автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка рациональной конструкции спецодежды из синтетических материалов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ. ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ЖИГАЛОВА Татьяна Михайловна

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ СПЕЦОДЕЖДЫ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.19.04 - "Технология пвенных изделий"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени " кандидата технических наук

Москва 1991

'Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте ,5т[вейнЬ'!Т 'промышленности

ТД6У! I

»аосвртацнй|

Научные руководители - кандидат технических наук

. Чубаровэ З.С.

кандидат медицинских тун Пальянова С.Г.

Официальные оппоненты - доктор' технических наук, профессор ** Чесунов В.М. ,

. кандидат технических наук Бринк И-В.

Ведущая органиэагая - Киевский Док моделей.

• ¿V?

Защита состоится "/У" ¿Р^^да^-г- 1992 г. на заседании специализированного совета Д 053.32.03 при Москоеско ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте легко , промышленности по адресу: 113806, Москва, ул. Осипенко, 33..

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., допент

, с.н.с.

, с.н.с.

Г\ В.В.Костыловя

ч

У

\

(О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание спецодежды на современном этапе - сложная задача, обусловленная многообразием условий, с которыми сталкивается человек в процессе трудовой деятельности (изменяющиеся метеорологические условия, переменная физическая нагрузка, воздействие различных вредных производственных факто-' ров). Спецодежда должна удовлетворять ряду требований: защитным, эргономическим, эстетическим и эксплуатационным.

В настоящее время значительно возросли требования к спецодежде со стороны потребителей. Для производства спецодежды все более широко применяются синтетические и пленочные материалы ввиду их лучших защитных свойств в сравнении с натуральными. Эти материалы, обеспечивая высокую защитную эффективность спецодежды, ухудшают ее гигиенические свойства. Несоответствие же гигиенических свойств спецодежды климатическим условиям окружающей среды ыожег привести к выраженным изменениям условии тепло - и злагообмена организма с окружающей средой: перегреву человека, обильному потоотделению и т.л. Обильное потоотделение приводит к увлажнению одежды потом, вызывает у работающих неприятные ощущения, а при попадании их на сквозняки может явиться причиной простудных заболеваний. Это ведет, в конечном итоге, к снижений работоспособности человека и повышению заболеваемости.

Поэтому наряду с обеспечением защитных требований большое внимание уделяется обеспечению фиэиолого-гигиенических требований. В связи с этим встает задача изучения системы "человек-одежда -окружающая среда" с целью создания одежды с рациональными для заданных условий эксплуатации свойствами.

Как свидетельствует опыт проектирования спецодежды обеспечение физиолого-гигиенических требований к спецодежде с применением синтетических материалов может быть достигнуто:

за счет нормирования вложения синтетических волокон в сметанные материалы;

комбинированием материалов с хорошими и неудовлетворительными гигиеническими свойствами;

за счет соответствующей конструкции спецодежды, в частности, улучшающей ее вентиляционные свойства.

Последнее направление может дать положительные результаты

* 31

при применении специальных конструктивных элементов в спецодежде из синтетических материалов.

Однако в настоящее время выбор видов .и размеров этих элементов носит эмпирический характер, требуя большого числа лабораторных испытаний; результаты такого выбора ив всегда являются оптимальными.

Следовательно, необходима разработка спецодежды с требуемыми гигиеническими свойствами на основе использования вентиляционных элементов наиболее эффективных видов и размеров. Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка рациональной с точки зрения гигиенических требований конструкции спецодежды из синтетических материалов путей применения специальных конструктивных элементов для вентиляции пододежного пространства в соответствии с заданными условиями эксплуатации.

В соответствии с цельм решались следующие задачи: установление комплексного влияния различных видов вентиляционных элементов н припусков на свободное облегание в спецодежде иа тепловое состояние человека;

3.

выбор наиболее эффективных видов вентиляционных элементов с учетом их топографии на поверхности спецодежды VI рационального конструктивного решения спецодежды;

разработка аналитического способа расчета размеров вентиляционных элементов;

установление условий применения вентиляционных элементов по показателям воздухопроницаемости материалов и климатическим параметрам внешней среды;

экспериментальная и производственная проверка разработанной спецодежды.

Методы исследр.ээнкя.

Исследования выполнены с применением методов оценк.» гигне-

' г

нических свойств спецодежды, методов математической статистики и теории вероятностей:

экспериментальных методов определение объективных показателей теплового состояния человека и микроклимата пододеяного пространства;

психофизиологической оценки испытателем спецодежды путем тестирования по.специально разработанной анкете; метода корреляционного анализа; метода наименьших квадратов и метода Гаусса; метода проверки гипотез о близости теоретических и экспериментальных распределений по критериям согласия Стьюдента и Фишера.

