автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Обоснование и выбор параметров системы нормализации теплового состояния оператора транспортно-тягового средства

нлу’лз-лроизводстанйюв обьещшиіие по трдіІторостюгшЕ)

На правзх руг.о:глсп Оэвченко. Ллэкойняо Ьрівоич

оюсловйш а вш)р ііарашшб шютазі

ШЕДШІЗЛЩСІ ЇЕШЮП) СОСГОЯІ35І ОЯГГЛЇОГА ТРЛГЯЇІЮРПгО-ТЯГОБОГО СРРДСТйІ

Сз?ц:р*їшіос*і: 05.li5.03 - teronocfcm п трактори 05,03.20 - Экакомпка '

па со.*:огш2э ^пгяоЗ «зогги паядагата

?3^rrj?sm^ts за?:*

w-ооквд £302

Работа выполнена в Ордера Трудового Красного Знег.-.зпп ііаучно-проііаводотвзнїісги обьодаиення по трактореотросііик і: Ллепропетровоком и!иг.онарно-строитолълом ШІОТПТуїй. .

Шучнио руководители;

Официальные оппонента:

Подущая организация:

- яроХесзор, долтор чосках наук Платонов В.О.

- дсцзнт, кандидат 'токлшчоо-ісз: паук Тоязтшс ВЛ).

- ароГэсоор, доктор телм-чашаа пауи. Ксоиог-гл И.П.

- ведуцнй кауч:н:2 сотруда;л::5 ’ кгшддда? кгашчаспа: к^ук

Між&еоб Б.А.

ПО ТВааВ*

Заэдт состоится "Л"- 1392 ?. .гссэг

на заседании Саадиатазировалного Сооата К 133,01.01 по щ^оуг:*-дошш учзной стопана кандидата техшчооаа: кауг. с ішучно-арз«г-водствонком объединении по їрактораотроепаз.

Адрес: г*. Москва, ул. Варзкйй, «&, Ш!0 НА7И«

С диссертаций кокпо ознакомиться з бябяаотоі» ШЮ НШ.

■ Ваш:; отзови д 2-х скзэкялйразс, огздрсшіио початіз, кроиь-Ьа висилать по ысз у>сагаш;ому адр&оу. '

Автореферат разослал "А:. 1332 Г.

. Учений с^ретарь '

Спецлалпсглроьаиього Оакота кандидат теките екпх «ьуи

Су;:овер В,Т.

" ХАРЛКТЕРІіОТШхЛ РАБОТЫ

:,,;І ■' '

>т-■ ■■.. ’ Актуальность работы.

• і ІСатостЕО и эМ'ЭКГЯЕиооть функционирования созромешмх трші-

опортио-тягопій ородотп (ТО) оцрэделяится но только техничаскя-, гл :{пра:*.торпогіиа:д здеглоіпоа, узлов и чгрогатов. В лроцоссах проактзропмигя, производства п эксплуатации ТС участвуй? чоло. 2ок и харахторлсстся ого деятельности ауцоствониші образом оп-рзглллг:? О*пїісїгго;іалх*пга «ойссза и теяадко-акононаиаскио коиа-оатг'Л! ТС п доле; і. ■

„ Одно! пз пгрП :іт, рзгдшіх а настоящее ирагл в машпостро-птолыш:: сзраояях, яйлястс?! яройлека кормалаэавди тонлоаого ооо-кяг.м питопзка з уолаваях ио&загспраятігого имкроістагдата. Науч-1:а-?-з:шэтой:»л‘ прайма: ^оргдлмзаки теплового состояния чилопа-т рсгглтся з врявк«:сш к кашсргглпм группа.*.! ТО о'обдами кон- • с'.'Р7ГЛ”;г.::'”Г! ярзйна'ггця ц споЗотягля, яриоудама ланиой грунпо к Загару отсгг гл йуядггзц'га.ташх каушт чр^отп&зглт, |г.тко и

'?« . • • .

Г’ягмэЗ осз£г"т.ооїьхі яттладмй проблемы нориалязмсги топ-.г-эго сзогсп-г'л пз'гзгзгд яапл-зтсл -э, что коночниа рэаультат Г? е.-.ттс.тгэ оплато л сого тзг^огого яоадоЖпки иогут бить

г'г: п ^:хгюг~с-,г::,' отл^чак^ггися !:э их

гд?т::5273, срулсаїг.осгї арг.^олстп?. 2 стон?;за?::. Различно тох-?п*зс':'г: ?зс5гпЗ п ггрСопглгзй к разггаши группзи ТО тазшо обус-г-йЗ!»гобр^:га орздста рзсоюяг а той проблоии.

В раб-зто .ггйкягг:гі> рсг;з;пш гоггрос-зз поргялизшдеи теплового г.оОіС.'Сггл огорзтора пл пра."зрэ 57?:шорсалько«пропа'люго трактора (Ш).

. . 4 .

УІІТ, выпускаемые в серийном производстве, имеют конструктивний особенности, которые с точки зрения теплового ВО ЗДЄІІОТ-вия на оператора выделяют их в особу» группу ТС, К ним относятся : наличие кабины с искусственным микроклиматом и высоким ко-еффициентбм остекления, опрэделяюцим низкое термическое сопротивление ограждений; близкое расположение к кабине основных источников тоіїла, вюшчаших двигатель и гидросистему.; отсутствие мощных источников электрической энергии для привода элементов СИ0ТЄУ нормализации теплового состояния оператора (СНТСО).

Учитывая необходимость создания высококачественной продукции и то обстоятельство, что на внеішем и внутреннем рынках характеристики ТС, определяемые условиями работы человека, становятся одними из важных, проблема нормализации теплового состояния операторов ТС имеет важное научное и иародохозяйственное значение, успешная реализация которой возможна, если основные конструктивные мероприятия будут обоснованы и заложены при проектировании ТС.

Решением этой проблемы являлось бы создание оптимального варианта СНТСО, обеспечивающего начваошую гйекгивность применения ТС.

