автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Повышение уровня безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения организационными и техническими мероприятиями

На правах рукописи

СЛ9*

Попова Светлана Юрьевна

ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ И ТЕХНИЧЕСКИМИ МЕРОПРИЯТИЯМИ

Специальность 05.26.01 - Охрана труда (в агропромышленном комплексе)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел - 2006

Работа выполнена на кафедре «Безопасность жизнедеятельности» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Богданов Андрей Владимирович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Лапин Алексей Павлович

кандидат технических наук, доцент Ванин Владимир Семенович

Ведущая организация - Южно-Уральский государственный университет

(ЮУрГУ)

Защита диссертации состоится 27 октября 2006 г., в 11 часов 30 минут на заседании диссертационного совета К 220.073.01 при Федеральном государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт охраны труда» по адресу: 302016, г. Орел, Московское шоссе, 120.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт охраны труда».

Автореферат разослан 27 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Хуснутдинов И. А.

2,006А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства сельскохозяйственной продукции невозможно без рационального использования каждой единицы мобильной техники, что непосредственно связано с улучшением условий и охраны труда работников агропромышленного комплекса С позиции безопасности труда процесс трудовой деятельности оператора мобильной колесной машины можно рассматривать как систему «человек-машина-среда» (Ч-М-С). Безопасность системы Ч-М-С зависит от вредных и опасных факторов, которые в определенной мере отражены в ГОСТах и ОСТах системы стандартов безопасности труда. Положение о порядке проведения работ по аттестации рабочих мест по условиям труда предполагает достаточно четкую систему оценки рабочего места, в которой основными показателями являются класс условий труда (КУТ) и класс по травмобезопасности (КТ). Но при этом не учитывается такой важный показатель, как квалификация работника Известно, что более квалифицированный работник допускает меньше ошибочных действий и, следовательно, повышает общий уровень безопасности системы Ч-М-С. Иными словами, если элементы «машина» и «среда» в настоящее время могут быть оценены соответствующими показателями (КУТ и КТ), то элементу «человек» не уделяется должного внимания с точки зрения оценки его влияния на уровень безопасности системы Ч-М-С. Поэтому можно сделать вывод о необходимости разработки показателя, который позволил бы количественно оценить уровень безопасности оператора с учетом его квалификации, условий труда и травмобезопасности рабочего места.

Уровень безопасности зависит и от технического состояния машины. С точки зрения травмобезопасности, не все машины оснащаются системами активной безопасности (антиблокировочные системы, системы курсовой устойчивости, экстренного торможения, антипробуксовочные системы и др.). Эти системы имеют высокую стоимость и мало используются на грузовых автомобилях, доля которых в перевозке сельскохозяйственной продукции составляет до 60 %, а в зимний период -до 90 %. Основной причиной для разработки систем активной безопасности послужило большое количество дорожно-транспортных происшествий, связанных с низким сцеплением шин с дорогой. Учитывая, что в сельскохозяйственном производстве данные системы практически не устанавливаются на автомобили и другие мобильные колесные машины, проблема повышения сцепления шин с опорной поверхностью является актуальной. Хорошее сцепление позволяет обеспечить более безопасную эксплуатацию автомобилей, а также снизить буксование ведущих колес, негативно сказывающееся на безопасности движения и условиях труда, так как снижает устойчивость прямолинейного движения и приводит к повышению уровней отдельных факторов трудового процесса (тяжести и напряженности труда). Поэтому предотвращение буксования ведущих колес путем применения специальных относительно недорогих технических устройств, которыми можно оснащать и уже находящиеся в эксплуатации автомобили, положительно влияет на условия труда и травмобезопасность. В связи с этим, имеется необходимость в разработках устройств, снижающих буксование на скользких участках дороги и, тем самым, повышающих уровень безопасности операторов мобильных колесных машин.

Внедрение организационных и технических мероприятий, направленных на

повышение уровня безопасности операторов мо

БИБЛИОТЕК\ С.-Петербург

ОЭ ■¿ОО&амф'З.Су

:бует

оценки их эффективности, в том числе и экономической. Повышение уровня безопасности приведет к улучшению условий и охраны труда и, как следствие, к снижению производственно обусловленной заболеваемости работников, включая травматизм. В результате будет наблюдаться экономический эффект, который определить известными методами довольно сложно из-за мобильности транспортного средства. В данном случае целесообразно оценивать экономическую эффективность на основе методики интегральной оценки условий труда, позволяющей выделять из всей заболеваемости работников ту заболеваемость, которая связана с производством.

Таким образом, исследование и совершенствование методов и средств повышения уровня безопасности операторов мобильных колесных машин в системе «человек-машина-среда» является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы. Повышение уровня безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения за счет организационных и технических мероприятий.

Объект исследования. Процесс формирования безопасности оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.

Предмет исследования. Закономерности влияния организационных и технических мероприятий на уровень безопасности оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.

Научная новизна:

- обоснован показатель уровня безопасности и разработан алгоритм проведения организационных мероприятий по его повышению для операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения;

- обосновано и разработано техническое устройство, повышающее уровень безопасности операторов при движении колесных машин по скользким дорогам;

- разработана методика определения экономической эффективности проведенных научных исследований и мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

Практическая значимость. Предложен показатель уровня безопасности (класс безопасности) операторов мобильных машин с учетом характеристик всех элементов системы Ч-М-С. Этот показатель можно использовать для рационального распределения операторов по мобильным машинам и определения эффективности внедрения мероприятий по охране труда. Обосновано и предложено устройство для разбрасывания сыпучего материала, направленное на повышение уровня безопасности операторов при движении мобильных колесных машин по скользким дорогам. На основе учета производственно обусловленной заболеваемости, включая производственный травматизм, разработана методика определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда, позволяющая определять годовой экономический эффект от внедрения организационных и технических мероприятий, направленных на повышение уровня безопасности работников.

Реализация работы. На стадии проектирования результаты исследований могут быть полезны для определения рациональных параметров элементов системы

Ч-М-С, повышающих уровень безопасности операторов мобильных колесных машин. Предложенный показатель (класс безопасности) может использоваться для более объективной оценки уровня безопасности операторов мобильных машин, а также при совершенствовании соответствующих нормативных документов по оценке условий и охраны труда. Обоснование параметров предложенного автоматического устройства для разбрасывания сыпучих материалов дает разработчикам возможность создавать аналогичные устройства, устанавливающиеся непосредственно на мобильные машины и позволяющие снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала непосредственно под буксующие колеса. На стадии эксплуатации возможно проведение организационных мероприятий на основе алгоритма по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам, а также технических мероприятий по оборудованию мобильных колесных машин устройствами для разбрасывания сыпучих материалов. Экономическую эффективность организационных и технических мероприятий по охране труда можно определять по разработанной методике на основе интегральной оценки условий труда.

Внедрение. Устройство для улучшения сцепных качеств колесных машин внедрено в СГПС «Подовинное» (Челябинская обл., с. Половинное) и в ООО «ГАЗ» (г. Челябинск). Рекомендации по рациональному распределению операторов по машинам с учетом их технического состояния внедрены в АОЗТ «Чесменское» (Челябинская обл., с. Чесма).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях ЧГАУ (2001...2006 гг.), МАДИ (2002...2006 гг.), ЮУрГУ (2004...2006), КурганскойГСХА (2004...2006 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 публикациях.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Содержит 119 страниц текста, включая 18 рисунков, 12 таблиц, 9 приложений, 127 наименования использованных литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, излагаются научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ травматизма и профессиональной заболеваемости операторов мобильных машин в агропромышленном комплексе России, рассматриваются методы оценки вредных и опасных производственных факторов, пути улучшения сцепных качеств и снижения буксования ведущих колес в контексте повышения уровня безопасности операторов мобильных машин, а также методики определения экономической эффективности мероприятий по охране труда.

Анализ травматизма показал, что количество травмированных среди операторов мобильных сельскохозяйственных машин примерно в 3 раза выше, чем в целом по отрасли. Первое место среди работников сельского хозяйства по показателям профессиональной заболеваемости также занимают операторы мобильных машин. Поэтому проблемам, связанным с повышением безопасности труда, уделяется большое внимание. Разработке методов оценки безопасности посвящены работы

B.C. Шкрабака, O.H. Русака, Г.В. Бектобекова, А.П.Лапина, Ю.Д. Олянич, Ю.Г. Горшкова, И.В. Гальянова, П.Г. Митрофанова и других ученых. В указанных научных трудах отмечается, что при оценке уровня безопасности имеются определенные трудности, так как условия, в которых работают операторы мобильной сельскохозяйственной техники, меняются в течение одной смены, а не только в течение агротехнических сроков. На уровень безопасности также влияет и квалификация оператора. Однако действующее Положение о порядке проведения работ по аттестации рабочих мест по условиям труда не учитывает это обстоятельство. Иными словами, появляется необходимость в обосновании нового показателя уровня безопасности, который бы учитывал квалификацию человека и другие элементы системы Ч-М-С.

В проведенных ранее научных исследованиях отмечается, что безопасность системы Ч-М-С также зависит от элемента «машина». Как следствие, возникает вопрос об оснащении мобильных колесных машин специальными техническими средствами, повышающими безопасность труда операторов сельскохозяйственного производства. Такие технические мероприятия, наряду с организационными, требуют оценки их эффективности, которая может быть оценена новым показателем уровня безопасности. Оценка эффективности мероприятий по охране труда с помощью данного показателя также требует разработки новых методов определения экономической эффективности.

С учетом изложенного и в соответствие с поставленной целью были определены следующие основные задачи исследования:

1. Обосновать показатель уровня безопасности, учитывающего характеристики каждого из элементов системы «человек - машина - среда», с разработкой алгоритма проведения организационных мероприятий по повышению уровня безопасности операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения.

2. Обосновать и разработать техническое устройство, повышающее уровень безопасности операторов при движении колесных машин по скользким дорогам.

3. Разработать методику определения экономической эффективности проведенных научных исследований и мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию показателя уровня безопасности (класса безопасности) операторов мобильных колесных машин, разработке и обоснованию параметров технического устройства, повышающего уровень безопасности операторов при движении мобильных колесных машин по скользким дорогам, а также разработке методики определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

Безопасность функционирования системы Ч-М-С зависит от каждого ее элемента. Если элементы «машина» и «среда» в настоящее время более или менее исследованы и могут быть оценены различными показателями, то «человеку», как элементу системы Ч-М-С, не уделяется должного внимания с точки зрения оценки его влияния на уровень безопасности системы в целом.

Одной из основных характеристик человека-оператора как элемента системы Ч-М-С является уровень его квалификации. Раньше квалификация оператора мобильных машин характеризовалась тремя классами. При этом оператор, имеющий

первый класс, считался более квалифицированным, чем оператор второго и третьего класса, а оператор второго класса - более квалифицированным по сравнению с оператором третьего класса. Оператору самой низкой квалификации присваивался третий класс. Чтобы получить квалификацию того или иного класса, необходимо было не только обладать достаточными навыками управления той или иной машиной, но и иметь при этом определенный объем теоретических знаний, в том числе и по охране труда. В связи с этим, квалификацию можно выразить через классность следующим образом: первый класс - KJI = 1, второй - KJI = 2, третий - KJI = 3.