При разработке аналитического способа расчета размеров вентиляционных элементов использованы основные закономерности теории тепло-.и влагообмена и теории подобия.

В исследованиях использованы также стандартные программы V"» обработки экспериментальных данных на ЭВМ.

Разработан аналитический способ расчета размеров вентиляционных элементов с учетом их топографии на участках спецодежды, в зависимости от уровня энерготрат, свойств используемых материалов, конструктивных параметров спецодежды и климатических параметров внешней среды. Способ позволяет рассчитывать размеры вентиляционных элементов, способствующих поддержанию теплового состояния человека на оптимальном или допустимом уровне и сократить затраты материальных средств и времени на разработку спецодежды с вентиляционными элементами в результате включения лабораторных экспериментов.

Научно обоснованы показатели воздухопроницаемости сиктети-<еских материалов и температурные условия внешней среды, прм которых для обеспечения необходимых гигиенических свойств спец-эдежды требуется применение вентиляционных элементов.

Практическая.значимости работ«.

1. С использованием результатов проведенных исследований и жалитического способа расчета разработана конструкция спец->де*ды из пленочного материала (винилискожи") с системой венти-ыционных элементов. Использование конструктивного решения :пецодежды с вентиляционными элементами позволяет при обеспече-1ии необходимых защитных свойств поддерживать комфортное тепло-юе состояние человека в течение более продолжительного времени 1аботы в сравнении со спецодеждой без вентиляционных элементов ! расширить температурную зону эксплуатации спецодежды из син-етических материалов. Спецодеяда прошла производственные испы-ания рабочими, занятыми на пунктах технического обслуживания агонов вагонного депо стенцки Лосиноостровская Московской же-езной дороги, получила положительную оценку.

Ожидаемая социально-экономическая эффективность от применения новой спецодежды составит 272,2 руб. в год на 1000 рабочих.

2. Применение разработанного аналитического способа расчета размеров вентиляционных элементов в спецодежде позволяет:

проектировать спецодежду в полком соответствии с предъявляемыми к ней защитными и гигиеническими требованиями; '

сократить время и затраты на проектирование спецодежды. Публикации.

Материалы, изложенные в диссертации, нашли отражение в четырех печатных работах. Получено свидетельство на промышленный образец i? 33822 от 3.07.90 г..

Объем и структура работы. . • ,• .

Диссертационная рабо?а состоит из введения, четырех•глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста. Содержит 17 таблиц, 27 рисунков . Приложения (52 страницы) включают в себя 13 таблиц, 1 . рисунок. Список литературы состоит и'э 103 источников.

■ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Вр введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель и сформулированы задачи исследования.

В первой главе проведен анализ свойств материалов, используемых з современной спецодежде; способов, обеспечивакнаих вен-тилируемоеть одзасды и.аналитического расчета вентилируеыости.

Установлено, что гигиенические свойства спецодежда из синтетических материалов могут быть улучшены путем применения спз-кинльных конструктивных элементов для вентиляции пододежного пространства. •

Показана необходимость в изучении комплексного влияния припусков на свободное облегание и конструктивных элементов на вентилируемость пододежного пространства и установления рационального конструктивного решения спецодежды с вентиляционными элементами.

Проанализированы способы аналитического определения венти-лируемости одежды. Выявлена необходимость в разработке аналитического способа расчета размеров вентиляционных элементов.

Вторая главэ посвяиена разработке конструкции спецодежды с вентиляционными элементами и ее оценке.

Разработана конструкция спецодежды с ртзличными видами вентиляционных элементов применительно к ее наиболее распространенному виду - костюму мужскому, состоящему из куртки и брюк.

Для выявления влияния площади и размеров вентиляционных элементов на вентиляционный эффект элементы проектировались двух размеров и площадей. Минимальные-размеры иелевидных элементов и ромбовидных отверстий были выбраны, исходя из имеющихся данных по фиэиоло.го-гигиенической оценке спецодежды. Возможные варианты размеров этих элементов выбраны на основании разведывательного эксперимента, в результате которого был выявлен диапазон изменения размеров.

