автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Разработка способа повышения эксплуатационной надежности специальной одежды для рабочих хладкомбинатов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПРОШШЛЕННОСТИ

На правах рукописи ШАЛМИНА Ирина Ивановна

разра5ртка способа повышения . эксплуатационной надекности специалыюй одезды для рабочих: хладокомбинатов

Специальность 05.19.04 - "Технологи швейных изделий"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1991

Работа выполнена в Московском технологическом институте бытового обслуживания

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Меликов Е.Х. Научный консультант: доктор технических наук

профессор Умняков П.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кокеткин П.Н., кандидат технических наук, доцент Першияа Л.Ф.

Ведущее предприятие: Омское ПО "Силуэт"

Защита диссертации состоится

" № 1992г. в

час.

на заседает специализированного Совета Д 053.32.03 при Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте лёгкой промышленности по адреоу: 113806, Москва, ул.Осипенко,33.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан ■ ¿V 169 ^г.

Ученый секретарь специализированного совета Д 053.32.03

В.В.Костылена

■ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание более благоприятных условий для высокоэффективного груда, улучшение санитарно-гигиенических условий и техники безопасности - одна из гланпых проблем адаптации человека в производственных условиях.

Среди климатических факторов особенно неблагоприятное воздействие оказывает на человека холод.

В современных условиях производства и хранения тщешх продуктов влиянию холода подвергается рабочие, занятые в закрытых, искусственно охлаждаемых помещениях.

Б отличии от работы в естественных условиях, рабочие хладокомбинатов трудятся в условиях холода на.протяжении всего года. Если на других производствах возможно улучшение условий труда за счет нормализации-параметров микроклимата, на предпри ятиях-холодильниках температура и влажность воздуха определяй! ся технологией производстве .и невозможны какие-либо изменения с целью улучшения условий труда. Поэтому необходимо изыскивав другие способы профилактики охлаждения организма рабочих. Особенно важное место в этих мероприятиях' играет защитная одевда., обеспечиващая нормальное самочувствие и работоспособность человека в течение всего рабочего дня.

Б настоящее время нет специально разработанной одежды дл! : рабочих холодильной промышленности, учитывающей специфику эти; производств. В качестве специальной одежды рабочим выдаются -куртка и брвки хлопчатобумажные на утепляющей прокладке и бре зентовая куртка.

Существующая спецодежда для рабочих хладокомбинатов не позволяет легко и быстро изменять степень,тепловой защиты орг кпз,та в зависимости от конкретных условий, в которых заняты

рабочие. Рядом существенных недостатков характеризуйся тка-' ни верха и подкладки существующей одекды, выполненные из хлопчатобумажных тканей. Под влиянием частях углакяенлй, химчистки и стирок утеплители в комплектах специальной одекды теряют ^вои теплозащитные свойства. О недостатках спецодежды косвенно свидетельствует широкое использование рабочими личной одекды.

Бее выпеЕзложенное позволяет говорить о том, что разработка теплозащитной одекды, ссогветствуощей условиям-работы на предприятиях холодильной промышленности и создающей комфортные условия рабочим является задачей своевременной и актуальной.

Повышение,-уровня теплового комфорта работащих на хладокомбинатах значительно улучшит условия труда, его производительность, снизит простудные заболевания к связанные с ними •затраты на потери временной нетрудоспособности, что такге является резервом повышения производительности труда.

Диссертационная работа вяполнена в рамках межотраслевой программы ГШ "СССР и ВЦСПС по проблеме 0,74.08., задании 05 "Разработать и освоить в.производстве новые средства индивидуальной защиты".

Целью работы является разработка способа повышения надежности специальной теплозащитной одеяла на основе создания комплекта средств индивидуальной за'циты от пониженных температур, обеспечивающего комфортное состояние•организма работающих и учитывавшего особенности микроклимата производственных цехов хладокомбинатов.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

проведен анализ особенностей тепло- и мэссообмена орга-

5 ■ . - . ■

низма человека в условиях поникешшх температур, высокой вла; ности окружающей среды и'радиационного охлавдешш; ••".'