Что касается элемента «машина» в системе Ч-М-С, то он может быть выражен через травмобезопасность рабочего места оператора. «Среда», как элемент системы, может быть охарактеризована состоянием условий труда. Причем, информация о травмобезопасности и состоянии условий труда в соответствие с Положением о проведении работ по аттестации рабочих мест по условиям труда должна иметься в картах аттестации каждой организации. Так к первому классу по травмобезопасности (KT =1) относятся оптимальные условия по данному фактору. Второй класс (KT = 2) присваивается рабочему месту с допустимыми условиями по травмобезопасности. В целом рабочие места с первым и вторым классами можно отнести к безопасным. Третий класс (KT = 3) предполагает травмоопасные условия, при которых не рекомендуется использование мобильного средства.

Условия труда на рабочем месте оцениваются классами условий труда (КУТ) в соответствие с руководством Р 2.2.2006-05. Первому классу соответствуют оптимальные условия труда. Второму классу - допустимые. В целом первый и второй классы - безопасные условия труда, которые можно обозначить КУТ = 2. Третий класс - вредные условия труда. Он подразделяется на четыре степени и обычно обозначается КУТ = 3.1, КУТ = 3.2, КУТ = 3.3 и КУТ = 3.4. Чем выше степень, тем хуже условия труда из-за более значительных отклонений параметров факторов рабочей среды и трудового процесса от гигиенических нормативов. Такие бтклонения отрицательно влияют на человека, в том числе ухудшают его внимание, способствуют его быстрой утомляемости и т.д. Это, в конечном итоге, приводит к снижению уровня безопасности. Когда факторы рабочей среды таковы, что создают угрозу для жизни, то условия труда считаются опасными (экстремальными) и относятся к четвертому классу (КУТ = 4). Рабочие места с КУТ = 4 требуют ликвидации.

Таким образом, классы по травмобезопасности и условиям труда, а также классы, характеризующие квалификацию работника, могут быть использованы для определения общего уровня безопасности оператора мобильного средства. Квалификацию оператора, травмобезопасность и состояние условий труда для удобства определения уровня безопасности оператора в системе Ч-М-С целесообразно выразить через баллы. Баллы, характеризующие квалификацию, обозначим через А; баллы, характеризующие травмобезопасность - через В; баллы, характеризующие условия труда - через С. Общий уровень безопасности операторов мобильных средств можно обозначить классом безопасности (КБ) с предлагаемой градацией: КБ = 1 - наивысший уровень безопасности, КБ = 2 - высокий уровень безопасности, КБ = 3 - средний уровень безопасности, КБ = 4 — низкий уровень безопасности иКБ = 5- недопустимый уровень безопасности.

Учитывая вышеизложенное, можно сопоставить классность оператора с бал-

лами А, характеризующими его квалификацию (табл. 1).

Таблица 1

Соответствие баллов А классности, характеризующей квалификацию операторов _мобильных средств_

Классность, характеризующая квалификацию (КЛ) 1 класс 2 класс 3 класс

Баллы А, соответствующие КЛ 1 2 3

При сопоставлении классов по травмобезопасности с баллами В нужно учесть, что 1 и 2 классы соответствуют безопасным условиям по фактору травмо-

безопасности (табл. 2).

Таблица 2

_Соответствие баллов В классам по травмобезопасности_

Классы по травмобезопасности (КТ) 1 класс | 2 класс 3 класс

Баллы В, соответствующие КТ 1 2

При сопоставлении классов условий труда с баллами С необходимо учесть степень вредности для КУТ = 3, а также то, что для оператора мобильного средства трудно добиться допустимых условий труда. Поэтому имеет смысл объединить условия труда с КУТ = 2 и КУТ = 3.1 (условия труда с КУТ = 3.1 отличаются от допустимых условий незначительным отклонением параметров производственных факторов от нормативных значений), а также условия труда с КУТ = 3.2, КУТ = 3.3 и КУТ = 3.4 (табл. 3).

Таблица 3

Соответствие баллов С классам условий труда___

Класс условий труда (КУТ) 2 | 3.1 3.2 | 3.3 | 3.4 4

Баллы С, соответствующие КУТ 1 2 3

Среднее арифметическое Бср значений баллов А, В и С, характеризующее общий уровень безопасности оператора мобильных средств, можно определить из следующего выражения

= о)

Проанализируем данное выражение с учетом таблиц 1 ...3.

Наилучший вариант с точки зрения уровня безопасности операторов мобильных средств будет при Оср = 1 (при А = 1, В = 1 и С = 1), то есть при наивысшем уровне квалификации оператора, травмобезопасных и допустимых (или почти допустимых) условиях труда. Поэтому можно считать, что при БСр = 1 будет наблюдаться наивысший уровень безопасности (КБ = 1)

КБ = 1 при Оср = 1 (2)

Недопустимый уровень безопасности операторов мобильных средств будет наблюдаться при В = 2 и (или) С = 3. При С - 3 (КУТ = 4) рабочие места подлежат ликвидации, а при В = 2 рабочее место имеет наивысший класс по травмобезопасности (КТ = 3), при котором эксплуатация машин не рекомендуется. Поэтому при любой квалификации оператора (при любом значении параметра А) эксплуатация машин недопустима. В этом случае присваивается пятый класс безопасности (КБ = 5) - недопустимый уровень безопасности. В связи с этим, можно записать

КБ = 5 при В = 2 (3)

КБ = 5 при С = 3 (4)

Остальные значения КБ будут находиться между 1 и 5. Высокий уровень безопасности (КБ = 2) может наблюдаться при средней квалификации оператора (КЛ = 2), когда имеются травмобезопасные и соответствующие КУТ = 2 или КУТ = 3.1 условия труда, то есть при А = 2, В = 1 иС = 1. С другой стороны, достаточно высокий уровень безопасности оператора (КБ = 2) будет наблюдаться при наличии вредных условий труда (КУТ = 3.2, КУТ = 3.3 или КУТ = 3.4), но при наивысших квалификаций оператора и травмобезопасности, то есть, при А = 1, В = 1 и С = 2. Тогда, с учетом выражения (1), для двух вариантов указанных сочетаний параметров А, В и С значение Бср = 1,33.

КБ = 2 при Вер = 1,33 (5)

Средний уровень безопасности (КБ = 3) будет наблюдаться при сочетании низкой квалификации работника (КЛ = 3) с безопасными условиями по фактору травмобезопасности (КТ = 1 или КТ = 2) и условиями труда, соответствующими КУТ = 2 или КУТ = 3.1 (при А = 3, В= 1 и С = 1). Также к среднему уровню безопасности (КБ = 3) можно отнести и среднюю квалификацию оператора (КЛ = 2) при вредных условиях труда (КУТ = 3.2, КУТ = 3.3 или КУТ = 3.4), но с высокой травмобезопасностыо (КТ = 1 или КТ = 2),то есть при А = 2, В=1иС = 2. Тогда, с учетом выражения (1), для двух вариантов указанных сочетаний параметров А, В и С значение Бср = 1,67

КБ = 3 при Оср = 1,67 (6)

Низкий уровень безопасности (КБ = 4) будет тогда, когда имеются травмобезопасные условия (КТ = 1 или КТ = 2) при низкой квалификации оператора мобильного средства (КЛ = 3) и вредных условиях труда (КУТ = 3.2, КУТ = 3.3 или КУТ = 3.4). При этом А = 3, В = 1 и С = 2. По выражению (2.1) величина Бср =2. В этом случае можно записать следующее условие

КБ = 4приОср = 2 (7)

Таким образом, рассмотрены все варианты, которые могут иметь место при эксплуатации мобильных машин. Окончательно, с учетом выражения (1) и условий (2...7), составим систему для определения класса безопасности (КБ)

А+В+С

* = з '

КБ = 1приО,„ = 1.

КБ = 2 при О, = 1,33, ^

КБ = 3 при = 1,67, КБ = 4 при О, = 2, КБ = 5 при В = 2, КБ = 5 при С = 3.

Предложенный показатель (класс безопасности) можно использовать для рационального распределения операторов с учетом технического состояния машин, что является организационным мероприятием повышения уровня безопасности. Данный показатель легко рассчитать по системе (8) на основе таблиц 1.. .3. С точки зрения охраны труда нужно стремиться к тому, чтобы класс безопасности по предложенной классификации имел наименьшее значение, т.е. был бы равен единице. Тогда и уровень безопасности будет наивысшим

КБ-

> 1 при =

А + В + С

->1

(9)

Из условия (9), системы (8) и таблиц 1...3 видно, что КБ = 1 будет наблюдаться при А=1,В = 1иС=1. Следует принять во внимание, что в реальных условиях эксплуатации сложно добиться КБ = 1. С другой стороны, уровень безопасности оператора довольно высок при КБ = 2 и КБ = 3. Поэтому в реальных условиях эксплуатации для операторов мобильных средств, кроме наивысшего класса (КБ = 1) достаточно иметь уровень безопасности, соответствующий высокому (КБ = 2) или среднему (КБ = 3) классу. Класс безопасности, соответствующий низкому уровню безопасности (КБ - 4) нежелателен и совершенно недопустим КБ = 5.

Нужно отметить, что класс безопасности может оценить эффективность внедрения организационных и технических мероприятий по охране труда. Если такая эффективность действительно есть, то значение класса безопасности после внедрения мероприятий станет ниже по сравнению с его значением до внедрения мероприятий. Данный подход к определению класса безопасности может быть применен не только к рабочим местам операторов мобильных средств, но и к любым другим (в том числе к стационарным) рабочим местам.

На рис. 1 представлен график изменения класса безопасности (КБ) в зависимости от квалификации работника при различных параметрах В и С.

Рис. 1. Зависимость класса безопасности от квалификации работника при различных параметрах В и С

Две верхние линии показывают, что при повышении квалификации оператора наблюдается более высокий уровень безопасности. Очень плохое состояние мобильного средства (В = 2 и/или С = 3) приводит к недопустимому уровню безопасности (КБ = 5). В этом случае квалификация оператора практически не влияет на уровень безопасности, что видно из нижней прямой графика. График также подтверждает известный факт, что улучшение условий труда (параметр С) и повышение травмобезопасности (параметр В) приводят к возрастанию уровня безопасности в целом. Травмобезопасность, в свою очередь, можно повысить оснащением колесных машин системами активной безопасности.

Для увеличения сцепных свойств колесных мобильных машин на скользком дорожном покрытии и снижения буксования предлагается устройство для предотвращения проскальзывания ведущих колес транспортного средства (устройство для разбрасывания сыпучих материалов). Оно состоит из двух основных элементов: электронного блока управления автоматическим противобуксовочным устройством для мобильных колесных машин (сравнителя угловых ускорений) и непосредственно устройства для разбрасывания сыпучего материала. Устройство включает в себя (рис. 2): бункер 7 для хранения сыпучего материала б, в днище которого имеется окно 4 с регулировочной колонкой 5; вал 1, на котором установлен ворошитель сыпучего материала 8, приводящийся в действие червячной передачей от вала разбрасывающего устройства 9; электродвигатель; конусный регулируемый на-

Квалификацня оператора, баллы А "В«1,01" -»-"В=1,С=2" -*-"В=2и(ипв)03"

правляющий желоб 12; крепежное устройство, состоящее из салазок 3 и замкового устройства 2; индуктивные датчики, сравнитель угловых ускорений сусшнггелем.