Вентиляционные элементы располагались: иелевиднме с застежкой-молнией длиной 10 см и 20-см в рельефных шчах полочек, спинкн и передних ивах рукавов (по одному элементу), на передней и задней половинках брюк (по 2 элемента) (рис.1);

иелевидные элементы в виде пропусков в настрочных швах длиной 8 см и 12 см в рельефных ввах полочек и спинки {по 3 элемента), в передних ивах рукавов (по 3 элемента) и ааговыг

швах брюк (по 4 элемента) (рис.2);

2 2

ромбовидные отверстия площадью 35 см я 70 см в нижней части проймы куртки и вверху шаговых ивов брюк (рис.3);

ластовица специальной конструкции, терморегулирукняая по принципу мехов, в. ниже5 части проймы куртки (рис.4). Ластовица состой-!- из основной детали, которая при движении руки вверх может складываться по линии сгиба гармошкой, и клапана. В месте

притачивания ластовицы в нижей части оката рукава оставлено от-

2

верстие площадью 50-60 см ;

отверстия по нижнему краю кокеток н& полочках и спинке, на задних половинках брюк под коленом (по 3 отверстия на спинке и задних половинках брюк, по 2 отверстия на полочках).

Для ластовицы и отверстий-по нижнему краю кокеток выбраны по одному варианту размеров с учетом требований эргономики и , эстетики. :

С целью выявления влияния воздухопроницаемости материала на веитилируемость пододежного пространства спецодежда проектировалась применительно к двум видам материала: пленочному с нулевой воздухопроницаемостью (винилискожи) И полиэфирной ткани с

3-2

воздухопроницаемостью 50 дм /м .с. Конструкция разрабатывалась на основе базовой конструкции специальной одежды для различных условий труда и климата (ТУ 17-08-165-82.).

Для выявления влияния припусков на свободное облегание к полуобхватам плеча и талии, разрабатывался вариант костюма, со- .

стояний из куртки с рукавом, цальиокроекным с кокетками полочек

- 3

и спинка (Пп=15,3 см) и брюк на бретелях (Пт=18).

Еилз также разработана и конструкция комбинезона с втачным

Рзг. --/гам (менее- материелоеикого к трудоемкого по спавлешгю с

.;г.гг1г,'ю>|).

Рис.1. Костюм с иелевидными вентиляционными элементами, оформленными застежхами-молниями. .

Рис.2. Шелевидные вентиляционные элементы в виде пропусков . в настрочных •ивах

Рис.3. Ромбовидное отверстие

Рис.4,

Лрстопкаа, терморегул!! ру'юлаи по принципу ме хоз

С учетом выязленных на основании литературных источников и разведывательного эксперимента факторов, влияющих на вентилиру-емость пододеасного пространства спецодежды, был спланирован эксперимент по физиолого-гигиенической оценке спецодежды, состоящей из 22 вариантов.

Спецодежда в лабораторных условиях оценивалась по ряду показателей теплового состояния человека и микроклимата пододеж-ного пространства. Для сравнительной оценки вариантов спецодежды выбраны наиболее информативные показатели: локальная" температура пододежного воздуха, регистрируемая в местах расположения вентиляционных элементов, и эффективность влагопотерь.

Сравнительный анализ вариантов спецодежды позволил устано^

вить следующее: температура пододежного воздуха в.области плеча

в варианте куртки с ластовицей была ниже, чем в вариантах с

2

ромбовидным отверстием ^пловадггз 35 см > в костюме из вини-лискожи на 0,6°С, в костюме из полиэфирной ткани на 2,0°С.

Более эффективными иелевидкыми вентиляционными элементами являются отверстия с застежкой-молнией длиной 20 с'м, чем отвер-' стия в виде пропусков в настрочных швах (рис.5).' Причем увеличение размеров отверстий способствует иовьшению эффективности испарения пота. В костюмах с застежками-молниями длиной 20 см эффективность испарения пота увеличивалась в сравнении с костюмом с застежками-молниями длиной 10 см: в вариантах из винилис-кохи с 60% до 100%, в вариантах из полиэфирной ткайи с 71,4% до 100%.

¿9 31 30 29 гв г? ?.б

>п

г 32

:- 5/

. 30

V

ь / / 'Л 29

V/. / / / / У, 23

ъ 27

N 25

¥ 1 1 . г5

* // 2Г/

1 2. 3

\ У,

// ■/у

%

// 'А 2

// »

1 1

/У у ^ к

1- 2 3

а) спецодежда из винилискожи С) спецодежда из полиэфирной

ткани

Рис.5. Топография температуры пододежного воздуха в спецодежде с различными видами вентиляционных элементов