Ноль работы, ■ ■

Обоснование рационального варианта СНТСО транспортно-тяго- 1 аого сродства, разработка и экспериментальное подтверждение комплексного метода выбора ее параметров. ‘ •

Поставлены задачи исследований: , . ■

I. Разработка алгоритма выбора СНТСО, обеспечивавшей наи-внешую эффективность применения ТС, •

I, Разработка теоретического подхода к количественной оценке

существующих и' вновь проектируемых СНТСО.

3. Твхнико-зкокомичеокоо обоснование СНТСО.

4. Экспериментальные исследования по проверке и подтверждению теоретического подхода к количественной ОЦОНКО СНТСО.

5. Исследование СНТСО в иолевих условиях.

Научная новизна.

Установлена зависимости вароятного снижения прояянаднтоль-ности ТС от у [.овил тоїілового ьоздоЯстпия окружамцоЯ еродм, на

основании которых ’разработан алгоритм шйара СНТСО. міерьма в

практике тракторостроения и автомобильной ііроміілуїенности оценка уровня теплового воздействия окружающей среди проводились с помощью критерия-индекса Крейга, вюшчаювдго совокупность физиологических показателей человека. Предложен подход к количественной оценке СНТСО (защздел авторским свидетельством на изобретение) на основе функциональных зависимостей, свлэивашях |изио -гичао-кое дейстале и полезна© затраты энергии СНТСО, с помощью которого проведано сравнение существующих я вновь проектируемых систчм нормализации теплового состояния оператора, на примере униворсаль но-пропадшого трактора. Получека математическая модель, учитывающая взаимосвязь мєїц>у тепловим состоянием оператора, уровнем теплового воздействия окрукащей сродц, подозішмл затратам;! ашір гик СІ1ТСО и временем теплового воздействия, лозваяясдая щлпюзи розать тепловое состояние оператора а эффективность применения ТС при отсутствии ц наллчии СНТСО, С ломодьв математического ію-дашгровакдя на 3:І.М реализована комплексная .методика выбора рационального варианта СііТОО на примара УПТ.

Практическая ценность.

Совокупность ваполненинх теоретических и оксішриучнтальннх

' .6 исследований позволяет решать практическую задачу внборасасте- .

ш нормализации теплового состошнш оператора тракспзртьо-тяго-'mix средств на стадій прооктпрован;ш нових п {.адараизадш copuJU но випускаами конотрукцяЙ. На основании црсводошшх работ разработали 1 технический услоьня на торг,;оэлш:трзчоог.оэ кросяо-шздгі-тюнер, угверкдентш и решшэуеше в конагруищпі пэдашГ: ос&сй техники. Новый принцип оценки оЭДоктявностп СІГГС0 шяшмйвая в методике испытаний IKK на КубШІИТіШ. . .

Дптобаїия работ». ■ - •

Ооиошио положения диооортацка • доклсдаваяюь И ОбОУ^ДШПС* на НТО отдела .обніой технишг НПО КАЇН в 1932г,, на НЇС Гы ИЮ "Плазма" в 1930, 1991гг., на Ноглзузовскоіі колфзрзкцх- со о:-:ра-не труда в 1989г. (ДОСИ, Днеггропотровс:;), на НТС ДНСП в I9S0f 1991гг. '• ■

Публикации. . ■ ' • ■ '

Основноэ оодорзсаиио работи оцуЗшжоиаао в 10 вичашк грз-~ дах (в том одело в 5 авторских свидетельстве.;:). 1

Объем работа. ' ■ ■ '

Диссертация состоит из введения, чотири: глав, глвздов, щелочений и содордкт 145 страниц ишшопасного їо;созй, в юг,' тасла 26 иллюстраций, список литература (Ш наїшвковсішй). ‘

Содержание тбо*ш. ■

Во введении излагается актуальность работа и•практетоскоо значение иослодуелюго вопроса. Дается кратка спаоїздія йогаго,

что сделано автором в исследовапкк иробле;.:н и озііагнло ііодог.е-ния, вішшгаеглв цля зачати. . .

В первой главо "Состогткп воггроса" расо:.:атр;ш2этся ііооїо ' теплового жизнеобеспечения в ейцей структуре грапоростроашас ■ и апюмоблльноіі прошшіешюстд, тенденции pssc’ivvji СІГГСО ц а;;а~

лиа мактороп, опрэделстщх рэштзацяэ Ш на ТС./На осново пну’ і '

чонші «трудов Алаева*А.И., Арсфьава В.А.,, Еабалова кЛк, Еого-слосзгого В.ІІ», Воронина Г.И., Глупко А,Л., Голуба П.П.,, Горо-лд'гсг.ого G.J1., ГусогоЯ. С.В.,- Карпова ВіВ,, Кооневпча И.И., Ко-цэзга В,С., Колонко З.А., Колпакопп Г.З., Максимовича В.А., і,'л-лозсгзт 3.3., Клллр'знко Л.Г», ^испйггова В. А., Мл ха Плова М,В.,

' П"г.то"ог:і В,О., Прохорова ВЛІ., Тс.’ст»х В.В. и лр. жчипто, что п jrri’jTo:::""") про:*'* pnnrnrto CIITCO' <гло*г по тром осиок'ша к&гг??г,то~ •j-rr.t nr?r.v і’Л&гч, у/о.гл їогтолого і'оя.г.ай~

f'-.’rrrr: г;; їі'Т"Г-’';аРГ!г ~с тог.а. Перцев ишграплшш гзрал-

р"ді-:Т'Пгг-:Л '.-т-гі:нііс:с:г. pmmuj, енгг^їг'их тал .то?:о-Сї,,„г,;..:л з КгГ;;-;*7 о? !ГП’П*ГЛЗГО ПОРТОЧНОЙ рашадщ и

Р^О’Г'ГО сс^р7лог~'""1з П'гогоэ и ?нр сланий оскоззио на «•тяпг'Глтт :: р:^:"с^!г*и r-v.ii'avr; ■.*о тапка зрана: o^ciwnsmm 70-r:'Vivo c™ тгора ггрп гппл-зльтп-: яолпгпш; затратах

г~”г*:г,гг оззлсісгсгл. Тратто наяр&їіяеігае іерлк-

'~:';"^"ггп г»''Гг.::ї :r^.r:r;3.:-:;3!i ї:;і’.!і?оЛ;0 ококоуичишс источников ::о"ч.гл» ' '