' разработай графоаналитический метод определения температуры и. влаги по сечению пакета материалов одевды, показана ■ возможность определения количества конденсируемой в пакете в; га на стадия проектирования теплозащитной одежды;.

' установлены требуемые параметры -теплозащитных свойств.т участкам одевды в соответствии с топографией тепло- и влагой терь организма человека;

разработан многозональный рациональный пакет материалов для сиецодезды рабочих хладокомбинатов; -

разработан комплект спецодежды,'трансформирующий свои ? плозаадгше свойства в зависимости от условий окружающей сре, Объектом исследований является теплозащитная спецодежда предназначенная для рабочих предприятий холодильной прошга-. лениости. ,

Методы, и. средства исследования. Б работе использованы графоаналитические, методы моделирования .физических процессов и .прогнозирования их параметров, экспериментальные методы оц ки физико-механических, свойств материалов для одежды, методы математической обработки экспериментальных наблюдений.. Научная новизна. Е диссертационной работе впервые: разработан графоаналитическая метод определения темпера туры и влаги по усечении'пакета материалов одевди в зависимое от условий окружающей среды; ■ .

предложен метод определения, количества конденсируемой г пакете материалов'влаги, который позволяет прогнозировать С1 пень увлажнения теплозащитной одевды на стают проектирован!: установлены оптимальные параметры тзплозащитных езойетх

I участкам одекдн в соответствии с.топографией тепло- й вла-тотерь организма человека, . находящегося в условиях высокой ткности окружавдей средн.охлаждаемого' помещения;

• разработано конструктивное устройство теплозащитной одех-I, которое позволяет трансформировать пакет материалов з про-зссе эксплуатации (заявка !Ь 4736744/12, решение о задаче аварского свидетельства от 12.10.90).

. - Достоверность полученных разработок подтверждена экспери-энтальными исследованиями и результатам лабораторной и опитой носки. ' /- . : ' .• ' •.''■'.'"'•

Практическая значимость работы. Предложен метод проекта- -ования теплозащитной одавды о -вкладывавшимися утеплителями, то позволяет, повысить надегяость-защитных свойств, увеличить . рок эксплуатации изделий специального назначения, упростить ехнологивг изготовления теплозащитной одегды. Определен сос-'ав пакета-, материалов одежды в соответствии с предъявляемыми : нему требованиями на различных участках-изделия. Улучшено ячество одекдн и уменьшен ;ее вес за счет применения' трикот&ж-[нх полотен с низкой поверхностной плотностью в качестве мате-яалов верха и лодкладст изделия. На основе анализа исследования условий труда и'анкетного.опроса разработаны требования к ¡пецодеаде для рабочих хладокомбинатов. Предложено худокест-зеняо-конструхтивное решение комплекта спецодежда, разработаны зсновные положения'технологической обработки теплозащитной эдеждо предлояешгой; конструкции. ... ! ' Социальный' эс®ект от внедрения предложенной спецодекды выражен в улучшении условий трудаработавших,. уменьшении количества профессиональных заболеваний за счет поигаения ее за-

щитных и эргономических свойств. ОвдаемяВ экономический эффект от внедрения результатов работы составит 67 тыс.рублей на 10 тыс. изделий.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ. Получено положительное решение Госкомизобретений о выдаче ангорского свидетельстъа.

Структура й объем работы. Диссертационная работа изложена на 156 страницах печатного текста. Состоит из введения четырех глав, заключения и списка литературы из 134 наименований. Содеркит 19 рисунков', 18 таблиц. 20 страниц прялокений. ■

СОДЕРЖАНИЕ. РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность дисертационной работа, определена ее цель и намечены научные и инкенерно-пршслад ине задачи, подлежащие исследования.'