При попадании одного колеса на скользкий участок пути оно начинает буксовать (проскальзывать относительно дороги). При его угловом ускорении е > 10...25 с"2 вступает в работу сравнитель угловых ускорений. Электрическая цепь замыкается, включается электродвигатель, который приводит в действие вал разбрасывающего диска и вал ворошителя. Сыпучий материал (щебень, мелкий гравий и др.) проходит через отверстие регулировочной колонки и подхватывается крыльчаткой. Частицы сыпучего материала вылетают через направляющий желоб на расстояние Б и ложатся перед буксующим колесом. Сцепление шины с дорогой увеличивается и угловое ускорение колеса уменьшается. Его уменьшение до б ^ 10...25 с2 фиксируется сравнителем угловых ускорений, и подача сыпучего материала прекращается. Устройство следует применять для каждого ведущего колеса. При раздельном буксовании колес работает одно разбрасывающее устройство (правое или левое). Для редких случаев совместного буксования ведущих колес, для случаев начала движения машины на поверхности с низким сцеплением (лед, хорошо укатанный снег и др.) и преодоления заведомо известных скользких участков дороги предусмотрено принудительное включение устройства посредством тумблера. Таким образом, увеличение сцепления за счет разбрасывания сыпучего материала позволит снизить буксование машины, улучшить ее тормозные качества и прямолинейность движения — обеспечить более безопасную эксплуатацию. Буксование негативно сказывается и на условиях труда, так как приводит к повышению уровней отдельных факторов трудового процесса (тяжести и напряженности труда). Это связано с увеличением стереотипных движений, возрастанием потока воспринимаемой информации и усложнением ее оценки, повышением числа объектов одновременного наблюдения и др. В конечном итоге ухудшается самочувствие оператора колесной машины, возрастают его нервное напряжение и утомление, снижается работоспособность. Иными словами, оказывается неблагоприятное воздействие на функциональное состояние организма человека. Поэтому предотвращение буксования положительно сказывается на условиях труда.

Рис. 2. Принципиальная схема разбрасывающего устройства сыпучего материала: 1 -вал; 2 - замковое устройство; 3 - салазки; 4 -окно в бункере; 5 - регулировочная колонка; б - сыпучий материал; 7 -бункер; 8 - ворошитель сыпучего материала; 9 - разбрасывающее устройство; 10 - ступица; 11 - лопатки крыльчатки; 12 - конусный направляющий желоб; 13 - ведущее колесо мобильной машины; 14 - кузов

При работе устройства сыпучий материал должен попадать непосредственно под буксующее колесо. На частицу сыпучего материала действуют три основные силы (рис.2): от лопатки разбрасывающего диска РЛ) тяжести Кг и сопротивления воздушной среды Проецируя силы на ось ОУ и де-

лая ряд преобразований с учетом конструкции устройства, получим выражение для определения начальной скорости полета частицы V,,, задаваемой лопаткой крыльчатки устройства

гз-т-е --------(Ю)

Не1) . Н2!)

1 _--- _ т .от 4 с.

2Б-к -вт-------~-т-зт!

I р 2 2

где Н - расстояние между точкой отрыва частицы от лопатки крыльчатки до поверхности дороги, м; 8 - расстояние между точкой отрыва частицы от лопатки и точкой ее приземления на дорогу (точкой начала соприкосновения шины с дорогой по ходу движения), м; ш - масса частицы сыпучего материала, кг; § - ускорение свободного падения, м/с2; кр - коэффициент пропорциональности, Н • с2/м2.

Как видно из равенства (10), при полете частицы ее начальная скорость V,, прежде всего зависит от расстояния Б, на которое она вылетает, и высоты точки вылета частицы Н. Значение V,, нужно знать для расчета диаметра и скорости вращения крыльчатки. Так как место крепления устройства зависит от конструкции конкретной машины, то расстояние Б и Н, необходимые для определения V,,, являются известными. При выводе формулы (10) был сделан ряд допущений, в том числе и то, что условия полета частицы близки к идеальным. Вызываемая этим погрешность учитывается коэффициентом кр, который можно найти экспериментально. То есть кр учитывает не только аэродинамические характеристики частицы, но и те приближения, которые были сделаны при выводе формулы (10). Мощность двигателя и другие параметры рассчитываются по известным методикам.

Применение на колесных машинах данного разбрасывающего устройства относится к техническим мероприятиям повышения уровня безопасности операторов мобильных средств. Наряду с техническими уровень безопасности можно повысить и организационными мероприятиями. Если эти мероприятия действительно эффективны, то будет иметь место экономический эффект. Нужно отметить, что большинство инженерных и научных разработок направлено на повышение производительности труда, снижение затрат на выпуск продукции, экономию сырья и энергоносителей. В настоящее время существует достаточное количество методик по определению экономического эффекта от внедрения такого рода разработок. Все они учитывают получаемую экономию от внедрения и имеющиеся затраты. В частности ГОСТ 23728-88 «Техника сельскохозяйственная. Основные положения и показатели экономической оценки» для подсчета ожидаемого годового экономического эффекта Эг рекомендует использовать выражение вида

эг = в,-(п0-п,д (11)

где В, - годовая наработка нового варианта в условиях данной природно-климатической зоны, ед. наработки/год; Пб и П„ - приведенные затраты на единицу наработки базового и нового варианта, руб./ед. наработки.

Нужно отметить, что внедрение современных разработок косвенным образом сказывается на условиях и охране труда. Современные разработки, как правило, характеризуются меньшими уровнями вредных и опасных факторов, что положительно сказывается на классе условий труда (или его степени) и классе травмобезо-

пасности, а значит и на уровне безопасности работников в целом. Повышение уровня безопасности приводит к снижению производственно обусловленной заболеваемости работников, включая производственный травматизм. Чем меньше временная утрата трудоспособности работников вследствие снижения производственно обусловленной заболеваемости, тем больше времени работники находятся на своем рабочем месте, выпуская ту или иную продукцию, оказывая различного рода услуги и т.д. Иными словами, внедрение современных разработок может повысить уровень безопасности работников, что положительно скажется на производительности труда и, следовательно, даст дополнительный экономический эффект.

Дополнительный экономический эффект можно найти с помощью методики интегральной оценки условий труда на основе норматива потерь рабочего времени от заболеваемости с временной утратой трудоспособности. Методика позволяет определять производственно обусловленную заболеваемость работников до и после внедрения современных разработок (до и после повышения уровня безопасности работников). Снижение средней сверхнормативной (производственно обусловленной) заболеваемости при повышении уровня безопасности работников ВУТсрс, можно вычислить следующим образом

II П П) ш

£вут£ - ^вут* £вуг; - £вут;;, вутсри=вут^-вут;'рсл=^---^--н-, (12)

где ВУТ^ - нормативная временная утрата трудоспособности 1-го работника до повышения его уровня безопасности, чел.-дней/год; вут;|„ - фактическая временная утрата трудоспособности ¡-го работника до повышения уровня его безопасности, чел.-дней/год; п - количество людей на рабочем месте (в структурном подразделении) до повышения уровня безопасности работников, чел.; вут"; - нормативная временная утрата трудоспособности ¡-го работника после повышения уровня его безопасности, чел.-дней/год; ву'г,,,, - фактическая временная утрата трудоспособности ¡-го работника после повышения уровня его безопасности, чел.-дней/год; ш -количество людей на рабочем месте (в структурном подразделении) после повышения уровня безопасности работников, чел.; ВУТ^, - средняя сверхнормативная (производственно обусловленная) заболеваемость до повышения уровня безопасности, дней/год; ВУТ"^ - средняя сверхнормативная (производственно обусловленная) заболеваемость после повышения уровня безопасности, дней/год.

Зная среднюю стоимость одного человеко-дня, можно найти дополнительную годовую экономию Эдоп от повышения уровня безопасности работников

Э„=ВУТ^Д-С„И -т, (13)

где с ^ ^ _ - средняя стоимость одного человека-дня, руб./чел.-день; В0 - стоимость валовой продукции (работ, услуг) за год, руб./год; Т - число отработанных человеко-дней за год, чел.-дней/год.

Дополнительная годовая экономия Эдоп в нашем случае получается без проведения каких-либо специальных мероприятий по охране труда (без капитальных вложений в эти мероприятия). Поэтому величину Элоп можно рассматривать как

дополнительный годовой экономический эффект от повышения уровня безопасности работников (Эдап = Э^,). С учетом этого и формул (12) и (13) запишем

эг =

Дзп

Евут^-ХВУТ^ ¿ВУТ^-^ВУТ;

(14)

Основной экономический эффект Э«„ от внедрения разработок (нового оборудования) найдется на основе выражения (11)

э;„ = В,.(Г76-П„). (15)

При этом общий годовой экономический эффект Э„6щ определится как

(16)

Таким образом, предлагаемый подход позволяет учесть изменения уровня безопасности работников при внедрении современных разработок (нового оборудования) и, тем самым, уточнить подсчет по выражениям (14...16).

По аналогии можно определить годовой экономический эффект Э^ от повышения уровня безопасности работников за счет внедрения мероприятий по охране труда. Тогда следует учесть объем капитальных вложений в данные мероприятия

чг =

очр

ш т

Сч„Л1-т-1-К -в,, (17)

где С - срок окупаемости капитальных вложений в мероприятия по охране труда (при планировании следует принимать 1/С = Е), лет; К0!ф - капитальные вложения в мероприятия по охране труда, отнесенные к единице наработки, руб./ед. наработки.

Нужно отметить, что данный подход к определению экономической эффективности при внедрении мероприятий по охране труда является универсальным и может быть применен для любых профессий и отраслей народного хозяйства. При этом предлагаемая оценка экономической эффективности не исключает использование других методов экономической оценки, а в некоторых случаях может быть использована совместно с другими методами.

В третьей главе приведены методики экспериментальных исследований, целью которых является проверка основных положений теоретических исследований. Для достижения поставленной цели нужно решить следующие основные задачи:

- провести экспериментальные исследования по определению начальной скорости полета частицы сыпучего материала в зависимости от высоты вылета частицы и расстояния, на которое она вылетает;

- подтвердить способность устройства для разбрасывания сыпучего материала обеспечивать снижение буксования мобильных колесных машин на скользких участках дороги;

- на основе предлагаемого показателя уровня безопасности подтвердить, что рациональное распределение операторов с учетом их квалификации и состояния мобильных колесных машин приводит к повышению класса безопасности;

- определить эффективность внедрения предлагаемых организационных и технических мероприятий по улучшению условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин.