шелевидные элементы с застежкой-молнией длиной 20 см

целевидные элементы в виде пропусков в наст-рочных швах длиной 12 см

1-живот

2 - поясница

3 — бедро

Лучшую вентиляцию в области талин обеспечивают бркки на бретелях с увеличенным припуском к обхвату талии по сравнению с брюками на притачном поясе. В области же груди лучшую вентиляцию обеспечивает кокетка в куртке с втачныь. рукавом по сравне--нию с вариантом куртки с цельнокроэннмм рукавом. Это-объясняется различны;,! месторасположением кокеток в куртках с втачным и цельнокроенньз^ рукаааыи.

t.°c

Я '

30 -

¿9 -

га ■

27 ¿6 Р

?5 ■

24 ■ 1

1

I

I

i

s) спецодежда из винилискожи

б) слсцодежда из полиэфирной ткана

Рис.б. Топография температуры пододежного воздуха в различных вариантах спецодежды. ' . ' :

□ куртка с втачным рукавом, ЪГ7~7\куртка с цельнокроениым брюки на лолсе Г/ /.Л рукавом, брюки нэ бретелях

1 - живот 2 - поясница 3 - грудь 4 - спина

Так, в куртке с втачным рукавом кокетка расположена ниже уровня груди, в куртке-с-.цельнокро&1.ным рукавом - выше'этого уровня. В варианте с стачным рукавомкокетка, опираясь на выступающие точки груди и лопаток, создает больший воздушный зазор, чем в варианте с цельнокроениым рукавом. Воздушный, зазор, сообщающийся с внелней средой с помощью вентиляционных эламен-тов по нижнему краю кокегки, способствует лучшей вентиляции по до делаю го пространства и области груди'.

При испытании комбинезона из шшилискох<и у испытателя наб-мю/тлось увеличение температуры подсменного аоадуха в области почрцкго иг. 2,2.°С. в сравнении с енологичикм вариантом, со-

sic куртки и Срок. При работе .в комбинезоне из пйли?>фир-M'-ii -"khwu плиь'лиНйв тг-мп».'р'туры no.ao;;;=vt'«ro воздуха в облает«'

:v..t-.' I- !>•'."••'?!•' -и» t - »!'■ r.f'A-лЛо:

Таким образом, анализ экспериментальных вариантов спецодежды позволил выявить вариант с лучшими гигиеническими свойствами: костюм, состояший из куртки г. втачным рукавом и брюк на бретелях с увеличенным припуском на свободное облегание к обхвату талии с вентиляционными элементами в виде телевидных отверстий, оформленных застеюсами-молниг.ми длиной 20 см, отверстиями по нижнему краю кокеток на задних половинках брюк и на полочках и спинке (располагающейся ниже уровня обхвата груди), ластовицей специальной конструкции.

Для прогнозирования теплового состояния человека в спец' е

одежде с вентиляционными элементами была разработана математическая модель зависимости наиболее информативного физнолого-ги-гиенического критерия - обдих влагопотерь - от вида применяемого в спецодежде материала и конструктивных особенностей одежды: У» 102,61 + 29,4 7ХХ - 28,99Х2 - 52,77Х4 - Бб.БЗК^ + + 58,14X^3 - 62,03X^4 + 108,6бХ2Х3 + + 97,28Х2Х4 - 70,70Х3Х4

При разработке математической модели наряду с традиционными методами теории вероятностей и математической статистики была использована разработанная в рамках диссертационно;'! работы новая методика кодирования натуральных переменных, учитывающая количественные и качественные уровни фактором. 0 ходе анализа априорной информации и предварительных исследований было установлено, какие из факторов оказывают наибольаее влияние на критерий. Это позволило расположить количественные подуровни фактора мегду двумя основными качественными уровнями так, что подуровень фактора, оказываюяего большее влияние на критерии, имеет больший дробный код, оказывающего меньшее влияние - меньший дробный код (табл. 1).

13.

Таблица 1.

Кодирование факторов

Натаенованне факторов (Обозначение кода! Код

Е;гд вентиляционного элемента

застежка-молния 20 см +1

застеЕка-иолння 10 си Х^ + 0, 5

пропуски в яастрочных пзах 12 см 0

пропуски в настрочных ивах 8 см -0, 5

отсутствие элемента 1

кокетка с вентнляштьшгзлч отверстиями 41

отсутствие кокетки - Х^ -1

.ластовица специальной конструкции + 1

ро!лбовндное отверстие 70 см2 Х3 +0, 33

ромбовидное отверстие 35 сы^ -0, 33

отсутствие элемента - -X

- - ------- -----

Подель костсма

куртка с втачным рукавом, брюки на поясе 4-1

куртка с цельнокроенны^ рукавом, Х4 брюхи на бретелях -1

Применительно к полученной модели можно говорить о суммарном эффекте взаимодействий факторов. Адекватность модели позволяет сделать выгод о том, что суммарный эффект взаимодействий факторов учтен зерно. Поэтому с поыашыо полученной модели можно прогнозировать один из объективных показателей теплового состояние человека для различных вариантов спецодежды с системой тех или иных видов вентиляционных элементов.