В первой главе проведен анализ особенностей микроклиматических условий искусственно охлаждаемых помещений и влияния понинешшх тегягерзтур, повышенной влажности и радиационного микроклимата на здоровье и работоспособность человека. Рассмотрены существуйте виды специальной одежды для рабочих хладокомбинатов, выявлена необходимость создания более совершенной теплозащитной одежды, сформулированы основные требова-ши к проектировании специальной одевды, предназначенной для эксплуатации е охлакдаемнх помещениях.

Рассмотрены существующие методы расчета теплозащитных свойств одекды,. что позволило сделать вывод об ограниченном ■ г^кснеюа для условии, которые характерны .для произведет-»

иных цехов хладокомбинатов. Проведение исследований в на-авлении рассмотрения процесса изменения влажносстого сссто-:ия пакета теплозащитной одежда при воздействии охлаздечия сочетании с повшгзнной влататастьга позволит улучшить теплота защиту рабских предприятий холодильной промышленности.

Во второй главе рассмотрено влияние увлажнения одежды 1 ее тепловое сопротивление и механизм прохождения водяного 1ра через пакет одежды от тела человека в окружащув среду.

С цельв определения количественна* значений раслределе-я температуры и влаги в слоях пакета одежды разработан гра-¡аналитический метод определения этих величин, который бази-■ется на следующих зависимостях.

Значение теплового потока .(} я потока влаги 6 ояннано-I по величине в любом слое пакета одежда. Это «ложет би^ вы-

«ено следущиш соотношениями $ 2 -

ё %, 'Ьг. - температура на границах слоя пакета одежды, К; , - значения упругости водяного пара на грэшщах слоя па-;та, мм. рт. ст.; Яо-г-г.Ярпгг ~ соответственно термическое лротивлелие, м2 К/Вт и сопротивление паропроницаемости, 1 ч/г слоя пакета одежды; Ь^, ¿£/3 - углы наклона теше-[турной линии и лтпш упругости водяного пара.

На рис. I показан принцип графического определения тегае-:туры в слоях одежды.

Используя полученные значения распределения температурь по толщине пакета ыатериалов, находятся аналогичным образом значения упругости водного пара по печению пакета (рис.2).

С цельв количественного определения конденсируемой в одекде влаги разработан графоаналитический метод, состоящий в следующем. На чертеже распределении упругости водяного пар по толщине пакета наносят линии максимальной упругости водяного пара (рис. 2 б,в). Характер взаимного располокения этих линий дает представление о возмокности конденсации влаги в слоях одекди и о месте положения зоны конденсации.

С учетом коэффициента паропроницаемости, слагаемого из соответствующих коэффициентов слоев материалов и воздушных прослоек, количество поступившей в зону конденсации и выведе ной из зоны конденсации влаги определяется и? следующего соо нотегаш

р J"'fie+J1'"-^ Qi £"

bt+St'я

где tin, - коэффициент паропроницаемости, г/м^ч и толщи

на, м слоев пакета одежды и воздушных прослоек, участвующих в процессе передачи влаги от поверхности тела человека до з ш конденсации и от зоны конденсации во внешнюю среду; А -коэффициент теплопроводности слоев пакета одежды, Вт/а К; Qi - тепловой поток ¿.-ой зоны тела человека, Вт; £' -вторая производная макси:лально43 упругости водяного пара соот ветственно в точках начала й конца зоны конденсации.

Количественное значение конденсируемой - в пакете материя лол влаги, принимая во внимание полученные графические зависимости (рис.2), рассчитывают по формуле:

Гис. I. Определенно температурного реюша по сэчсшяо пакета материалов. I - тело человека; 2 - пакет одежды.

Ь1С. 2. Определение количества маги, конденсированной в пакете материалов одевды.

где - количество влаги, поступившей и выведенной о

зоны конденсации, г/гРч. К; & Ь ък. - температурный перепад крайних точек зоны конденсации, К; - толщина пакета

материалов зонн конденсации, м.

Анализ получен!.^ для расчета температуры и влаги графоаналитических зависимостей доказал, что они давт возможность на стадии проектирования оценить теплозащитную спецодежду с точки зрения конденсации в ней влаги и путем подбора пакета материалов предотвратить или уменьшить конденсации пара. .