!.^07~"':',vrv-”> Сі-ТСО. r.r-rsvvrrJп 0';оч”0С7ії, з-Изнтлвпооти у.гттс-ліго •' ;зс::і '.'от-гггческо?, роя.ї'їсйіда обуо-

■•г:7. '-г~тг:ал:-:;огз п»<глт:?а. Ддд ооу-

г;'?зт“.-7Ш?л т'щ-і цягчотя пргжчж* су:у;0їау:.н:.'2 о:?е-

!Г':: ї:п оетГ02П“": Г::б;>р СЇГГСО ї'оам^зоп

г^ата r:ruri:a |’Л%юрсг^ пг?п''дплсггк дх рзалжтст па ТО, В їі-гтезрчзгпзгьял г. а^язСаяькоЗ кт'с^дсошгоота з качаете» оо-ппт:]:ог> Д'::хс5ра, слтз;п,гя~г;огд рзогізацпа давай тохтшкл алк ка~ пгтьша ятйтяЗ рлзеудтрипг*!? гіфгг.шноо'іь. Поо'гс?«ту розлі-"гзса СНКО. на ТО б7де.>! оц^пать do £>^одт;іш:іосг:і вриманояия поа^оглого ярл цсзодьемтїшш СНТСО,

ь .

Но второ!; глава "Теоретическое обосколанпо система коп;,:а-ллзации теплового состояла оператора на прибора унивореалыю-пропа;;д:ого трактора" разработаны алгоритма ьабоеа ц кздпчост- • в-знно;; оц-знюг, на основании которах яроьедени сравнение сукаот-вуада и вкевь п'роеигяруеыих и технико-экономическое обаелоаашю СНТСО. ' .

Опрвделящим -/словит реализации С1ГГС0 на ТС является при-, рост з кюктивнооти использования последнего, получении!! ь розу— ' льтате осиащэння его СКТСО. ,

На осноиашги данного условия нами разработал алгоритм выбора рационального варианта СНТСО /I/, блок-охема которого цред-‘ ставлена на рис. 1. • • .

рпроделзние ЕфЬекхканасти ТС прл отоутеїЕШі СПТС0І

■-------------------------у—----------------—--------!

Опрзделошіе допустимой стойкости СІІТСО - Сд •

Выявление возможных вариантов СНТСО и опраделшше затрат на их реалізацію - С ентоо

Сравнение С сктсо и С д к шбор СЛІТС0

' Рнс. I. Блок-схема алгоритма набора С1ГГС0.

На первом с-тапо определяется эффективность ТС при отсутет-ваи СНТСО. Дня оценки полезного э^Ьэкта от прлмзпеьчш ТС попользуется показатель эксплуатационной производительности, оярздэля-едай по формула: . • ' • • ■ ■ .■

' \Л6 - агПМс -пі- П К і (І)

■ . о/ / ,/ч

г.”о: - акагип'атшлдошіяя яроцзподитольиость ТО (т.км.);

д ,

СЕт - достояшіяй гсооф^іі’дсит; /7 - ігрбазподеяио тохіпічвоісах па-р'^'отгол ТС; г/й -'телшгкск’.ів трам-гря (сіряка зяїгитїя рай-о-чого оргада, скорость и др.); /^г - отстань исподт.кояьния тах-

гд'їн-кл;: парг'^ттюа; /7 - нпо:'зг;здон::о адсилу.'і?&нион!Ріх і»~

сТг^-д::-т.'.;оз, ;;”:гг:г.^^т^часл-їй сксилуатаглоп-піо спорта ТО; /Г/ - ’\'г('Тггх^лго\г іко ког.-'^'УСМН'п:» з'гг.?а:жг:м «гоазгод-'су- 70"и0:.0'>'^:у.у/л'і, оргапг/псіоїт'іо, ;иг^оро:;:іг.!'то;:-,іи

Сі:о"іч;'С7:"г> :гсб.Г!ГЗ!ш:'-'£ГпПХ ччтлоглг. астазии) уало:;.:;? зксялуп-ТС. ■

а СНГСО і;:*, г.пгиту г’-'гаїс і о ?нгу *л црогифодп'^дькооть ТС оїїр::.!;ог;,йгс‘: ?,?гі’ї:пго.’1 гоог^пціента /(м , утлта«а‘±зго еоздоЗ-сг:::п но3:.*имігргіягт "еплаг-лх уолшШ на оператора:

згл: - тгг/отлт прадох-гутальность рдбочого орамоял опо-

рг'ор:*. “і с:::::”: -"а . - ггрздолглтолъиос?ь рабочоХ

е::*:л. • ‘ ' ■ ,.

Пр'г:;лиа;'! ;-:£т~\глгл о тем, что ТС кспользуотоя равномерно т г-п^з гзгл ’•'.о'зю •?пп::са?Пї . • ■ ' •

ґ „ JSmШ^£ldls. . . , (з}

. . . ' ' -ПоЬ:\ . ■

ГДЛ? //л?*, //>•?* - ::зг-і;5"ігдон'Гц,. учаягажщи» яоздоЗствиз нойяа-гопрятішг аддгогак услопай на оператора сооїпзхотленно длч периода,- а тапошк» которого _воаїязгід язмоаонао уров;гя теиловдго

, 10 ' ■ . состояния и периода, когда эти измэкения отсутствуют (т.о. ■

Л/ид — і) ї fh, Пі - проюикительнооть периодов зкспяуа^ощпг ТС; Псіїщ - общая, в течение года, прододтлташюоть эксплуатации ТС, .

I

В KS400TB8 Критерия,' рЭИШШНТЗТруКЦЭГО дэпусст.г/а ПрОДОД-

лгтелыюогь рабочего промоїк наш иопользуегся шщако -Kpaiira, опроделя^зай уровень теплового оооаояішя оператора. Учатішзл ' слутїїшй характер теплових воздойотгГкй окру^азгуй срсда, ncazi ИрЭДЛОКОНО ояродалять СДОрООТЬ 1!ЗГ<‘0НЄІШЯ УРОЕШІ ЇСЙЛОІіЗГО ООО— тояння оператора как матв.’.:ать'чсспоа оащишо ої фуккщгк, одре-делящей взроятнооть еэ распределения /І/. D їег.ом случае доаус-тшлая продолхлтгльнооть рабочего врзїланл ошзраіора:

Vd=■ <*>

Ґгіі<ср .