Работа устройства для разбрасывания сыпучих материалов зависит от его параметров и, в первую очередь, от выбора радиуса крыльчатки и ее оборотов (начальной скорости вылета частицы V,,). Если V,, выбрана неверно, то частица не попадет прямо под колесо (в зону контакта шины с дорогой), что не позволит должным образом снизить буксование. Величину V,, можно рассчитать по теоретической зависимости (10), которая требует экспериментальной проверки и определения коэффициента кр. Для этого была создана лабораторная установка (рис. 3). 1 2 3 4 5

Рис 3. Схема экспериментальной лабораторной установки: 1 - поверхность; 2 - основание; 3 -корпус электродвигателя; 4 - вал электродвигателя; 5 - лопатка крыльчатки; Н - высота вылета частицы; в - расстояние вылета частицы

// /V 4./ // /V

В начале каждого опыта на линии пересечения плоскости основания 2 с

плоскостью, перпендикулярной ей и проходящей через ось вращения вала электродвигателя 4, устанавливалась частица щебня рядом с местом прохождения лопатки 5 (крыльчатки радиусом гкр = 0,1 м). Далее задавались обороты электродвигателя и осуществлялось передвижение основания по направлению к вращающейся лопатке таким образом, чтобы частица щебня оказалась в месте прохождения лопатки над основанием. Вращающаяся лопатка захватывала частицу, задавая ей начальную скорость V,,, равную линейной скорости лопатки. Под действием усилия со стороны лопатки частица вылетала по условно обозначенной траектории и падала на поверхность 1, покрытую тальком для точного определения места ее падения. После чего измерялось расстояние Б.

Для экспериментов была взята частица щебня средней массы (шср = 312 • 10"6 кг) и проведены три серии экспериментов с фиксированной для каждой серии высотой вылета частицы Н. В каждой серии задавались пять расстояний Б, на которые вылетала частица. При этом начальная скорость вылета частицы для каждого опыта V,,, (обороты крыльчатки пкр) подбиралась таким образом, чтобы частица вылетала

на расстояние Б. Также определялись величины V,,, =

2-я-п -г„

и аж = агак ~ /2 по 60 * 8/

пяти повторностям каждого опыта, а также, на основе выражения (10), коэффициент кр.

По экспериментальным данным были найдены уравнения регрессии, описывающие зависимость начальной скорости полета частицы при различных Н

* щири !1«-<Мы) ^||(при 11-0,54)

* 11(!ф11 Н-.0.6Ч)

= 1,42868 - 2,57438 + 3,9657 = 1,21438г -2,34718 + 3,6989 = 0,14298г -0,64865 + 1,4346

(18)

(19)

(20)

По уравнениям регрессии (18...20) и теоретической зависимости (10) постро-

ен график (рис. 4). С учетом того, что коэффициент пропорциональности кр меняется от 0,0022 Н • с2/м2 до 0,0024 Н • с2/м2, при расчете по формуле (10) было выбрано его среднее значение кр = 0,0023 Н • cVm2. График показывает, что с возрастанием расстояния полета частицы S ее начальная скорость VH должна быть выше. При этом с увеличением высоты точки вылета частицы Н ее начальная скорость V,, снижается. Кривые, построенные по теоретическим и экспериментальным зависимостям, близки между собой. Наблюдаются расхождения не более 6 %. Также подтверждены воспроизводимость опытов и адекватность математической модели (10).

Рис. 4. График зависимоста изменения скорости V,, от расстояния S: 1 - по теоретической зависимости (13) при Н = 0,4 м; 2 - по уравнению регрессии (21) при Н = 0,4 м; 3 -по теоретической зависимости (13) при Н = 0,5 м; 4 -по уравнению регрессии (22) при Н = 0,5 м; 5 - по теоретической зависимости (13) при Н = 0,6 м; 6 - по уравнению регрессии (23) при Н = 0,6 м;* - средние значения по результатам эксперимента при Н = 0,4 м; ■- средние значения по результатам эксперимента при Н = 0,5 м;А-средние значения по результатам эксперимента при Н = 0,6 м

Экспериментальные исследования с ис-5 пользованием устройства для разбрасывания сыпучего материала проводились на автомобиле ЗИЛ-4331 при оборотах вала двигателя 2500 об/мин на 3-ей передаче. На основе зависимости (10) и других выражений были определены основные параметры устройства для данного автомобиля: Н = 0,5 м, S = 1,2 м, (Хж = 11,3°, V,, = 2,6 м/с, п^, = 250 об/мин.

При работе устройства повышается сцепление ведущих колес автомобиля на скользких (обледенелых) участках дороги, что приводит к снижению буксования. Снижение буксования повышает поступательную скорость движения машины, сокращая время прохождения определенного участка пути. Для подтверждения того, что буксование машины при использовании устройства для разбрасывания сыпучего материала действительно снизится, воспользуемся обобщенными параметрами качения. Обобщенные параметры позволяют решать задачи, относящиеся не к отдельному колесу, а к машине в целом. С учетом этого, можно записать формулу для определения обобщенного коэффициента буксования колесной машины 50

s^-f, (21)

т от

где V„ - поступательная скорость колесной машины (остова машины), м/с; VOT -обобщенная скорость элементов шины в зоне контакта с поверхностью дороги, м/с.

При движении машины по сухой дороге коэффициент буксования 80 имеет небольшое значение, так как проскальзывание элементов шины в зоне контакта с поверхностью дороги невелико. Поэтому для сухой дороги V„ ~ Vor, а величина коэффициента буксования при качении грузовых машин обычно не превышает 5 % (50 = 0,05). Учитывая это обстоятельство и то, что величины Vn и VOT связаны с длиной контрольного участка дороги (1000 м) при проведении экспериментов и временем прохождения этого участка при различных состояниях его поверхности,

на основе выражения (21) можно определить обобщенные коэффициенты буксования на скользком участке дороги с использованием устройства для разбрасывания

сыпучих материалов 80СК и без него 8оу

= 1-

0,95-t;

. ос к

0,95-t;

S-ч

(22) (23)

где tj, - время прохождения контрольного участка в сухом состоянии, с; и Ç*-время прохождения контрольного участка в скользком (обледенелом) состоянии при движении машины с использованием устройства и без него, соответственно, с.

При экспериментах фиксировалось время прохождения машиной контрольного участка при сухом дорожном покрытии t'„. Когда участок находился в скользком (обледенелом) состоянии фиксировалось время его прохождения той же машиной с использованием устройства Ç и без него Ç". На основе средних значений измеренного времени по формулам (22) и (23) были определены обобщенные коэффициенты буксования 50СК и 50у (табл. 4).

Таблица 4

f„,c Г"1, с Ly4 î v Г, с 1уч t Soot Soy

119 217 155 0,48 0,27

Как видно из таблицы, использование устройства для разбрасывания сыпучих материалов позволяет значительно (более чем на 20 %) снизить буксование колесной машины на скользких (обледенелых) дорогах. Снижение буксования происходит за счет повышения сцепления ведущих колес с дорожным покрытием, что приводит к улучшению устойчивости прямолинейного движения и уменьшению тормозного пути, а значит к снижению вероятности возникновения дорожно-транспортных происшествий. Обеспечиваемое устройством снижение буксования, кроме уменьшения расхода топлива и повышения скорости движения (производительности труда), приводит к улучшению условий и охраны труда в целом. Эффективность данного технического мероприятия с точки зрения охраны труда может быть оценена классом безопасности.

Предлагаемые организационные мероприятия по повышению уровня безопасности операторов мобильных колесных машин основываются на расчетах по системе (8) для определения класса безопасности и направлены на рациональное распределение операторов по машинам (с учетом технического состояния машин).

Как уже указывалось, при КБ = 5 (недопустимый уровень безопасности) эксплуатация машины независимо от классности оператора не должна допускаться. При КБ = 4 (низкий уровень безопасности) эксплуатация машины данным оператором нежелательна. В этом случае возможна эксплуатация другим более квалифицированным оператором, так как более высокая квалификация позволит получить и более высокий уровень безопасности (КБ = 3 или КБ = 2). Наиболее благоприятные условия возникают при КБ = 3 (средний уровень безопасности), КБ = 2 (высокий

уровень безопасности) и КБ = 1 (наивысший уровень безопасности).

Алгоритм проведения предлагаемых организационных мероприятий по повышению уровня безопасности операторов за счет их рационального распределения по мобильным машинам представлен в таблице 5. Алгоритм может быть использован для создания программного обеспечения, позволяющего просчитывать наиболее рациональные варианты, соответствующие КБ = 1, КБ = 2 или КБ=3.

Таблица 5

Алгоритм проведения организационных мероприятий по рациональному распреде-___лению операторов по машинам_

№ п/п Вид мероприятия Примечания

1. Проведение аттестации рабочих мест но условиям труда с делью определения класса условий труда (КУТ) и класса травмобезопасности (KT) В соответствие с действующим Положением о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда

2. Определение параметров В и С на основе полученных КУТ и KT По таблицам 2 и 3

3. Определение уровня квалификации (классности) оператора (КЛ) По характеристикам уровня квалификации оператора

4. Определение параметра А на основе KJI По таблице 1

5. Определение класса безопасности КБ на основе параметров А, В и С По системе (8)

б. Выделение машин с КБ = 5 и запрет их дальнейшей эксплуатации Машины с КБ = 5 в дальнейшем не участвуют при рациональном распределении операторов до технического устранения (частичного устранения) вредных и опасных производственных факторов

7. Выделение машин с КБ = 4 с целью повышения уровня безопасности -

8. Рациональное распределение операторов по машинам с цепью получения КБ = 3, КБ = 2 и КБ = 1 Перерасчет различных вариантов распределения операторов по машинам по системе (8)

Эффективность предлагаемых мероприятий будет наблюдаться тогда, когда после Их внедрения для определенного количества операторов средняя величина класса безопасности КБ^ будет меньше средней величины класса безопасности до внедрения мероприятий КБ£. Для определения КБ^ и КБ^0 была проведена аттестация рабочих мест по условиям труда до и после внедрения предлагаемых мероприятий с целью определения необходимых для расчетов показателей, а также определена квалификация операторов (табл. 6). Аттестация рабочих мест была проведена на основе действующего Положения о порядке проведения аттестации рабочих мест по условиям труда с привлечением аккредитованной измерительной лаборатории ФГОУ ВПО ЧГАУ (аттестат аккредитации №000047 от 26.06.2003 г.).

Как видно из таблицы, средняя величина класса безопасности для операторов всех 12 машин равна 2,83. Учитывая, что устройство для разбрасывания сыпучих материалов планируется установить на трех последних машинах, можно вычислить среднее значение КБ отдельно для операторов девяти первых и трех последних машин (табл. 6). Тогда для девяти первых машин КБ^'= 3,00, для трех последних КБ£'= 2,33. Нужно также отметить, что для оператора одной машины (инв. номер 00025691) КБ = 5 - недопустимый уровень безопасности. Это связано с высоким классом по травмобезопасности: у данной машины при проведении аттестации рабочих мест было выявлено незакрепленное сиденье водителя.

После этого были выполнены организационные и технические мероприятия. На первых девяти машинах (табл. 6) на основе алгоритма (табл. 5) было проведено перераспределение операторов с целью снижения класса безопасности. На остальных трех машинах были установлены устройства для разбрасывания сыпучих материалов. На автомобиле (инв. номер 00025691) было отремонтировано сиденье водителя. Через год после этого была проведена повторная аттестация рабочих мест с целью определения класса безопасности операторов (табл. 7).

