................. 504

7.3. Расчет ожидаемой социально-экономической эффективности использования в хозяйствах АПК нового стыковочного узла механизма гидроподъема платформ тракторных прицепов 2ПТС-4................... 505

7.4. Рациональное распределение средств между элементами системы............................................................................................................ 508

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ............................................. 515

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................... 523

Приложение 1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации измерителя перемещения (том II)

Приложение 2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчика усилий (том II)

Приложение 3. Программа тестирования АЦП и калибровки датчика перемещений (том II)

Приложение 4. Математическое обеспечение АСУ-испытания (том II)

Приложение 5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации АСУ-испытания кабин (том II)

Приложение 6. Приказ о введении в эксплуатацию АСУ-испытания (том II)

Приложение 7. Отчет о динамических испытаниях защитных свойств кабины трактора Т-25АЗ (том II)

Приложение 8. Результаты исследований прочностных характеристик тракторов Владимирского тракторного завода (том II)

Приложение 9. Техническая документация ТСУ ВНИИОТ-2(том II) Приложение 10. Акт (протокол) приемочных испытаний образцов новой системы управления пуском (том II)

Приложение 11. Протокол сравнительных испытаний прочности

серийного и модернизированного узлов крепления шаровых опор гидроподъемника тракторных прицепов типа 2ПТС - 4 (том II)

Приложение 12. Методика исследования безопасности технического обслуживания системы водяного охлаждения ДВС (том II)

Приложение 13. Методика исследования причин возникновения звуковой вибрации и шума молотильных бараба