гдзг Ііо - оптимальний урошш теплового сосїонцлл cuopasopa (индекс Крейга); /77//^в - матєкатичоокоа олідаїко огдрзоїіг кк;> нения уровня теплового состояния опаршора щ-ц сїоугогвпі СІІЇСО за период оксплуатащш ТС, в точашю которого ьэсйжшо его г.в-мененко.

Зфїоктишасть ТО -при отоуїстьлгі СНТСО.’ оироделязт Ції £&р2ХСі** ішем: ' /V і

где: И6 - смогшая эксплуатационная пролзводогельнооть TG без учета ко&Зэ£пци8цта Л/•; .

'На втором этапе определяется допустимая стойкость СНТСО. . Принимая Км ■- I при наличия СНТСО и Си " С* Cv полупил:

где: С, Си -стоимость ТС при отсутствии и наличия С1ГГС0, Сд -допустимая стоимость СНТСО.

На третьем этапа рассматриваются возмокннв варианта СНТСО, обаспзчияаааще физиологическое доЯотвио, необходимо» для кошюн-оации поздоЙотзяШ неблагопрнягкнх гопловмх уоловмй на оператора л оцрододгттоя зг: отонмостнио показатели. Тробуемоо ;.,!эиологи-чаокоо дойотше СПГСО опродоляотоя слодушгш образом:

где: г -арат, в теч«;п'о которого яродоходат ягквнотго уровня таплосого состояния оператора.

При ноиоп?! мотодшся колдчзотаэююй оценка /2/ определяют фязтюлопгшсиоо дойотвиз Фснтсо;п пояозиыо затрата энергии Оонтсо; разлэтинх енотом и зцбиршэт то яз шк, которца соответствуют услов!гэ: Фон?со4 > Ф?р. ■

■ Используя дашшэ Мчхзйлопа М.В., ГуовшЗ С.В., Прохорова

З.П. по удедашм стоимостном показателям источников холода Лй. тллгат стогшосгл СНТСО:

о ДОИуО'ЛП'ОН стош.'остка Сд. К пряйряоши) допускаются то о но то-

т, отаишоть которн;г но правцсшэг допустимую стоимость.

Для еибора СНТСО изобходтаа г.э.тдчастпонна.ч оценка существуют. Про20Д0№!нй анализ критериев кодлчостзэшой оцанкл пока-

"охшо. Поэтому нагп прзддодоа подход к колнчзстпшпюа оцошш /6/, который заключается а кладонии фуякциояалышх завнсишотой мед-

(?)

Ссятсо^ = Л1* £СПТС0;

(0)

115 чотгзртоц огалэ про годятся срапнониз стспоотоЗ Соитсо^

ззл, что использовшшо гее для ор&внешгя разлитое СНТСО невоз-

■ ц

ду физиологическим действием и полезными затратами энергии СНТСО. Физиологическое действие равно разности можду скоростям;! изменения уровней теплового состояния оператора при отсутствии іі наличии СНТСО:

' Фснгса • К ер'И ентсо * -Xе т' ^ ^9)

Лдя реализации данного подхода нами разработан алгоритм /2,5/, состоящий из 'н/'Х частой. Первая часть отражает общий теплообмен в кабине ТО и включает уравнения теплового баланса ограждений, радиационной панели и воздуха, уравнение для определения радиационной температуры. Это позволяет, задаваясь климатическими условиями, геометрией и тоглофизичоокими свойствами ограждений кабины, характеристиками обьешшх методов теплового воздействия выявить зависимости между параметрами мккровлдонта в кабине и полезными затратами энергии обьемнше СНТСО:

iet ія im, P,F, й(^-л, d/и. //і-і, fn, £a, Qcx, Qx,Qp) (10) где: і'в.ій-тємпература воздуха и радиационная темпоратура в кабине, ^д-температура наружного воздуха, Р -интенсивность солнечной радиации, /“-площадь поверхности ограждений, ьін.а.,ь(.и-п} Жкі, d/n-i, Ні -коэффициенты теплообмена, (эй -расход приточного воздуха, -тепловыделения от внутренних источников топла, #л;<££гшлезныа'затраты знэргии конвективной н радиационной СНТСО.

Вторая часть рассматривает теплообмен оператора при наличии обьешшх, индивидуальных к комбинированных СНТСО, что позволяет задаваясь характеристиками систем выявить хухкяшіе полезшие затрат энергия в дше на составляющие теплообмена оператора, определяющие его тепловое состояние:

<jt.Qis(її)

где;: ji.fo -влаговиделения и теплонакоплония оператора, Qv(tQiA, QixfOy,^«-теплообмен оператора конвекцией, радиацией, кэндукцд-.

ой, даанием и испарением, ОхдАш-ъъяъэние затрати энергии кондуктішной :і вентилируемой СНТСО.

Третья часть раосматрнваот изменение теплового состояния оператора при наличии и отсутствии СНТСО и позволяет задаваясь временем тентового воздействия определить уровень топлопого состояния оператора и скорооть ого изменения п зависимости от со-отавлявгрос теплообмена:

тела, зштеислкюп’ги плагОЕчдэлеи':'! оператора.

Принимая (}снтао=0 опродоляом Кор. Задавало!» бснтсо определяем Кснтсо, По разности Кор и Коктсо внявдяом Фснтсо. Таким об-

На основании приведенного глгоритма составлена программа расчета дал ЭВМ о понощьа которой проведана количественная оценка СНТСО, рерлжзуэдях нонвоктисшй, кондуктшшй и радапцпошша когодн юпловога воздействия на оператора на примере унизврсаяъ-ао-лропшного. трактора "СМЗ-бАКЛ’*, эксплуатируемого в летний по-•риод з пдалгагсеекях условиях Краснодарского и Ставропольского граоп. Расчотшо значения ттшошюсто солнечной радиации принята по дачш.?у Коковой Л.Г. Топлатохштсскио свойства о гранда-;шй ц параметры СНТСО о продало:;» по дакним Баталова А.О., Бого-слогского В.Н,, Удяяронаа Л.Г,, Михайлова. В,А., Михайлова М.В., Шхееса М.А., Тслспос В,В, Радааякоияая панель площадь*) I усга^оплоиа-на потолке кабяии, а шшук’шише зломентн площадь» ОД размещены в спяико.и сиденья крэела оператора.