Третья глава посвяшена разработке аналитического способа расчета размеров вентиляционных элементов и анализу условий применение этих элементов з слеаодегде.

Применительно к спецодежде с венткляцконными элементами закономерности формирования теплового состояния человека и микроклимата пододежного пространства изучены недостаточно. Поэто-леу были проанализированы способы передачи теплоты и влаги, вырабатываемых з организме человека во время работы, от воздуха лододезгного пространства к ьоздужу знепшей среды через спецодежду с вентиляционными элементами. При этом использовались основные закономерности теории тепло-.я ялагообмена и теории "подобия. .

В качестве модели спезо^ехды был принят многослойный ии-линдр,. слои которого развалены воздушными прослойками. Слои цилиндра представляют собой легкой одегхду н спецодежду. Рассмаг-^ рлвглись тепловой н влажясетяыи балансм систем» "человех-одеж-да-среяа" и учктназлесь: уровень зиерготрат человека, свойства кспзльзуекггх материалов/ конструктивные параметры спецодежды, в гог{ числа суммарная ялошздь вентиляционных элементов и отверстий, ыккрохлпматические параметр« акегшей среды и допустимые параметры яододежиого пространства.

Уравнение баланса теплоты*.

исп

где - теплопродукция человека

О.ио7 ~ ПС),гвРи теплоты на испарение влаги и пота - теплота, отдаваемая конвекцией

Об

- теплота, отдаваемая конвекциеи через поры материала

П - теплота, отдаваемая путем конвективного теплообме-0 •на через вентиляционные элементы и отверстия в

спецодежде

Уравнение баланса влаги:

Пк-Ме+Мд+МЬ+Мо , «г/с (2)

где - влага, испаряющаяся с поверхности тела человека

[*1С - влага, сорбируемая материалом легкой одежды

У^у - влага, диффундирующая через материал спецодежды

Ме - влага, удаляемая через поры материала потоками воздуха

- влага, удаляемая путем воздухообмена через вентиляционные элементы и отверстия в спецодежде

Расчет суммарной площади вентиляционных элементов и отверстий в спецодежде основывался на определении величины воздухообмена пододежного пространства с внешней средой ба , м3/ч:

ЪЧсЦ

где Ц ~ скорость движения пододежного воздуха, м/с

У - суммарная плошадь вентиляционных элементов и отверстий

Суммарная площадь вентиляционных элементов и отверстий в спецодежде определяется по формулам: плошадь, необходимая для теплообмена

г ш (Qm.fi. ~0исп.)К -Ох-Об г

А срл{ <7п~м " (3)

где К - коэффициент плоиади поверхности тела

Ср - теплоемкость пододежного воздуха, Дж/кг.К ч

- плотность влажного пододежкого воздуха, кг/м3

т т - температуры воздуха пододежного пространства и внеш'' 2 ней среды,К

площадь, необходимая для влагообмена

где с/, с/ - влагосодержание пододежного воздуха и воздуха внеш' ней среды, кг ьлаги/кг сухого воздуха

К рассмотрению принималась следующая схема воздухообмена по/юдежного пространства с внешней средой при выполнении человеком рабочих движений. Более теплый и влажный воздух псдодея-ного пространства вытесняется воздухом внеиней среды. Внешний воздух подсасывается в пододежное пространство спецодежды через зходные отверстия, а пододежный воздух вытесняется во внешних) среду через выходнне отверстия (рис.7, табл.2).

Таблица 2.

Входные и выходные отверстия в спецодежде

№ участка спецодежды |Участок спец-1 одежды 1 I Входные | отверстия . 1 I Выходные | 0ТБЗ»ЗСТИЯ 1

1а верхняя часть брюк от талии до бедер воздушный зазор .вокруг талии

1 стан куртки воздушный зазор между низом куртки и обхватом брюк по бедрам вентиляционные элементы по нижнему кра» хокеткн куртки

П рукав воздушный ■зазор между низом рукава и обхьатом запястья роьбоаидксе огаео-■стиэ в нижней части проймы рукава

Ш нижняя часть брюк от бедер до низа воздушный зазор между' низом оркнс и обхватом над ЛОДГ-Ш.'ОЙ из л е 1> V-. д н ыо в е и т ил я -[."пиша ^лемекгм с ? эст<елг.ои-мс пнней

входящим в пододежмое пространство воздух

выходящим из пододежного пространства воздух

Рис.7. Схема воздухообмена пододежного пространства спецодежды с внешней средой

Расчет площади и размеров вентиляционных элементов ведется участкам спецодежды. Количество и расположение участков оп-деляется топографией потовыделений и температуры кожи челове-, условиями вентиляции пододежного пространства/ различными я отдельных частей тела {скорость движения пододежного возду-, дчамзтр участка спецодежды).