В третьей глава дано обоснование выбора материалов пакета теплозащитной спецодеяды для рабочих хладокомбинатов, при- ' ведены результаты экспериментальных исследований основных свойств выбранных материалов и проверки теоретических положений, сформулированных во второй главе.

.Из проведенного анализа ассортимента материалов, рекомендуемых для пакета специальной одекды, сделан внзод о целесообразности использования в качестве материалов верхе п подкладки трикотажных полотен, которые отличается рядом ценных свойств. Выбор материалов для утепляющего сдоя был продиктован необходимостью создания минимально необходимого банка данных сравнительных характеристик утеплителей различного вида для возможности применения их в одном изделии путем сочетания между собой. Выбран широкий спектр утеплякглх материалов, выпускаемых отечественной промышленностью, заработанных различными способами и имеющих различный волокнистый состав г структуру.

С целыз разработки рекомендаций по форгл-ф^ашт многозонального пакета тяплозащитяой спецодезды были^исследованы показатели влагоэбме:шнх и тенлофизнческях свойств выбранных

материалов, а также ихвоздухо- и паропроницаемость.

Полученные результаты исследования теплофизическкх свойств материалов при различной температуре и влажности позволили сделать еывод о том, что в интервале температур от 25°С до 0°С в теплозащитной одежде можно использовать все исследованные утепляющие материалы. Ери температуре ниже 0°С предпочтительными являвтся материалы из полиэфирных волокон и нитей, сохранявшие свои свойства при пониженной влажности окружающей среды.

Результаты, полученные при исследовании влагообменных свойств материалов различного волокнистого состава и структуры, показали, что в условиях пониженных температур и повышенной влажности предпочтение следует отдавать материалам, имеющим наименьшие значения гигроскопической и адсорбированной влаги, а также небольшую удельнув поверхность, взаимодействующую с парами воды.

С целью выявления пригодности для спецодежды предложенных в работе материалов верха и подкладки была определена устойчивость их к истиранив по остаточной прочности после заданного' числа циклов неориентированного истирания. Количественная оценка и визуальные наблюдения позволили сделать вывод о меньшей подверженности износу исследуемых материалов по сравнении с существующими (в 1,5-2 раза) и о возможности их использования в качестве верха и подкладки в спецодежде.

Проведен анализ тепло- и влагопотерь и топографии их распределения на .поверхности тела человека, на основании которого разработан вариаят деления поверхности тела на зоны, каждая из которых характеризуется своими параметрами теплового пото-

ка" и потоотделения. Проведенное зонирование показало необходимость дифференцированного подбора пакета материалов одежды, соответствующего каждой зоне поверхности тела.

В табл.1 приведет возможные варианты применения исследованных в работе утешютцих материалов по участкам одежды, выбор которых производился ъ соответствии с экспериментальными данными на основе анализа теплофизических и влагообменных свойств "ятериалов.

Получены два варианта комплектов утеплителей, предназначенных для эксплуатации при температуре 0°С и -15°С.

С целью проверки теоретических положений, сформулированных во второй главе, в выбранных вариантах пакетов теплозащитной одежды разработанным графоаналитическим методом определено количество влаги, конденсируемой в толще слоев материалов. Результаты расчета приведены в табл.т. Из данных таблицы видно, что практически на всех участках пакета одевды происходит конденсация водяных паров. Для восстановления теплозащитных свойств спецодежды рекомендуется подвергать ее сушке в течение I часа в середине смены или иметь в налички два комплекта спецодежды для каждого рабочего.

.Таким образом, экспериментальные исследования пакетов материалов подтвердили возможность использования разработанного графоаналитического метода для прогнозирования изменения теплозащитных свойств специальной одежды и процессе эксплуатации.

В четвертой главе представлена разработка рекомендации по изготовлена» многозональной теплозащитной специальной одевды для рабочих хладокомбинатов.