'Фуивдюнальнив эавястютя, спязываздяс физиологическое действие тл полезные затраты энергии С1ГГС0 представлены на рас.2. Анализ показал, что оущеотврт значительные различим в функцно-

разом получаем: Фснхпо- /(Оснтсо),

\ 14 !

налышх зависимостях СІІТСО, реали зущих различные методи теплового воздействия на оператора.

Поскольку наибольшее количество ТОТ сосредоточено в центральних районах РС5СР (климатический район I), на Украине (климатический район II), в Краснодарском и Ставропольском краях (іапі-матический район III) технико-экономическое обоснование С1ГГСО проводили для шшоукаьйниых районов. Обработка результатов расчета но ;„;тодшс9 количественной оценю: позволяла получить функция распределения СКОРОСТИ ИЗМеиеНИЯ УРОВНЯ ТЄИЛОВОГО СОСТОЯНИЯ оператора УНТ, эксплуатируемого в различных климатичесшіх районах. На рио.З и в тобл.1,2 представлены основные результати ио--следований хош УІГГ ’’ШЗ-бШГ’.

Анализ результатов исследований показал, что для климатического района I, по нашему ынешш, наиболее рациональна конвективная и кондуктивная система с любым источником холода и радиационная система с фреоновим и испарительным нсточшпсаш холода; для районов II и III - конвективная система о фреоновым и испарительным источниками холода и кондуктивная система, с ло&ал источником холода.

С цель» проверки теоретического подхода к выбору и количественной оценка СЕССО проведены нолевые испитакия и экспериментальные исследования.

В третьей главо "Методология »нсгтот>нмантахт>-тих исследований обработки -результатов попитаний и иопользуокоп оборудование" изложены методика экспериментальных исследований по количественной оценке и полевых испытаний СНТСО, приведен алгоритм обработки результатов исследований, определен объект исследований, дано описание микроклиматической камеры к указали приборы для измерз-*-ний. _

ФСНТСО,

ЬЖ*.

ч

0,3 0,1

0 200 400 GGO ЬОО Qcirrco.Br

hic.2. Зависимости физиологического дойстззия от полезных затрат энэргми различных СНТСО: І-коидуїстмвнал; 2-конвек-тивнал; З-радладаоинш.

Таблица I,

Характеристика климатических районов эксплуатации УПТ".

; Климе ТИЧ0С КИЙ райсь Вид зависимости ' nbiV G/(y> Период экс плуатацш! УПТ - Ilj- ДШІ ’ Од, % от сто ИМОСТ1! УПТ(ле 'болеа)

Р(Кср) ~/[J(cp) 4

I ГІ LL1 х exp Г (h'cp / L '3' tuj . 0,45 0,6 0,75 0,12 0,12 0,12 25-50 50-100 50-100 10 20 25

Р(Кср

0,24

0,16

0,08

О

— .. /

' ■ І Г

0,2 0,4 0,6 0,8 Кср,Ь^'

Рис.З* Кривые плотности распределения скорости изменения теплового состояния оператора УПТ,' эксплуатируемого в различных климатических районах.

Полезные затрата энергии к стоимостные показателя СНТСО УПТ

Клима-тлчес-гай район '•'тр, усл.ед ^ГБГ~ Од, % ОТ стоимости ЛИ Тип СКТСО . у СНТСО, Вт 0 скгсо! ^ от СТОЛ*.' • УПТ

I ' 0,1 ' о . ^ Конвективная с фреоновым источником холода То же, с испарлтелышм источником холода То же. с товкогдектрнческим источником холода Радиационная с фреоновым источником холода. То же, с испарительным источником холода То же, с термоэлектрическим источником холода Кокдуктлзная с фреоновым источником холода То лее, с термоэлектрическим источником холода 250 250 . 250 333 350 333 20 20 и I 10 6,6 хЗ 0,4 0,8

II 0,25. 20 ' Конвективная с фреоновым источником холода То т.е, с испарительным источником холода То ~е, с термоэлектр:гческлм источником холода Кондуктавняя с фреоновым источником холода То же, с термоэлектрическим источником холода 625 625 625 50 50 12,5 2, Б 25 1 2

III 0,4 25 Конвективная с фреоновым источником холода То ~е, с испарительным источником холода То г.е, с термоэлектрически;.! источником холода Кондуктивнач с фреоновым источником холода То ^е, с термоэлектонческим источником холода КОС 1- О и. 0 хССО £0 60 20 4 40 1,6 3,2 —

Экспорименталыаш исследования по количественной оценке СНТСО проводились на основании теории планирования и проведения экспериментов, результаты обрабатывались методами теории вероятности и математической статистики с применением вычислительной техник!.

Иошташм проводились в созданной нами микроклиматической камере, оборудованной приборами для теплотехнических л физиологических ПС еле ДО ЕЕ! МЛ.

Для эксперименталыпк исследований била использована СНТСО, реализующая кондуктивннй метод теплового гоздейстиш на оператора. Применение испарительного и фреонового источников холода для осуществления коддуктишюго метода теплового воздействия в нашей случае сложно по условиям технической реализации, поэтому нш.к1 использовался термоэлектрический источник’ холода, Кондуктивнал СНГСО включала термоэлектрическую панель, установленную з подупкв кресла оператора.

Цельп экспоркмеиталышх исследований являлось:

- о’продолошю физислопгчеаслх показателей теплового состояния человека при отсутствии я наличии С1ГГСО;

- еулвлонко степени влияния СНТСО на ортитом человека (опрэде-лошге физиологического дзйетшя С1ТТСО);

- проверка и подтаорздепио теоретически получешшс: результатов

по количественно;! оценка СНТСО, ,

В испытаниях принимали участие мугкчшш в возрасте 25.. „30 лет, В процессе зкелеркменталыпп: исследований замерялись: температура воздуха по сухому я мокрому термометрам, радиационная температура, скорость дниошгя жздуха, температура поверхности панели, ток я напржкеггпе.потрэбллемк’о СНТСО, оральна! температура тэла человека, температура :мт а пяти точках (лоб, грудь,

кисть, оедро, голень), частота сердечних сокращений и влагови-делоння человека.