Суммарная площадь, рассчитанная по уравнениям (3) и (4),

ладывается из площади вентиляционных элементов .Тд/ и площа

выходных отверстий ^ :

(5)

е ~ номеР участка спецодежды

Площадь выходных отверстий б виде воздушных зазоров опре-лялась как площадь кольцевых зазоров с учетом обхватов чело-ка и припусков на свободное облегание П^, по соответствую-м участкам:

/ п%го,п, г

4 ж ,6>

Площадь выгодных отверстий в виде вентиляционных элементов и кокеткой куртки определялась при использовании аппроксими-ощего уравнения формы отверстий (рис.8): с

/ - Л !/(ох+ ¿зс * С?) с/и: /, // С 7)

где П - количество вентиляционных элементов

С - длина прямолинейного участка между местами настр;

чивания нижнего среза кокетки на полочки и спинк;

- коэффициенты аппроксимирующего уравнения

На основе проведенных исследований разработан аналитический способ расчета размеров вентиляционных элементов в спецодежде. Последовательность расчета:

1. По балансам теплоты и влаги определяется суммарная площадь вентиляционных элементов и отверстий в спецодежде - уравнения (1) и (2). Для дальнейших расчетов принимается площадь, имеющая большее численное значение.

2. Рассчитывается площадь выходных отверстий в зависимосту от их вида {уравнения (6) и <7>.

3. Определяется площадь всех вентиляционных элементов, расположенных на расчитываемом участку:

4. Определяется размер-одного вентиляционного элемента в зависимости от его вида. Например, для щелевидного вентиляционного элемента, оформленного эастежкой-молниеи: .....

"Г- ~~ > п

где ЭС - длина элемента

У =0,01 м - ширина элемента О - количество элементов

для воздушного зазора между обхватом талии и поясом брюк:

Лт'Щ-#г -07 , м

где 0?- - обхват талии

Пт - припуск к обхвату талии

грудь

/<?/

С,

й

спина

1ог /оз ~}аг /01 А-

Сг С, С,

грудь

ос

1есто рас-

юложення

сокетки

Аппроксимирующее уравнение

Координата Плошадь вентиля-конца прямо- ционного элемента линейного 5'

участка С' 'м

-рудъ у-0г093Хг- У, 04 О Я С{ ■» О, М2 А, 0,0022

:пииа у-0,132 Х- 1,67531 'Сг-0,&7 ^ =0,00*5

:пина

У- 0,026ОС ~ 0,653X С^* 0,253 = 0,0070

¿А; + - 0,0246

>ис.'8. Определение площади вентиляционных элементов код кокеткой куртки из вшшлискожи.

С использованием разработанного способа установлено, что

1ля спецодежды из полиэфирной тконн с воздухопроницаемостью 50 3 2

/м.. с вентиляционные элемент» но требуются, так как еплоотпедение от поверхносг:( тела человека обеспечивается г:у-ци коивекшш через поры материала, плг.ггогведенно - потоками оздуха чер<эз поры материала.

По разработанному способу рассчитана суммарная площадь ечтиляцяошшх элементов и отверстий чо всосрзолной спеиодсжде з впннлнекожн применительно к условиям эксплузтац:;!: ео в ьи-ёте-осеншш ппрпод ША климатической зо:ш ССС^. Знач^пя этой ломал:« л 1-В1-.; ••-к'\'1,г1енц.!«1Г!-1'1:?й зе ггмноси»*' типа

у*К^ехр^ЗС,) по программе регрессионного анализа, раз работанной в ЦНИИШП Воловольским И.Л. (рис.9). С учетом эстетических требований к спецодежде и удобства работы с открытым: вентиляционными элементами, оформленными застежкой-молнией, 01 ределены размеры вентиляционных элементов в спецодежде из виш лискожи и установлены температурные услозия, при которых в спецодежде необходимо проектировать вентиляционные элементы.

Четвертая глава посвящена фнзиолого-гигиенической оценке разработанной спецодежды в лабораторных и производственных условиях.