Таблица 6

Уровень безопасности операторов колесных машин до внедрения мероприятий

Колесная машина Квалификация оператора (КЛ), класс Травмобезо-пасность (KT), класс Условия труда (КУТ), класс Уровень безопасности (КБ), класс

ЗИЛ-130 инв. номер 00025688 2 2 3.1 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00025687 1 2 3.2 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00025690 3 2 3.2 4

ЗИЛ-130 инв. номер 00025686 2 2 3.2 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00025691 1 3 3.1 5

ЗИЛ-130 инв. номер 00145 1 2 3.3 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00136 2 2 3.1 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00128 3 2 3.2 4

ЗИЛ-130 инв. номер 00133 3 2 3.1 3

ЗИЛ-4331инв. номер 00025670 2 2 3.2 3

ЗИЛ-4331инв. номер 00025689 1 2 3.2 2

ЗИЛ-4331 инв. номер 00144 1 2 3.2 2

КБ* = 2,83

Таблица 7

Уровень безопасности операторов колесных машин после внедрения мероприятий

Колесная машина Квалификация оператора (КЛ), класс Травмобезо-пасность (KT), класс Условия труда (КУТ), класс Уровень безопасности (КБ), класс

ЗИЛ-130 инв. номер 00025688 3 2 3.1 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00025687 2 2 3.2 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00025690 2 2 3.2 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00025686 1 2 3.2 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00025691 1 2 3.1 1

ЗИЛ-130 инв. номер 00145 1 2 3.3 2

ЗИЛ-130 инв. номер 00136 3 2 3.1 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00128 2 2 3.2 3

ЗИЛ-130 инв. номер 00133 3 2 3.1 3

ЗИЛ-433!инв. номер 00025670 2 2 3.1 2

ЗИЛ-4331 инв. помер 00025689 I 2 3.1 1

ЗИЛ-4331 инв. номер 00144 1 2 3.1 1

КБ*.-2,25

Средняя величина класса безопасности для операторов всех 12 машин равна 2,25. Устройство для разбрасывания сыпучих материалов, установленное на трех последних машинах (табл. 7), позволило снизить тяжесть и напряженность трудового процесса, понизив КУТ до 3.1. Это привело к снижению среднего значения КБ (КБ£. = 1,33). Рациональное распределение операторов с учетом их квалификации и состояния машин также позволило снизить КБ для первых девяти машин (КБ^„= 2,56). Нужно отметить, что КБ оператора машины с инвентарным номером 0025691 снизился в результате снижения класса травмобезопасности после ремонта сиденья. Средние значения классов безопасности операторов до и после внедрения ор-

ганизационных и технических мероприятий приведены на рис. 5.

Рис. 5. Диаграмма средних значений классов безопасности до и после внедрения технических и организационных мероприятий

Как видно из диаграммы, средний класс безопасности во всех случаях (для 9-ти, 3-х и 12-ти машин) стал ниже после внедрения предложенных организационных и технических мероприятий, подтверждая, тем самым, их эффективность. Эту эффективность можно представить в виде экономического эффекта, расчет которого приведен в четвертой главе. Так годовой экономический эффект от внедрения мероприятий по охране труда составил среднем на одну машину 2330,8 руб./ год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Предложен и обоснован показатель уровня безопасности операторов мобильных колесных машин (класс безопасности), учитывающий характеристики каждого из элементов системы «человек - машина - среда». Первый класс безопасности характеризует наивысший уровень безопасности, второй — высокий уровень, третий - средний уровень, четвертый - низкий уровень, пятый - недопустимый уровень безопасности.

2. Составлена система (8) для определения класса безопасности оператора мобильной машины в зависимости от уровня его квалификации, класса условий труда и класса травмобезопасности рабочего места. Класс безопасности позволяет оценить эффективность внедрения организационных и технических мероприятий по охране труда: чем выше их эффективность, тем ниже значение класса безопасности (9). Наивысший уровень безопасности наблюдается при первом классе безопасности (КБ = 1).

3. На основе класса безопасности предложен алгоритм проведения организационных мероприятий по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам. Эффективность организационных мероприятий, проведенных по данному алгоритму для девяти автомобилей ЗИЛ-130, подтвердилась снижением среднего значения класса безопасности с 3,00 до 2,56.

4. Предложено автоматическое устройство для разбрасывания сыпучих материалов, которое устанавливается на мобильной машине и позволяет снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала под буксующие колеса (патент № 49491). При движении автомобиля ЗИЛ-4331 по обледенелой дороге средняя величина коэффициента буксования составила 0,48, а при движении по тому же участку пути с использованием данного устройства - 0,27. В итоге величина коэффициента буксования снизилась на 0,21, что говорит об эффективности предлагаемого устройства. Эффективность технических мероприятий по установке устройств для раз-

брасывания сыпучих материалов на трех автомобилях ЗИЛ-4331 также подтверждается снижением среднего значения класса безопасности с 2,33 до 1,33.

5. Для обоснования параметров устройства для разбрасывания сыпучих материалов выведена теоретическая зависимость (10) начальной скорости вылета частицы сыпучего материала от высоты установки устройства и расстояния, на которое вылетает частица. На основе экспериментальных исследований была подтверждена теоретическая зависимость (10) и найдены значения коэффициента кр (кр = 0,0022...0,0024 Н • с2/м2). Для автомобиля ЗИЛ-4331 были определены основные параметры устройства: Н = 0,5 м, Б = 1,2 м, аж = 11,3°, V,, = 2,6 м/с, п,ф = 250 об/мин, гкр = 0,1 м.

6. Эффективность внедрения организационных и технических мероприятий подтверждается снижением среднего значения класса безопасности для всех двенадцати автомобилей с 2,83 до 2,25.

7. Предложены выражение (16) для определения общего годового экономического эффекта, включающее дополнительную составляющую (14), которая учитывает косвенное повышение уровня безопасности работников при внедрении современных разработок (нового оборудования), и зависимость (17) для определения годового экономического эффекта при внедрении мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

8. На основе зависимости (17) годовой экономический эффект от снижения класса безопасности после внедрения организационных мероприятий по рациональному распределению операторов составил в среднем 1916 руб. на одну машину, после внедрения технических мероприятий (применение устройства для разбрасывания сыпучих материалов) - в среднем 3574 руб. на одну машину. В Целом годовой экономический эффект от снижения класса безопасности после внедрения предложенных организационных и технических мероприятий составил в среднем 2330 руб. на одну машину.

В результате теоретических и экспериментальных исследований рекомендуется.

На стадии проектирования

- определение рациональных параметров элементов системы «человек-машина-среда», позволяющих повысить уровень безопасности (снизить класс безопасности) операторов мобильных колесных машин;

- использование предложенного показателя (класса безопасности) возможно для более объективной оценки уровня безопасности операторов мобильных машин, а также при совершенствовании соответствующих нормативных документов по оценке условий и охраны труда;

- разработка автоматических устройств для разбрасывания сыпучих материалов, устанавливающихся непосредственно на мобильных машинах и позволяющих снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала непосредственно под буксующие колеса.

На стадии эксплуатации

- проведение организационных мероприятий на основе алгоритма по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам;

- повышение сцепных качеств и снижение буксования на основе технических мероприятий по оснащению мобильных колесных машин устройствами для разбра-

сывания сыпучих материалов;

— проведение расчетов экономической эффективности организационных и технических мероприятий по охране труда на основе зависимости (17).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Глемба К.В., Попова С.Ю. Источники и факторы опасностей мобильных технологических процессов в агропромышленном комплексе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003, № 7s с. 4-6.

2. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Попова С.Ю. Способ улучшения сцепных и тормозных качеств колесных машин // Наука. Костанай. — 2004, № 1, с. 35-40.

3. Горшков Ю.Г., Старших В.В., Старунова И.Н., Дмитриев М.С., Попова С.Ю., Попова А.Г. Повышение проходимости мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения // Материалы XELV научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Ч. 3. Челябинск, 2005.

4. Горшков Ю.Г., Старунова И.Н., Богданов A.B., Дмитриев М.С., Попова С.Ю., Попова А.Г. Обеспечение повышенного сцепления пневматических шин на скользких дорогах // Наука. Костанай. - 2005, №4, с. 60-63.

5. Горшков Ю.Г., Козлов В.И., Кульпин Э.Ю., Попова С.Ю., Попова А.Г. Способ определения разницы угловых ускорений в случае буксования колесной машины II Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2005, № 3.

6. Горшков Ю.Г., Егоров A.B., Старунова И.Н., Юсупов Р.Х., Зайнишев A.B., Попова С.Ю. Способ повышения сцепных качеств пневматических шин со скользким дорожным покрытием //Наука. Костанай. -2006, №1, с. 71-78.

7. Горшков Ю.Г., Кульпин Э.Ю., Попова С.Ю., Попова А.Г., Потемкина Д.В., Старунова И.Н. Повышение проходимости колесных машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006, №3, с. 16-18.

8. Горшков Ю.Г., Богданов A.B., Дмитриев М.С., Попова С.Ю. Определение уровня безопасности операторов мобильных средств сельскохозяйственного назначения // Безопасность жизнедеятельности, 2006. -№5.

9. Попова С.Ю. Обоснование параметров, определяющих класс безопасности мобильного средства // Материалы XLV научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Ч. 4. Челябинск, 2006.

10. Патент на полезную модель №35298. Заявка №2003127606 Приоритет полезной модели 17 сентября 2003 / Белых С.А., Горшков Ю.Г., Кульпин Э.Ю., Аверьянов Ю.И., Глемба К.В., Попова С.Ю. Электронный блок управления автоматическим противобуксовочным устройством для мобильных колесных машин.

11. Патент на полезную модель №49491. Заявка №2005121980 Приоритет полезной модели 11.07.2005 / Горшков Ю.Г., Дмитриев М.С., Попова С.Ю., Попова А.Г., Потемкина Д.В. Устройство для предотвращения проскальзывания ведущих колес транспортного средства.

12. Решение о выдаче патента на изобретение. Заявка №2005121816/11 (024598) / Горшков Ю.Г., Дмитриев М.С., Попова С.Ю., Попова А.Г., Потемкина Д.В. Устройство для предотвращения проскальзывания ведущих колес мобильных машин.

Попова Светлана Юрьевна

ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫМИ И ТЕХНИЧЕСКИМИ МЕРОПРИЯТИЯМИ

05.26.01. - Охрана труда (в агропромышленном комплексе)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени _кандидата технических наук_

Подписано к печати «П.» сентября 2006 г. Формат 60 х 84/16. Объем 1 усл. печ. л. 1,0. Заказ №289. Тираж 100. ООП ЧГАУ.

454080, Челябинск, пр. Ленина, 75.

Z&C& /I

* 1 9 3 3 Г

/У^сР

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Социально-экономические аспекты улучшения условий труда и снижения травматизма операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения.

1.2. Оценка вредных и опасных производственных факторов при работе операторов мобильных колесных машин.

1.3. Сцепные качества и буксование ведущих колес мобильных машин.