Лдя осуществления регрессионного анализа попользовали планирование второго порядка, которое позволяет получить уравнение рэграсош! в виде полного квадратичного полинома: -

У*6*^їбі'Хі +2ТЛі/ -Гі X/ 'їбіі'Хі* ■ (ІЗ) гдо: бо, £і, 6ц, £а -коз&зиціїеігш уравнения регроссии,

В качестве управляючих параметров приняты температура в м. кроктшатичоской камера (Тер), влагосодорзсаюш воздуха {о! в), полезные затрати энергия кондуктявной СНТСО (<3вд) и вромя тепло вого воздействия ( V ). Оденка уровня теплового состояния человека проводилась через показатель прироста средней температуры тела, а степень изменения уровня теплового соотояіяш при отсутствий н наллчш СНТСО - с помощиэ физиологического действия С1Ш < Для опродалетія коефімщіенгов уравнения рограссик я ш: яро* варті разработана программа на ЭВМ. По результатам вксперимон-талыда: исследований проводилась идентификация параштро» мата-, магической модели прироста средноЯ температуря тола человека к сравнительный анализ идентц^ицяроваиной и регрессионной моделей.

Идентификацию проводили с пошіцьа ызтода иаиманьшз: квадратов, который предполагает оцределешгй критериальной ®~ікщ:к, пр», ставляэдой собой сушу квадратов разиостсй мззду. распоиыш а эксцерикенталышш значениям?, прироста средней, температуры тола человека. Критериальная функция іідантнфпкацкц ( 3 ) имеет ввд:

N А

3'2(істпт-ьст)1' ««і

гдр.; аСТТі , лСТТ», -раочегяоо'а вкешрдмеигадыюо зиатапяв прироста средней температуры тела человека, соответствующее і -тш условия?.!.

D рээг/льтато ропсния дп.Т>ророш.шаш:ого. ураннотш ~~~-0

с г (г

одрздолялл кшагао косафштиента топлообюпа человека. Зовораа-лп плидафлЕсигш ировзржй идоютфщлровшшой катсматипоскоИ !',0-дат:. ■ -

' Д,?л подгсорддоиш результатов тоорота’ческих лссдодовашШ по

:'0."1"СС'ЛС!П'ЭЛ ОЦЗИКО И ОИРЭДЭЛСШОТ О-^ОКИПЯЮОТИ ПрИКЗНОШШ

СПТСО nr. УПТ крог.гдонУ полозшо исшташш. Программой испитшга'Л

лгж!с:"i:р:~т-ось :-сато;:оз5пио иогосагвлой, определяющие твгою-

201 са.:-гол:г:о сгиудора но ГОСТ 12.4.173-89 яр:; работе n pa:nu,:i':i

I - с рг;гг: 2-е СН'ГСО. -

C.liCO t't,ry:го? ’Х;:рг:эоло:схр;1чос::уа панель, раопололси-

гг^и з и?ду;г:л :гг-;сяа оператор?, с2яг,.'-,-1>уя о по!.:о;и-» яидкоагаих

эд;и}крх:э,"03 о п*ат;д;.м "сялссб^гшш^оч аюгеиы отопления п вея-

'гпл:;д'1л ::г;3~т Ш., ^устудо;провшпо CIITC0 обессочивают тзоэдуш-

ягЛв г:;;-;лжт.:гя :: ?л~:сгр!ггзс'*ля с;гстсп;. •

Псгпгггтд "pc':c),vi.rntoT;- в д&тгоа период в сояночшз дай при

гг-лпрагтр пг.р~-ггегз 'rorryrrn *-24-н-32 С п раЛсло г.Длспропет-

v-G‘:*r. :i ?,”?~с:гл;гпс:% В ккспоркмонтах принплали упастао годя- •

Tn.r:t-::cT:'n'";T3": П9 г~"3 :: огсияо-полевого хозяйства КуйШШТкМ. •

c^’r^rnrcciob ::r:rr:c;;Giirr,7 СКТСО ощ>н:п5апл но уровня .ташэ-

гэгэ со??ся!п.1 спзрзгора, •

~ . »

D "jtzoprai! дпггэ "Рлггг^гатя гу:спар?гмак7£лым?г исолодопч-KL-У* пр::сздс:?л роз?;л.?ает зпепзракзптишх лсслэдовашй по ко-л:чзсгазшгоЗ ш;он:;о :i :;олсг:"” лстигашй СНТСО. , .

• Ротрссзгогппй глглзз ссу^-зостятрщ яа основания ортогонального цз;щ:алы'.ого ксгпос^яцошюхо плана. Уравнение рэгроосии пггрэота фэдозЛ 'гедшерагурп ?зда человека пг,:сеа’ вид: ■

. &СТТ* Чаа-0,5517«р *аШ +0,00йШд+

■ 20 • . .

^ 00І-t -0.0йд25-кр-0«д + QOO&.fy'T + •

*о,оо&Ц-о,омс(*~ашоо5;ізїд -аоіїб'ї1 (15)

. На рис.4 щедставланы зависимости прироста срздяей температури тела человека от тзлігіературц окру-:<а:.':!'оі: ероди и срз;,«иа 'теплового воздействия гірп различных значеннях полесши; саярат ец;>-пш кенгду-кїивноі! СНТСО. Анализ аав::са:осте/і иаказал, »ії© на uo~ мекошіе' прироста ерздпеп температур:.' тела чедгизпа нгнйодьссо ■ влиянао сказивало измокскхв температурі: ероди, Црп-

мояенио коадіжішгоЙ СНТСО способствовало си:і«0!П^ г.(3с:адлт:”£-: значений прироста средней толізратура тгдц «іолодсіді. то ііеех tx~ жшлал. ' ’ '