Лабораторным исследованиям подвергались костюмы из вини-лискожи с вентиляционными элементами, состоящие из куртки с втачным рукавом и брюк на бретелях с увеличенным припуском к обхвату талии. Испытания проводились при температуре +20°С н относительной влажности воздуха 65%. Размеры вентиляционных элементов в первом костюме были рассчитаны аналитическим спосо

бом и располагались: под кокеткой куртки отверстия площадью-

2 ' ' ■ 0,024 м , на полочках и спинке куртки в рельефных швах 4 ие-

лэьидных элемента с застежками-молниями длиной по 19 см; в передних швах рукавов по одному щелевидному элементу с застежкой-молнией длиной 11 см, в нижней части проймы куртки лзстови

2 -

ца, открывающая отверстие площадью 50-60 см , на передней и задней половинках брюк в области бедра по 4 велевидных элемент! с застежками-молниями длиной 29 см.

За прототип был выбран один из костюмов, обладающий лучшими гигиеническими свойствами и выявленный при проведении исследований, изложенных в главе 2.

2~ МОЩааь, иеаЬходикая для плогпоомена

Рис,9. Зависимость су?-мерной -ллошадк вентиляшютаых ?л-.л$ентоз и от ¡¡о;>стпй от •ißi.ifi-^.i'rypM пкс-'аней cpu.swi

В результате сравнительного анализа экспериментальных данных (табл.3) установлено, что костюм с вентиляционными элементами, размеры которых определены аналитическим способом, по своим гигиеническим свойствам адекватен костюму с вентиляционными элементами, размеры которых выбраны в результате экспериментальных исследований (эмпирически).

Таблица 3.

Показатели теплового состояния человека в спецодежда с вентиляционными элементами

Наименование показателей

¡Значения показателей ^ для спец-I одежды с вентиляционными элемента-

1ми<. раэмери .которых рмбрзнн_

I эмпирически I аналитически 110 190 I й[). 110 190 I д. I мин . Iмин. I 1мин. Iмин. I_L

Средневзвешенная температура кожи, °С

Средневзвешенная температура пододежного воздуха, °С

Влагопотери, г/ч

Эффективность испарения пота, %

Психофизиологическая оценка по тесту УТП, баллы,

пот

тепло

влияние на кож/ общее число баллов

• 33,0 32,9 -0,1 33,7 33,7 0

27,2 28,6 +1,4 27,3 28,0 +0,7

175,0

100

42 16 25 115

183,3

73

47 21 27 114

Производственные испытания разработанной спецодежды проходили & условиях вагонного депо станции лосиноостровская Московской железной дороги рабочими, закятъаш на пунктах технического обслуживания вагонов а весенний период. Виды и размеры вентиля-

дионных.элементов выбирались на основе экспериментальных исследований и аналитического способа расчета применительно к климатическим условиям ША зоны.

В результате производственных испытаний установлено, что зектиляциоиные элементы обеспечивают нормальное самочувствие работающих.

Заключение,.

1, Необходимость использования синтетических и пленочных материалов для изготовления спецодежды диктуется их лучшими за-шгными и эксплуатационными свойствами в сравнении с материала-ш из натуральных волокон. Однако эти материалы обладают не-гдовлетверительными гигиеническими свойствами. Необходима раз->аботка конструкции спецодежды, обеспечивающей вентиляцию под->дежного пространства и требуемые гигиенические свойства.

2. Разработана конструкция спецодежды с различными венти-[яционными элементами:

делевидными, оформленными застежкой-молнией и в виде про-усков в настрочных швах, расположенных в рельефных ивах поло-:ек и спинки, в передних шеэх рукавов, на передней и задней полемиках брюк (целевидные с застежкой-молнией) или в шаговых >

вах брюк (телевидные в виде пропусков в настрочных швах);

ластовицей специальной конструкции и рймбовидкыми отвер-тиями, расположенными в нижней части проймы куртки;

отверстиями по нижнему краю кокетки на полочках и спинке, • а задних половинках брюк под коленом.

. 3. Проведены фиэиолого-гигиеническиё исследования а ьор-, эльных климатических условиях вариантов спецодежды с зентиля-ионимми элементами, изготовленной из различных видов синтети-еских материалов, отличающихся воздухопроницаемостью (0 и 50

3 2

дм /м • с). В результате исследовании установлено:

лучшими гигиеническими свойствами обладает костюм, состо ший из куртки с втачным рукавом и брюк на бретелях с увеличен ньм припуском к полуобхвату талии Пт=18 см, имеющий делевидны вентиляционные элементы с застежкой-молнией длиной 20 см, лас вицу специальной конструкции, кокетку с вентиляционными отвер стиями по нижнему краю, расположенную на полочках и спинке в куртке ниже уровня груди ила задних половинках брюк.