1.4. Методики определения экономической эффективности мероприятий по охране труда.

1.5. Выводы и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ПРЕДМЕТУ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Обоснование показателя уровня безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения.

2.2. Теоретическое обоснование устройства для разбрасывания сыпучих материалов.

2.3. Методика определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

2.4. Выводы по главе.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ.

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований по определению начальной скорости полета частицы сыпучего материала.

3.3. Методика обработки результатов экспериментов.

3.4. Результаты экспериментальных исследований по определению начальной скорости полета частицы сыпучего материала.

3.5. Проверка воспроизводимости опытов и адекватности математической модели.

3.6. Экспериментальные исследования по буксованию колесных машин при использовании устройства для разбрасывания сыпучего материала.

3.7. Организационные и технические мероприятия по улучшению условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин.

3.8. Эффективность внедрения предлагаемых организационных и технических мероприятий по улучшению условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин.

3.9. Выводы по главе.

4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕРОПРИЯТИЙ.

Актуальность темы. Развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации предусматривает устойчивый рост сельскохозяйственного производства за счет повышения производительности и безопасности труда на предприятиях всех форм собственности, которые непосредственно зависят от ускорения научно-технического прогресса, улучшения условий и охраны труда, а также снижения производственно обусловленной заболеваемости и травматизма операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения при выполнении ими основных технологических процессов в агропромышленном комплексе (АПК) России.

Процесс трудовой деятельности оператора мобильных колесных машин, с позиции безопасности труда, можно рассматривать как систему «человек-машина-среда», то есть - как сложную динамическую систему со многими прямыми и обратными связями.

Улучшение условий труда операторов мобильных колесных сельскохозяйственных машин при выполнении технологических процессов в АПК является сложной проблемой, так как ее решение находится на стыке технических, экономических, биологических, психологических и целого рядя других наук. Проблема обеспечения операторов нормальными (допустимыми) условиями труда наряду с высокой травмобезопасностью в технологическом процессе сельскохозяйственного производства, обуславливающая совместное функционирование биологического (человека) и технического (машины) объектов в определенных условиях производственной среды, требует применения системного подхода для ее исследования.

Особенностью сельскохозяйственного производства является условие его проведения при постоянно изменяющихся параметрах производственной среды, которая, в свою очередь, является продуктом природных процессов и производственной деятельности человека. Подавляющее большинство из сельскохозяйственных технологических машин являются мобильными снабженными пневматическими колесными движителями. Использование этих машин происходит в различных условиях:

- на поверхности с малой несущей способностью (поле, пахота, заболоченная луговина, размытые грунтовые и полевые дороги, глубокий снег и др.);

- на поверхности с высокой несущей способностью (автомобильные асфальтобетонные дороги, дороги с щебеночным и гравийным покрытием, сухие укатанные грунтовые дороги и др.).

При этом одни и те же машины эксплуатируются как на опорных поверхностях с малой несущей способностью, так и на твердых дорогах. Соотношение поверхностей качения для колесных машин различно. Так, до 95 % технологических машин (зерноуборочные и кормоуборочные комбайны и др.) работают в условиях поля, и только 5 % - в условиях дорог с твердым покрытием. Транспортные машины, используемые на перевозе выращенного урожая и других грузов по поверхностям с малой несущей способностью, распределяются следующим образом: тракторы - 60.65 %, автомобили -35.40 %, а на опорных поверхностях с высокой несущей способностью это соотношение выглядит иначе: тракторы 40.35 %, автомобили - до 60 %. Причем в зимнее время использование автомобилей на поверхностях с высокой несущей способностью доходит до 90 %.

В то же время, в силу физиологических и экономических причин, возможности адаптации человека и мобильной машины к естественным колебаниям параметров производственной среды весьма ограничены. Возникающие в связи с этим рассогласования между отдельными элементами системы «человек-машина-среда» приводят к резкому возрастанию числа технических и технологических отказов, которые ухудшают условия труда оператора, тем самым косвенно подвергая его травмированию.

Известно также, что центральное место при изучении вопроса вероятности травмирования людей в системе «человек-машина-среда» занимает подсистема «человек», то есть конкретный исполнитель, участвующий в процессах управления машиной, выполнения технологических операций в конкретной производственной среде. Это подтверждается статистическими данными о травматизме на сельскохозяйственном производстве, которые свидетельствуют о том, что около 10 % всех несчастных случаев происходят по причине ошибочных действий оператора. Низкий уровень безопасности технологического процесса в АПК усугубляется еще и тем, что средства безопасности, устанавливаемые на сельскохозяйственные машинах, разрабатываются без учета биологически предопределенной вероятности принятия оператором ошибочных действий. Поэтому высокая квалификация оператора помогает ограничить количество ошибочных (неправильных) действий и, следовательно, повысить уровень безопасности самого оператора. Это касается и травматизма с летальным исходом, который среди операторов мобильных сельскохозяйственных машин составляет около 13 % от всех погибших на производстве.

Известно также, что безопасность системы «человек - машина - среда» (Ч-М-С) зависит от вредных и опасных факторов, которые в определенной мере отображены в ГОСТах и ОСТах системы стандартов безопасности труда. Действующее положение о порядке проведения работ по аттестации рабочих мест по условиям труда предполагает достаточно четкую систему оценки рабочего места. Основными итоговыми показателями при проведении аттестации рабочих мест являются класс условий труда (КУТ), характеризующий состояние условий труда, и класс по травмобезопасности (КТ), оценивающий рабочее место с точки зрения вероятности возникновения производственного травматизма. Кроме того, оценивается и обеспеченность работников средствами индивидуальной защиты. Но при этом не учитывается такой важный показатель, как квалификация работника. Известно, что более квалифицированный работник допускает меньше ошибочных действий и, следовательно, повышает общий уровень безопасности системы «человек-машина-среда».

Оператор сельскохозяйственной машины является элементом системы «человек - машина - среда». Безопасность функционирования этой системы зависит от каждого ее элемента. Если элементы «машина» и «среда» в настоящее время более или менее исследованы и могут быть оценены различными показателями, то «человеку», как элементу системы «Ч-М-С», не уделяется должного внимания с точки зрения оценки его влияния на уровень безопасности системы в целом.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о необходимости применения системного подхода к вопросу повышения уровня безопасности операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения и разработки, на основе этого подхода, показателя, который позволил бы количественно оценить уровень безопасности оператора с учетом его квалификации.

Уровень безопасности зависит и от технического состояния машины в системе «Ч-М-С». Нужно отметить, что с точки зрения травмобезопасности не все машины в должной мере оснащаются системами активной безопасности. Современные системы активной безопасности (антиблокировочные системы, системы курсовой устойчивости, экстренного торможения, антипро-буксовочные системы и др.) имеют относительно высокую стоимость и мало используются на грузовых автомобилях. Тем более что в сельском хозяйстве эксплуатируются в основном автомобили с большим сроком службы, которые изначально не оснащались этими системами. Основной причиной для разработки современных систем активной безопасности послужило достаточно большое количество дорожно-транспортных происшествий, связанных с низким сцеплением шин с дорогой. Учитывая, что в сельскохозяйственном производстве данные системы практически не устанавливаются на автомобили и другие мобильные колесные машины, проблема повышения сцепления шин с опорной поверхностью является актуальной. Хорошее сцепление шин с дорогой позволяет обеспечить более безопасную эксплуатацию автомобилей, а также снизить буксование ведущих колес. Буксование, в свою очередь, негативно сказывается на безопасности движения и условиях труда, так как снижает устойчивость прямолинейного движения и приводит к повышению уровней отдельных факторов трудового процесса (тяжести и напряженности труда). Поэтому предотвращение буксования ведущих колес путем применения специальных относительно недорогих технических устройств, которыми можно оснащать и уже находящиеся в эксплуатации автомобили, положительно влияет на условия труда и травмобезопасность. Иными словами, имеется необходимость в разработках устройств, снижающих буксование на скользких участках дороги и, следовательно, повышающих уровень безопасности операторов мобильных колесных машин.

Внедрение организационных и технических мероприятий, направленных на повышение уровня безопасности операторов мобильных колесных машин, требует оценки их эффективности, в том числе с экономической точки зрения. Само повышение уровня безопасности приведет к улучшению условий и охраны труда и, как следствие, к снижению производственно обусловленной заболеваемости работников, включая травматизм. В результате этого будет наблюдаться экономический эффект, который определить известными методами довольно сложно из-за мобильности рабочего места оператора. В данном случае целесообразно оценивать экономическую эффективность мероприятий по улучшению условий и охраны труда на основе методики интегральной оценки условий труда, позволяющей выделять из всей заболеваемости работников ту заболеваемость, которая связана с производством.

Таким образом, исследование и совершенствование методов и средств повышения уровня безопасности операторов мобильных колесных машин в системе «человек-машина-среда», обеспечивающих безопасность технологических процессов в АПК, является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы. Повышение уровня безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения за счет организационных и технических мероприятий.

Объект исследования. Процесс формирования безопасности оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.

Предмет исследования. Закономерности влияния организационных и технических мероприятий на уровень безопасности оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.

Методика исследования. В качестве основных методик применялись: логика научных исследований, элементы методов инженерных и эргономических исследований, методы оптимизации, математического и физического моделирования, хронометражные работы и т.д. В результате были разработаны частные методики лабораторных исследований, испытаний машин и устройств. Все расчеты выполнены с использованием ЭВМ.

Научная новизна.

- обоснован показатель уровня безопасности и разработан алгоритм проведения организационных мероприятий по его повышению для операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения;

- обосновано и разработано техническое устройство, повышающее уровень безопасности операторов при движении колесных машин по скользким дорогам;

- разработана методика определения экономической эффективности научных исследований и мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

Практическая значимость. Предложен показатель уровня безопасности (класс безопасности) операторов мобильных машин с учетом характеристик всех элементов системы «человек-машина-среда». Этот показатель может быть использован для рационального распределения операторов по мобильным машинам и определения эффективности внедрения мероприятий по охране труда. Обосновано и предложено устройство для разбрасывания сыпучего материала, направленное на повышение уровня безопасности операторов при движении колесных машин по скользким дорогам. На основе учета производственно обусловленной заболеваемости, включая производственный травматизм, разработана методика определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда, позволяющая определять годовой экономический эффект от внедрения организационных и технических мероприятий, направленных на повышение уровня безопасности работников.

Реализация работы. На стадии проектирования результаты исследований могут быть полезны для определения рациональных параметров элементов системы «человек-машина-среда», повышающих уровень безопасности операторов мобильных колесных машин. Предложенный показатель (класс безопасности) может использоваться для более объективной оценки уровня безопасности операторов мобильных машин, а также при совершенствовании соответствующих нормативных документов по оценке условий и охраны труда. Обоснование параметров предложенного автоматического устройства для разбрасывания сыпучих материалов дает разработчикам возможность создавать аналогичные устройства, устанавливающиеся непосредственно на мобильные машины и позволяющие снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала непосредственно под буксующие колеса. На стадии эксплуатации возможно проведение организационных мероприятий на основе алгоритма по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам, а также технических мероприятий по оборудованию мобильных колесных машин устройствами для разбрасывания сыпучих материалов. Экономическую эффективность организационных и технических мероприятий по охране труда можно определять по разработанной методике на основе интегральной оценки условий труда.