■' Сопоставление результатов теоратглае;:::,*: у.сжо,г.эро'^:!: с с;;-спвршгоиттшаа: проізодіа’гесі- -и щунапра-ПіЛи^::, Вочйопг.;;;?:, с,-яостаалялаоь качсстваплсд каутдш працосса 'грирс ота срод:^!:'температуры тола человека, го-^торизс,. T*pi>3o;CKD.t сг-ав;^:тедл,к::Л еда** лиз колкчєсївошшх значаішй, данного подателя, • " ■

. Провадешшо исследования гюглзатп, что згасояаасхя цргрэо* та сродней то.мпзратурц тйла чело;, jita <а ур&зш? телда^ого мз-действия, уеш'ювлешиа теоротичоенп г: е:-:спара:2.чтс-.ш;а uc-csv ■ одчиаковиіі характер (рс:с,Б}. Cpa3KTCjn>:nzlt rcja&ts -сиягл*, что они имеют достаточна сходи:,:ость {са о»зи;а;;са:о-пз ігрзід> ’ • шало 6,5/j). , . ■. ■ . ••'•■. . ' 1

Обработка результатов еиспірі^іітади^і'; псгдсдо^аіїнП кзсг;з-лпла получить зависимости урмшзй усшіово'гр состохякя чзнььїїз. ири отсутствии к наличия іоздук'пзйоа СіІТСО от cpiiws: таллзгагс воздействия при разлзпсасс аиапзнаяк «ошйратурп рдр^'^с,;гдГ: срс-; да к полезных затрат гнориш • Бмодггшаой систол (рza^). ' .

. Анализ эатскиостей поглзад, что пршдэнснао гоивдгяшяоЗ

і ,ijhzk&&2ire’'

. Ij'iO/: ......

4r^4/l^Z)/

!0 Л^И/І/И/

їсрГО. . . .

и./уууууу--

\У7ууу/у

50 Тср^О

pJTOe4, Ї'іглс ;::осг;і ярярэе?>cpo^eit тег.-поратури- тола человека ov •:c,V!ic-pa*ip:t скруг'^г'.’.эл' суодгі її вргкега теплового поздойст-ЕЛЯ прц ііолосгкс: сяуратах сксргшг .коггдуктлшгой СІІЇСО 0 и 80 Вт.

■aGTT ,G . 0,8

0,4

0,2

0,0 I

— — —

.— Лі

✓

4

/ /

І

]~Т2П

2

■r і у"У\ ' ! ґ І

ї*

Ш_

! ,гу

■ і '

4 г,'і

Рла.5« diBr!c:iroc’Jii ггрпргота оредно'і температуры тола человека or зрекояи та;т,г,о.~сго лос!д?:';ствл;г, оирзделошше:. I - теорети-чосіа, 2 ~ "ксяерп"эяталы1сь

— 22 ' * " CUTCO способствовало ошшанш абсолютного значешугуроЕш теплового состояния человека, во всех рскико:, • ' .

Сравнительный анализ теорзтичзскцх и окопорппзптольнт: значении сЗлзиологнческого дойошш ковдуглишпоЦ ClffCO (р;:о,7), опроделэдшого по фор?,гуле. (9) вшаш, что они выа« дос?атзчзг,р сходимость (максимальное отклонзшгс не йравизадо 5%, что допустимо). Поэтому дашшо теарстшосыо; ксслздэшшй по коягёссгхвсй-иой. оценке СНТСО подмзерадсш окопсрш.‘.зн<гаш:э; ■

Полевые испытания СНТСО проведвк:.* иа УГи ,!Ю;йЗ**СЛЮ1“. Коду.* ченшо результат (ряс.В) оа-лдстольо-гзуиг* о »*nu, svo сошгош? состояния операторов, ийходлу,12ссц в скипел; кг.йшлч.крц ра£з~

'£& с аапткляциай н о СНТСО оу«;ссп®ешо озггчггсс:* ov . га. llpa padove' вант;:ллцш; &:izno::ог::гйо;й:й К31:л"а;-б.и:'uv.V0iWi;a до ГОСТ 12.4.176-89 досягала л: 02:ач-и:;£, ipiUil, соплового сооголшиг 1rej;o-.u:a 2 ,<£5 зел.ед, По^ь-сп.йм^ _

СНТСО дозволяло Ci';)d::;::(^ipo2:;vi) ^дь:;о.зог.^с.а;": »сяз«

вэка. в нрэделаг доиуах&'лг; азилециГи Пщ sm,: 5р^г:п» состояния 'человека -оосгсцгсяя J»Й5 уся.«д, . ’

' Физкологдчеоко& дсйогьло кс.^^21*;ал:оЗ CiflCO ссйхс-л.;.^:,".? ’

0,4 усл.ед./чго upir йпачош: поле шик гзтра! ог^рхгпг тричоскоП панели £0 Бг, что сз<т:0Г01£0В5£а р^йй’а'гсл ссоре-тичеопосн 8Kcaapiy.:e!iTa>bii!ii: Есолад^ззпгЦ :d оценке СНТСО, .

■ I. Аншдаичэокио иссладования шойип: шохтаобрагго сасгси.. нормализации теплового состояния одоратора трш:с1юпта-><саока: '*• ерэдств, различных по эфЦешшйоота «шхлового еосдоЯсш:-:, рэ:;-мсшюсти технической -реализации, стоимости и показали кеобходи-.

І 1

! !

U-T

— у А ГТ’ * і L.t\J і \і

// ✓ 1 і

Р/ у і j І і

\ ! !

% ,ч

рііо.б, 2а~"С;:і',0Сї:'. vpo'j:i;i тзплогюго состояния челоюока от lyp'i'.sizi їпілового позлэ^жз'-л пт.і то:.:лоратурэ окруз5авио;і срзгі 25-G п 40 0 іґ полозпу-Х г^тратсо: эворгап коядуїтшиой СІГГС01-0; 2 40 Вт; 3 ~.Ш 3?. . ' . .

•г:*, і -о,a- S- * ’

0,£

0,1.

H:--L

И,

У.'ЭД

2,0

1,0

it LJ Jills ■

Ж . 4U £0 акг-,В?