4. Разработан аналитический способ расчета размеров вени ляционных элементов в спецодежде на основе использования осно) них закономерностей теории тепло- и влагообмена и теории подобия.

размеры определяются с учетом суммарной площади. вентиляционных элементов и отверстий, необходимой для тепло- г влагообмена человека с внешней средой:

площадь, необходимая для теплообмена

/ Мт.п-ОиспЬ-Ок-Ш

. с \%СГгЫ

площадь, необходимая для влагообмена

Использование разработанного способа при проектировании различной спецодежды с вентиляционными элементами позволяет обоснованно выбирать виды и размеры этих элементов с учетом свойств используемых материалов и климатических условий внешне среды, а также значительно сократить объем лабораторных испита кий разрабатываемой спецодежды.

5. Получена с применением традиционных методов теории вероятностей, математической статистики и разработанной в рамках настоящей работы методики кодирования натуральных переменных

аекватная математическая модель, устанавливающая взаимосвязь тагопотерь с видом применяемого для спецодежды материала и энструктивными особенностями спецодежды (видами вентиляционных чементов и моделями):

= 102,61 + 29,47ХХ - 29,99Х2 - 52,77Х4 - 56,53X^2 + 58,14X^3 - 62,03X^4 + 108,ббХ2Х3 + 97,28Х2Х4 - 70,7ОХ3Х4

Использование полученной математической модели позволяет рогнозировать тепловое состояние человека в спецодежде с вен-иляционными элементами.

6. Научно обоснованы с помощью разработанного аналитиче-¡сого способа условия применения вентиляционных элементов з пецодеждепо показателям воздухопроницаемости материала и тем-гратуре внешней среды:

при работе человека в спецодежде из синтетических материа-

3 2

эв с воздухопроницаемостью выше 50 дм /м • с в нормальных пиматических условиях внешней среды вентиляционные элементы не ребуются, так как теплоотведение из пододежного пространства 5еспечнрается путем конвекции через поры материала, влагоотве-зние - потоками воздуха через поры материала;

при эксплуатации спецодежды из пленочных материалов (типа гкусственной кожи) при температуре от +20°С до +23°С вен-ояционные элементы необходимо проектировать на всех ее участ-IX. При температуре +19°С вентиляционные элементы необходимы верхней части брюк от талии до бедер, при температуре от 14°С до +20°С - в нижней части брюк от бедер до низа. 4

7. Адекватность требуемым гигиеническим свойствам и прак-яческап значимость разработанного аналитического способа рас-зта размеров вентиляционных элементов в спецодежде из синтети-

ческих материалов подтверждена результатами физиолого-гигиенн-ческиг исследований в лабораторных и производственных условиях

8. Разработанная конструкция спецодежды из пленочного материала (винилискожи) с вентиляционными элементами прошла производственные испытания рабочими, занятыми на пунках технического обслуживания вагонов вагонного депо станции Лосиноостров-екая Московской железной дороги и получила положительную оценк;

Ожидаемая экономическая эффективность от использования разработанной спецодежды составит 277,2 руб. в год на 1000 рабочих.

Основное содержание работы опубликовано:

1. Чубарова З.С., Пальянова С.Г., Жигалова Т.М. Совершенствование конструкции специальной одежды // Совершенствование проектирования изделий, исследование свойств материалов: Сб. науч. трудов ЦНИИШП - К.: ЦНИИТЭИлегпром, 1990. - С.144-148.

2. Жигалова Т.М., Юргов В.В., Чубарова З.С., Пальянова

С.Г. Особенности построения математической модели прогнозирования фиэиолого-гигиенического критерия спецодежды с вентиляционными элементами // Совершенствование проектирования изделий, исследование свойств материалов: Сб. науч. трудов ЦНИИШП - М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1990. - С.149-152.

3. Кигалова Т.И., Чубарова З.С., Захарова A.A. Методика аналитического расчета размеров вентиляционных элементов в спецодежде // Швейная промышленность. - 1991. - 9 3. - С.33-34.

4. Хигалова Т.М., Чубарова З.С., Захарова A.A. К вопросу тепло- и влагообмена человека в спецодежде с окружающей средой // Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности. - 1991. -

« С-56-60.

5..Чубарова З.С., Жигалова Т.М., Вахонева л.А., Федоро-з Г.А. Костюм мужской с конструктивными элементами для вентн-ации пододежиого пространства: Свидетельство на промышленный Зразец 33822.

Рорлршт МТШ Заказ У;. 592. Тирал - ГСОэкз..