Внедрение. Устройство для улучшения сцепных качеств колесных машин внедрено в СПК «Подовинное» (Челябинская обл., с. Подовинное) и в ООО «ГАЗ» (г. Челябинск). Рекомендации по рациональному распределению операторов по машинам с учетом их технического состояния внедрены в АОЗТ «Чесменское» (Челябинская обл., с. Чесма).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях ЧГАУ

2001. .2006 гг.), МАДИ (2002. .2006 гг.), ЮУрГУ (2004. .2006), Курганской ГСХА (2004.2006 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 работах.

На защиту выносятся:

- теоретическое обоснование показателя уровня безопасности и разработанный алгоритм проведения организационных мероприятий по его повышению для операторов мобильных машин сельскохозяйственного назначения;

- теоретическое обоснование разработанного технического устройства, повышающего уровень безопасности операторов при движении колесных машин по скользким дорогам;

- методика определения экономической эффективности мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 127 наименований, и содержит 119 страниц машинописного текста, включая 18 рисунков, 12 таблиц, 9 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Предложен и обоснован показатель уровня безопасности операторов мобильных колесных машин (класс безопасности), учитывающий характеристики каждого из элементов системы «человек - машина - среда». Первый класс безопасности характеризует наивысший уровень безопасности, второй - высокий уровень, третий - средний уровень, четвертый - низкий уровень, пятый - недопустимый уровень безопасности.

2. Составлена система (2.8) для определения класса безопасности оператора мобильной машины в зависимости от уровня его квалификации, класса условий труда и класса травмобезопасности рабочего места. Класс безопасности позволяет оценить эффективность внедрения организационных и технических мероприятий по охране труда: чем выше их эффективность, тем ниже значение класса безопасности (2.9). Наивысший уровень безопасности наблюдается при первом классе безопасности (КБ =1).

3. На основе класса безопасности предложен алгоритм проведения организационных мероприятий по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам. Эффективность организационных мероприятий, проведенных по данному алгоритму для девяти автомобилей ЗИЛ-13 0, подтвердилась снижением среднего значения класса безопасности с 3,00 до 2,56.

4. Предложено автоматическое устройство для разбрасывания сыпучих материалов, которое устанавливается на мобильной машине и позволяет снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала под буксующие колеса (патент № 49491). При движении автомобиля ЗИЛ-4331 по обледенелой дороге средняя величина коэффициента буксования составила 0,48, а при движении по тому же участку пути с использованием данного устройства - 0,27. В итоге величина коэффициента буксования снизилась на 0,21, что говорит об эффективности предлагаемого устройства. Эффективность технических мероприятий по установке устройств для разбрасывания сыпучих материалов на трех автомобилях ЭИЛ-4331 также подтверждается снижением среднего значения класса безопасности с 2,33 до 1,33.

5. Для обоснования параметров устройства для разбрасывания сыпучих материалов выведена теоретическая зависимость (2.19) начальной скорости вылета частицы сыпучего материала от высоты установки устройства и расстояния, на которое вылетает частица. На основе экспериментальных исследований была подтверждена теоретическая зависимость (2.19) и найдены значения коэффициента кр (кр = 0,0022.0,0024 Н • с2/м2). Для автомобиля ЭИЛ-4331 были определены основные параметры устройства: Н= 0,5 м, 8 = 1,2 м, аж= 11,3°, Ун = 2,6 м/с, пкр = 250 об/мин, гкр = 0,1 м.

6. Эффективность внедрения организационных и технических мероприятий подтверждается снижением среднего значения класса безопасности для всех двенадцати автомобилей с 2,83 до 2,25.

7. Предложены выражение (2.36) для определения общего годового экономического эффекта, включающее дополнительную составляющую (2.34), которая учитывает косвенное повышение уровня безопасности работников при внедрении современных разработок (нового оборудования), и зависимость (2.38) для определения годового экономического эффекта при внедрении мероприятий по охране труда на основе интегральной оценки условий труда.

8. На основе зависимости (2.38) годовой экономический эффект от снижения класса безопасности после внедрения организационных мероприятий по рациональному распределению операторов составил в среднем 1916 руб. на одну машину, после внедрения технических мероприятий (применение устройства для разбрасывания сыпучих материалов) - в среднем 3574 руб. на одну машину. В целом годовой экономический эффект от снижения класса безопасности после внедрения предложенных организационных и технических мероприятий составил в среднем 2330 руб. на одну машину.

В результате теоретических и экспериментальных исследований рекомендуется.

На стадии проектирования

- определение рациональных параметров элементов системы «человек-машина-среда», позволяющих повысить уровень безопасности (снизить класс безопасности) операторов мобильных колесных машин;

- использование предложенного показателя (класса безопасности) возможно для более объективной оценки уровня безопасности операторов мобильных машин, а также при совершенствовании соответствующих нормативных документов по оценке условий и охраны труда.

-разработка автоматических устройств для разбрасывания сыпучих материалов, устанавливающихся непосредственно на мобильных машинах и позволяющих снизить буксование ведущих колес за счет повышения сцепления шин на скользких участках дороги путем подачи сыпучего материала непосредственно под буксующие колеса.

На стадии эксплуатации

- проведение организационных мероприятий на основе алгоритма по рациональному распределению операторов по мобильным колесным машинам;

- повышение сцепных качеств и снижение буксования на основе технических мероприятий по оснащению мобильных колесных машин устройствами для разбрасывания сыпучих материалов;

- проведение расчетов экономической эффективности организационных и технических мероприятий по охране труда на основе зависимости (2.38).

98

1. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей - М.: Машиностроение, 1981. -232 с.

2. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия, 1969.- 158 с.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280 с.

4. Аксенов В.А. Технико-экономическое обоснование мероприятий, повышающих безопасность движения. М., 1974. - 112 с.

5. Алексеев Б.А. Безопасность движения автомобильного транспорта. М.: ДОСААФ, 1972.-143с.

6. Андреев В.И. Справочник конструктора. Т.2. М.: Машиностроение, 1984.-638 с.

7. Андрос В.А. Теоретические исследования действия факторов опасности на человека оператора М.: Знание, 1973. - 64с.

8. Бабков В.Ф. и др. Проходимость колесных машин по грунту. М.: Авто-трансиздат, 1959.

9. Балабин И.В., Куров Б.А., Лаптев С.А. Испытания автомобилей. М.: Машиностроение, 1988. - 236 с.

10. Безбородова Г.Б. О направлениях научных исследований проходимости автомобилей // Изв. вузов. Машиностроение; издание МВТУ им. Баумана, 1965, №5.

11. Бируля А.К. Исследование взаимодействия колес с поверхностью качения как основа оценки проходимости // Проблемы повышения проходимости колесных машин: Сб.ст. М., 1969. - 124с.

12. Богданов A.B. Определение класса безопасности мобильного средства // Материалы XLV научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Ч. 4. Челябинск, 2006.

13. Богданов A.B. Оценка экономической эффективности мероприятий по охране труда. // Охрана труда и техника безопасности в сельском хозяйстве, 2005.-№ И.

14. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М., 1980. - 976 с.

15. Бузлуков В.Ю. Повышение безопасности операторов мобильных грузоподъемных машин в АПК путем разработки и внедрения инженерно-технических мероприятий: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2002. 20 с.

16. Вайсман А.И. Здоровье водителей и безопасность дорожного движения. -М.: Транспорт, 1979. 137с.

17. Васильев А.П. Состояние дорог и безопасность движения автомобилей в сложных погодных условиях. М.: Транспорт, 1976. - 224с.

18. Васильев A.B. и др. Приборы для испытания тракторов и сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1971. - 72 с.

19. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. -М., 1967. 168 с.

20. Великанов Д.П. Эксплуатационные качества автомобилей. М.: Автопро-миздат, 1962.-344с.

21. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей. М.: Наука, 1965, 365 с.

22. Временная методика определения сравнительной эффективности мероприятий, направленных на улучшение санитарно-гигиенических показателей условий труда на новой сельскохозяйственной технике. М., 1984. -34с.

23. Гавриченко А.И., Васильев Г.П. Условия труда и заболеваемость сельских механизаторов // Техника и оборудование для села. 1999. - №7. -С. 21-22.

24. Гальянов И.В. Улучшение условий и охраны труда механизаторов сельского хозяйства путем совершенствования техники и технологии: Авто-реф. дис. . докт. техн. наук. Санкт-Петербург, 1999. 40с.

25. Гальянов И.В., Шкрабак B.C. Оптимизация машин на безопасность. Сб. науч. тр. С.-П. ГАУ « Пути снижения травматизма в агропромышленном производстве России». - С.-П.: ГАУ, 1993. - С. 4-7.

26. Гальянов И.В., Шкрабак B.C., Лапин А.П. К вопросу об экономической эффективности машин с учетом затрат на безопасность. Сб. научн. трудов. - С.-П. - ГАУ, 1999. - С.164-169.

27. Гальянов И.В., Шкрабак B.C., Михайлов В.Н., Сорокин Ю.Г., Шкрабак A.C. Эргономические аспекты безопасности труда. Сб. науч. тр. С.-П. ГАУ «Проблемы охраны труда в АПК и пути их решения». - С.-П. ГАУ, 1999.-С.164-169.

28. Генних М.Э. Сцепление автомобильного колеса с деформируемым грунтом //Проблемы повышения проходимости колесных машин: Сб. ст./ АН СССР.М, 1967.-96с.

29. Гетьман H.H., Калюжный A.B., Липкович И.Э. Оценка условий труда механизаторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2001. №7. -С.23-27.

30. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2002. -405 с.

31. Гнеденко Б.Ф., Хинчин А.Я. Элементарное введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1964. - 144 с.

32. Горшков Ю.Г. Метод повышения проходимости автомобиля // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 1998. т.25.-98с.

33. Горшков Ю.Г. Повышение эффективности функционирования системыдифференциал пневматический колесный движитель - несущая поверхность» мобильных машин сельскохозяйственного назначения. Дисс.докт. техн. наук. - Челябинск, 1999.

34. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Кульпин Э.Ю., Глемба КБ., Старунова И.Н. Обоснование безопасной скорости движения колесных машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002. №12. -С.27-30.

35. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Скорняков О.Ф., Глемба К.В., Старунова И.Н. Метод оценки безопасности мобильных машин в технологическом процессе.// Материалы XLII научно-технической конференции ЧГАУ. Челябинск: ЧГАУ, 2003. - 4.2. - 400с.

36. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Глемба К.В., Попова С.Ю. Источники и факторы опасностей мобильных технологических процессов в агропромышленном комплексе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. - № 7.

37. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Глемба К.В., Попова С.Ю. К вопросу о безопасности скоростного режима транспортного средства. // «Вестник науки КГУ», Костанай, №7. - 2002. - С.78-82.

38. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Попова С.Ю. Обоснование автоматического устройства для притормаживания буксующего колеса // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2002. т.37. - С.93-97.