Таблица I

Вкоор цо зонам утепляющих материалов и количество конденсируемо? в пакете одежды влаги (Твоэ>= = 95%)

гона Площадь Тепло-зоны, вой ,2 поток, № Вт Влаго-потери, г/ч • 1 Требуемое тепловое сопротивление утеплителя , м2.К/Вт Артикул материала Толщина утепляющего слоя, мм Количество конденсируемой влаги в пакете, г/м.ч

I 2 3 ' 4 6 6 7 8

Спкка 0,23 ' 15,2 " 120-25' 0,144 934519x2 5,82 36,2

Грудь 0,17 ; :' 14-18 0,207

Кона I 6,45; ! 12-1i 934522x2 5,90 21Д

Бона 2 " 6,6; ! 4-6 935569x2 7,04 14,5

Кивот 0,12 6,3: 8-10 ' 0,185 934522x2 5,90 12,7

Ягодицы 0,19 II д 10-12 0,125 934537 4,82 26,1

Плечо ОД ' 9,1 1 ! 1 8-10 одоз 935569 3,52 22,6

Результат анализа исследований условий труда и анкетного опроса работах показал, что при разработке спецодежда необходимо учитывать региональные особенности охлаждения отдельных участков тела человека. Сформулированы основные требования к конструкции теплозащитной одежды для рабочих хладокомбинатов. Разработан комплект специальной одежды, состоящий из куртки и полукомбинезона в комплекте с жилетом.

Особув трудность представила проблема конструктивного решения теплозащитной одежды, шеищей много зон с различной степенью утепленности. Существующая в настоящее гремя технология изготовления утепленной одеады исключает возможность варьирования компонентами пакета материалов з зависимости от конкретных условий- эксплуатации. Эту проблему моги решить изготовление изделия из материалов верха и подкладки, вкладывая в дальнейшем в это изделие утеплитель в зависимости от теплофизических свойств конкретного участка одэядн и параметров окружающей среды. Такой подход позволил бы добиться увеличения срока носки и сохранения защитных свойств утепляющего слоя'за счет возможности не- подвергать его стиркам и химчисткам.

' - 'Способ, изготовления многозональной теплозащитной одежда состоит в том, что утеплитель верхней одеады вкладывается в карманы между верхом и подкладкой изделия, причем все пространство между материалом верха и подкладки разделено па полости-карманы-. Местоположение у'конфигурация карманов определяется зонированием поверхности теля челогска. Лозгокно использование утеплителей локально, на отдельных учлетках, з такие применение различных видов утеплителей на разках участках р одном изделия.

17 • • ...

Технологическая обработка предлагаемой.теплозащитной спецодежды мокет иметь много вариантов, один из. которых приведен : на рис. 3 на примере куртки. д.

При наличии нескольких комплектов различных но своим свойствам утеплителей для заполнения полостей-карманов, разработанная теплозащитная спецодежда обеспечивает комфортное состояние, человека при разных погодных и производственных, условиях'.' "

С целью определения качества разработанной специальной'. ■

одежды и соответствия ее условиям эксплуатации-бнла проведена

лабораторная и опытная носки, результаты которых показали

преимущество разработанной одежды по .сравнению"с существующей

о

спецодеждой для рабочих хладокомбинатов. ;

Подтвержденный актам ожидаемый' экономический эффект от. ;. внедрения новой специальной одежды на предприятиях холодильной промышленности РСФСР составит 75тыс. рублей на 10 тыс.. изделий. Экономический эффект получен за счет увеличения сро- . ка носки специальной одежды. . ' -

, _ ЗАКЛЮЧЕНИЕ ' ' .

Т. На основе изучения и-анализа исследований в области проектирования теплозащитной одежды, а.также ' особенностей условий труда на хладокомбинатах обоснована;необходимость-и, целесообразность разработки специальной одевды...для'этих производств. Особенности микроклиматических-условий цехов хладокомбинатов характеризуются воздействием на организм человека пониженных температур в сочетании с повышенной вланностыо и " радиационным охлаждением, что необходимо учитывать пря проектировании специальной одежды. . . ! ..

AzÁ. ■ B-B

5.

Рис. 3. Прхтцтimanas конструктивное устройство куртки.