Рпо.?. 0г~:тс"”зсі.ч ф-кголз-г;гі2с:хго. дэ'!отг;гл: '

КПЖОІІ СПІСО о? ПЗЯЄ52:^:.Га-• spn? riinprrri, с;тр;:;г:с:п::з: • І“?зорзг:ггсс:п; 2-5::спор::::отГ” ?a~::o. ■ ■

тттт

1---!

/

L

/і ї//“

. . . I - 2 3 г,ч

Рле.8. SsB>tc:'i:ocTJi уровня галлового состояния оператора от вро,”еіп; преблпашш з каміне УДТ ггрк работе з рог^ма::: 1-е ввнташпшзіі; 2- с СгіТСО.

24 ,

мость научно-обоснованного подхода к вибору рационального варианта систем по их составу к параметрам.

2, Установлены зависимости вероятного сшіжвшія производительности транспортно-тягового средства от уровня теплового воздействия окружащей среда, на основании которых разработана комплексная методика выбора рационального варианта СНТСО. Впервые

в практике тракторостроения и автомобильной промышленности оценка уровня теплового воздействия окрухаащеіі среды проводилась с помощью критерия - индекса Крейга, включавшего совокупность физиологических показателей человека,

3. Предложен подход к количественной оценке систем нормализации теплового состояния оператора (А.с..'*3о0286) на основа Функциональных зависимостей, связивавдкх физиологическое действие и полезные заграти энергии ОКТСО, Проведено теоретическое сопоставление судествущих и вновь проектируемых систем нормализации теплового состояния оператора на примере универсальнопропашного трактора, разработаны рекомендации по расчету показателей системи.

4, На основании решения дифференциальных уравнений теплообмена человека с окружащей средой к СНТСО, и их идентификации по результата/.! эколерименталышх исследований в микроклиматической камере до температуры +50‘С получена математическая модель, уштиващая взаіиюсатзь мегду техчовим состоянием оператора, климатическими условиями округасцей среды, полезными затрата:® энергии СНТСО и временем теплового возде“ств;ш. Использование полученной математической модели позволяет прогнозировать тепловое состояние человека и эффективность применения,транспортно-теговых средств при отсутствии и наличии СНТСО,

5. С помощью математического моделирования на ОВМ реализо-

. ' ' 25 •

ван комплексний метод іибора системи нормализации теплового состояния оператора на примере универсально-пропашного трактора.

6. Результаты экспериментальных исследований, проведенных

в микроклиматической камере в диапазоне температур +35++50“С и полових испытаний в районе городоп Днепропетровск и Ночокубанск подтвердили правильность теоретических исследований по количественной оценке систем нормализации теплового состояния оператора. Установлены экспериментальные зависимости показателе!! теплового состояния оператора от температуры окружающей среды, полезных затрат энергии СНТСО и времени теплового воздействия. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований показал, что они имеют достаточную сходимость (среднее отклонение на превышало 5,5%), .

7. Совокупность выполненных теоретичеоких и экспериментальных исследований позволяет решать практическую задачу набора система .нормализации теплового‘состояния оператора трансиортно-тяговнх средств на стадии проектирования новых и модернизации серийно выпускаемых конструкций.

8. Материалы диссертационной работы использована при составлении технических условий на термоэлектрическое кресло-кснднци-оиер (ТКК), утзорлдошшх и рв&тазуемих в конструкции изделий общей техники. Новій принцип оценки эффективности СНТСО использован в методике испытаний ТКК на КубШЙТиМ.

Основными-работа!.®, з которых опубликованы научные результаты диссертационной работы, являатся: '

I. Системы нормализации теплового состояния оператора мобильных, машин. Тракторы .и сельскохозяйственные машины, 1991,

№3 (соавтора: Арефьев В,А., Толстых В.В., <5от В.В.)

г. Количестваиная оценка систем нормализации теплового со-

стояния оператора «обильных мшщ. Тракторі к саяьокохозяіі- . отвезшие машини, 1990, (соавтору: Арефьев В.Л., Толстих В,В., Фот Б.В.) - ' • ' ' ’

3. Зкспер::г,’.ентгиіьнііе исследования скотски нормализации т&плового состояния оператора. Тракторы и сельскохозяйствен-кие машши, І23І/Я2 (соавторы: .Аро^ьев В.Л., Толоздс В.В.,'

Лот В.В.) ' ' . • ■ • '

4. Теркоолектричо ские устройства для норгшизацаи теплового состояния оператора мобилышх мокш. Строительные- и дороянио иаакни, 1991,£5 (соавтора: Арефьев В.Л., Толотих В.В., Фот В.В,) ■

5. Методика расчета систем соадшпш теплового тл^орта оператора транспортних средств, Холодильная вдхішса и тс:аю;:о~ • гея, І993.Я50 '(соавторы: Арс£ыш В.А», Тодстшг В.В., Фот В.В.)

' б. Способ ояраделэ!'.:*.л о&сктпбкост;;. щкіконенид спсто:.: теплового жизнеобеспечения в услошре вкоггва тошювц:: поадойоякй» ’ Л.О.К330286 (соавтора: Лрифлов 5.А., Тодстш; В.В,, Фот В,В,) -

■ ?. Способ ксшташаї тергюэЛоктрстсскпх СатароГ;, Л.с.і;=І6-’09?8

(соавторы:' Платонов'В.О., ;Арй|:>ов В. А., Тояатш: В.В.» Фот В.В.) ''

8. Способ сояряксшУ! тоталоолоктрич оог.о2• батареи с Т£-цлоо?~

• иодом. А,с.'►•154114?; (соавтору: ГЬ’^гопов В.Ф.,’Арсфьеа В.Л., Толстых В.В., Фот В.В.) . . ■

9. .Устройство дяя-созданяя г&«гэх.эго шііо&ей.оп-*рдїора .

транспортного -сродства,' А.с.£1618р?£ (соарзорц; Дробей.В.Д., Толстых В.В.,. Фот-В.В.) ’ ' ■ ■ ‘

10. -Устройство’для локального саруохшдоГ.й’йззд і?а спсрато-

ра-;траирпортного средства. Полога тслыю с рзйэ:гаэ со ■ ■

• -:<Ч63348?" (соаьторц: '-Платонов -ВЛ*., Ари^ьсв В.А., Тсхохих В.В.,

Фот'В.В.) ... ' . . • . ' ■