39. Горшков Ю.Г., Аверьянов Ю.И., Старунова И.Н., Попова С.Ю. Обоснование способа повышения проходимости мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения // Наука. Костанай, 2002. №3. - С. 24-29.

40. Горшков Ю.Г., Богданов A.B., Аверьянов Ю.И., Светлакова Н.В., Глемба К.В., Шаманова Е.В., Попова С.Ю. Повышение проходимости и тягово-сцепных свойств колесных машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. №4.

41. Горшков Ю.Г., Богданов A.B., Ганькова O.A. Аттестация рабочих мест по методике интегральной оценки // Охрана труда и социальное страхование, 2001,- №2.

42. Горшков Ю.Г., Валеев Г.А. Скорость движения и дорожно-транспортные происшествия: сб. науч. тр. // ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991. - 350с.

43. Горшков Ю.Г., Михайлов В.К. Качение автомобильного колеса по двухслойной поверхности // ЧИМЭСХ. Челябинск, 1978. С. 141-115.

44. Горшков Ю.Г., Старунова И.Н., Кульпин Э.Ю., Попова С.Ю., Попова А.Г., Потемкина Д.В. Метод исследования процесса буксования колесных машин и повышение их проходимости //

45. Гохман В.А., Ромаданов В.А. Общий курс автомобильных дорог. М.: Высшая школа, 1976.

46. Гришкевич А.И. Автомобили. Испытания. Мн.: Вышейшая школа, 1991. -87 с.

47. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. Мн.: Вышейшая школа, 1986. -208 с.

48. Гузенков П.Г. Детали машин. М.: Высшая школа, 1982.

49. Гуревич А.М., Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили. М.: Колос, 1971. -496 с.

50. Гусаров В.М. Теория статистики: Учебное пособие для вузов. М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998.-247с.

51. Дегтяренко В.Н. Автомобильные дороги и автомобильный транспорт промышленных предприятий. М.: Высшая школа, 1981.-261 с.

52. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. -М.: МГУ, 1977. 112 с.

53. Денисов В.Г. Человек и машина в системе управления. М.: Знание, 1973.-64с.

54. Долматовский Ю.А., Трепененков И.И., Леоничева С.К. Тракторы и автомобили. Краткий справочник. М., 1966. - 384 с.

55. Ечеистов Ю.А. Качение автомобильного колеса по твердой дороге. // Автомобильная промышленность, №3. - 1964. - С. 18-19.

56. Жуков К.П., Кузнецова А.К., Масленникова С.Н. Расчет и проектирование деталей машин. М.: Высшая школа, 1978. - 244 с.

57. Иванов В.Н., Лялин В.А. Пассивная безопасность автомобиля. М.: Транспорт, 1979. - 304 с.

58. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 1975. -547 с.

59. Изаков Ф.Я. Планирование эксперимента и обработка опытных данных: Учебное пособие. Челябинск, 2003. - 103 с.

60. Илларионов В.А., Мишурин В.М. и др. Водитель и автомобиль. М.: транспорт, 1985.-95с.

61. Испытательная техника: справочник. В 2-х кн. / Под ред. В.В. Клюева. -М.: Машиностроение, 1982. Кн. 2 560 с.

62. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.

63. Кленников В.М., Кленников Е.В. Теория и конструкция автомобиля. -М, 1967.-312 с.

64. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2002. - 496 с.

65. Кнороз В.И. и др. Сцепление автомобильных шин с дорогой // О взаимодействии колеса с опорной поверхностью: тр. /НАМИ. М., 1959, вып. 9. -231с.

66. Коллинз Д., Моррис Д. Анализ дорожно-транспортных происшествий. -М.: Транспорт, 1971. 146с.

67. Комплексная оценка безопасности технологических процессов и оборудования. Тематический сборник: ЦСУ ГССР, 1977. 175 с.

68. Коноплянко В.И., Рыжков C.B., Воробьев Ю.В. Основы управления автомобилем и безопасность движения. М.: ДОСААФ, 1989. - 224с.

69. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: «Мир», 1975. -648с.

70. Крестовников А.Н. Физиология человека: Учебник для институтов физкультуры. М.: Физкультура и спорт, 1959.

71. Крылов B.C. Государственное регулирование агропромышленного производства объективное требование рыночной экономики // Достижения науки и техники АПК. - 2002. - №4. - С. 2-7.

72. Куров Б.А. и др. Испытания автомобилей. М.: Машиностроение, 1976. -371 с.

73. Литвинов A.C., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов. М., 1989. - 240 с.

74. Лопатин А.Н. Повышение безопасности операторов средств механизации мелиоративных работ в АПК за счет инженерно-технических мероприятий: автореф. дис. . канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2002. - 26с.

75. Любимец М.И., Давыдов В.Л. Конструкция, основы теории и расчета машин. -М, 1994.

76. Методические указания по определению социально-экономической эффективности улучшения условий и охрана труда в сельском хозяйстве. -Орел: ВНИИОТСХ, 1985. 32с.

77. Методические указания по оценке травмобезопасности рабочих мест для целей их аттестации по условиям труда от 01.09.1999 г.

78. Миняков И.А., Коновалов A.B. Эффективность использования основных фондов в сельском хозяйстве // Достижения науки и техники АПК. -2002. №4. - С.7-9.

79. Михайловский Е., Цимбалин В. Теория трактора и автомобиля. М., 1960.-336 с.

80. Мишурин В.М., Романов А.Н. Надежность водителя и безопасность движения. М.: Транспорт, 1990. - 167 с.

81. Немчинов М.В. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобиля. М.: Транспорт, 1985. 154 с.

82. Нечитайлов С.Н. Состояние и перспективы развития материально-технической базы села // Достижения науки и техники АПК. 2001. -№12.-С. 21-23.

83. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

84. Олянич Ю.Д. О механизме формирования производственных опасностей в растениеводстве и путях их реализации в травмах/ Сб. науч. тр. ВНИИОТ Орел: ВНИИОТ, 1996. - С. 28-38.

85. Олянич Ю.Д. Снижение риска травмирования механизаторов путем совершенствования техники и технологии: Автореф. дис. .докт. техн. наук. Санкт-Петербург, 1998.-47 с.

86. Отчет о научно-исследовательской работе «Анализ несчастных случаев в АПК РФ с летальным и тяжелым исходом за 2002 год по материалам расследований по отраслям и регионам России». ФГНУ ВНИИОТСХ. Орел, 2003.-364с.

87. Петрушов В.А. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов. -М, 1975.-225 с.

88. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины. М., 1986. - 296 с.

89. Полканов И.П. Методические указания по оценке результатов исследований. Ульяновск, 1973. - 21 с.

90. Попова С.Ю. Обоснование параметров, определяющих класс безопасности мобильного средства // Материалы ХЬУ научно-технической конференции Челябинского государственного агроинженерного университета. Ч. 4. Челябинск, 2006.

91. Постановление Министерства труда и социального развития РФ от 14.03.1997 г. «О проведении аттестации рабочих мест по условиям труда».

92. Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая школа, 1986. - 352 с.

93. Розенблат В.В., Жуков В.Г. Вопросы методики физиологических исследований при решении задач научной организации труда. Психофизиологические эстетические основы НОТ, 2-е изд. М.: Экономика, 1971. -210 с.

94. Ротенберг Р.В. Основы надежности системы «Водитель автомобиль -дорога - среда». - М.: Машиностроение, 1986. - 216 с.

95. Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» от 01.11.2005 г.

96. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. Справочное руководство. М.: Наука, 1971, - 192 с.

97. Семенов В.М., Армадеров Р.Г. Работа грузового автомобиля в тяжелых дорожных условиях. М.: Автотрансиздат, 1962. 65 с.

98. Ю1.Славуцкий А.К. Проектирование, строительство, содержание и ремонт сельскохозяйственных дорог. -М.: Высшая школа, 1972.

99. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. -М., 1981. 271 с.

100. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М.: «Наука», 1965.-512 с.

101. Сорокин Ю.Г. Снижение травматизма и профессиональной заболеваемости работников АПК путем разработки и внедрения инженерных и организационно-технических мероприятий: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2000. - 47 с.

102. Ю5.Старунова И.Н. Улучшение условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения за счет инженерно-технических мероприятий. Дисс.канд. техн. наук. Орел, 2003.

103. Строев С.С. Автомобили, тракторы, двигатели. Челябинск: ЧПЧ, 1972. -Вып. 103. - 142с.

104. Ю7.Сушко Б.А. Теоретические исследования функционирования системы «оператор-машина-среда» //Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1976.-№12.-С. 5-8.

105. Ю8.Табашников А.Т., Любашин Г.Я. Качество и технический уровень сельскохозяйственных машин // Техника и оборудование для села. 2001. -№7. - С. 7-9.

106. Ю9.Улицкий Е.Я. Пути улучшения условий труда при работе на повышенных скоростях // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1964. - №25. - С. 26-27.

107. Ю.Ульянов Ф.Г. Повышение проходимости и тяговых свойств колесных тракторов на пневматических шинах. М.: Машиностроение, 1964. 352с.

108. Ш.Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. -М., 1963. 239 с.

109. И2.Фалькевич Б.С., Диваков Н.В. Испытания автомобиля. М.: Машиностроение, 1952. - 240 с.

110. ИЗ.Федеральный закон №181-ФЗ от 23.06.1999 г. «Об основах охраны труда в Российской Федерации».

111. И4.Черноиванов В.И., Бледных В.В., Северный А.Э. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: Учебное пособие / Под ред. В.И. Черноиванова. Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003.-992 с.

112. И5.Чудаков Д.А. Основы теории и расчета тракторов и автомобилей. М.: Колос, 1972.-364 с.

113. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М., 1950, 341 с.

114. Шкрабак B.C. Охрана труда. Л., 1990. - 247 с.

115. Шкрабак B.C., Казлаускас Г.К. Охрана труда. М., 1989. - 480 с.

116. Шкрабак B.C., Митрофанов П.Г. Эргономико-психологические основы безопасности деятельности. Уч. пособие. С.-Пб. 1994.

117. Шкрабак B.C., Олянич Ю.Д. Прогностическая оценка состояния биотехнических систем в растениеводстве и пути повышения ее безопасности / Сб. науч. тр. Травматизм и пожары в АПК и пути их снижения. С.-П. ГАУ, 1997, С. 59-67.

118. Шкрабак B.C., Росляков В.П., Олянич Ю.Д. Теоретическое обоснование условий безопасного функционирования 4M систем в растениеводстве / Сб. науч. тр. С.-П. ГАУ, 1996. С. 78-86.

119. Экономика использования сельскохозяйственных машин. М.: Россель-хозидат, 1976. -167 с.

120. Эффективность капитальных вложений. Сборник методических рекомендаций. -М.: Экономика, 1999. 128 с.

121. Яценко H.H. Форсированные полигонные испытания грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1984. - 328 с.

122. Gartman N. Entscheidet beim Landwirtsohftstor der Reifen über Zugrft // Schweiz Landechn, 1975, №3. 156 p.127.1vey Don L., Kees Charle J., Neill A.H., Brenner C. Interaction of vehicle and road surface. -Higway Reserch Record, 1971, №376, p. 40-53.109