2. Установлено, что эффективная защита человека в условия) контрастного микроклимата должна быть обеспечена рациональной конструкцией защитной одежда с использованием принципа съемных деталей и слоев, с учетом локальности охлаждения отдельных участков тела человека.

3. Выявлено, что существующие методы расчета тепломассо-обменных свойств одежды ограничено применимы для производственных условий, характерных для хладокомбинатов,

4..Разработан графоаналитический метод определения: температуры и влаги по сечению пакета одежды; количества влаги, конденсируемой в слоях пакета одежды, что дает возможность на стадии проектировании одежды, исходя из места расположения зоны конденсации, прогнозировать изменение теплозащитных свойств одежды во времени и осуществлять подбор.пакетов с целью уменьшения или исключения зоны конденсации.- -

5. Проведен выбор и обоснование материалов пакета теплозащитной одежды, исследованы их тепло- и госсообмешше. свойства.

6. Проведено зонирование поверхности тела человека на основе анализа региональных особенностей тепло- и влагопотерь организма человека в условиях пониженных температур и высокой влакностл окружающей среды. Для каждой -зоны поверхности тела человека в соответствии с приведенный расчетом осуществлен подбор вариантов комплектов утеплителей для различных услэьий эксплуатации.

7. Разработанным графоаналитическим методом рассчитано прогнозируемое количество конденсируемой в пакете материалов влаг^:. Даны рекомендации по восстановлению теплозащитных свойств спецодежды в процессе эксплуатации.

8. Предложено 'конструктивное устройство теплозащитной эдекды,- позволяющее трансформировать пакет одежин по зонам 1утем вкладывания или удаления утеплителя, что дает возможность использовать на разных участках одежды различные виды утеплителей.

9. Разработан комплект специальной одежды для рабочих

хладокомбинатов, состоящий из куртки, полукомбинезона и жилета.

Применение разработанного способа изготовления теплозащитной спецодежды позволяет повысить срок ее эксплуатации за счет сохранения свойств утеплителя в течение продолжительного времени. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной спецодегады на предприятиях холодильной промышленности РСФСР составит 75 тыс.рублей на 10 тыс.изделий. Внедрение ее обеспечивает также -значительный социальный эффект, заключающийся в улучшении условий труда рабочих, снижении заболеваемости и росте производительности труда.

.Основное содержание работы опубликовано: .1. Шалмина И.И. Современные облегченные утеплители для одежды. - В сб.: СовершенстЕованло технологических процессов изготовления одежды и методов оценки свойств материалов. - М., МГИ, 1989. - с.29-31.

2. Чумакова Л-.Л., Нагорная З.Е., ¡'.!алшна К.II. К вопросу снижения материалоемкости подкладочных т:санел. - В сб.: Управление технической и технологической подготовкой в условиях полного хозрасчета в текстильной промышленности. - , ЩГГП, 1989. - с.58-60.. ' <

3. Шалмина. И.И. Совершенствование технологии изготовла-ния утепленной одекды., - В кн.: Повышение з^ектлвкости рабо-

ты предприятий индивидуального попшга и ремонта одекды: Тез. докл.Всесопз. научно-техн. конф. - Омск,1989. - с.135-136.

4. Шалмина И.И., Мазов Ю.А. Некоторые вопросы классификации новых видов материалов в швейной промышленности. - Ь сб.: Опыт перестройки работы предприятий текстильной промышленности. -М., ИЩИ, 1990. - с.47-49.

5. Шалмина И.И., Медиков Е.Х., Делль Р.А. Определение исходных данных для прогнозирования теплозащитных свойств пакета материалов. - £ сб.: Основные направления технического перевооружения предприятий легкой промышленности. - М., ЩНТП, 1990. - с. 1И-НЗ.

6. Положительное решение по заявке № 4869282/12. Спосо изготовления теплозащитной одевды./Шалмина И.И., Мазов Ю.А. (СССР).

Ро»апринт МТИЛП Заказ й 566. Тирах - ЮОэхз.