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

П о СМ - 8 ИЮН 1Л9?

Олянич Юрий Деомидович : ,

СНИЖЕНИЕ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗАТОРОВ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ

Специальность - 05.26.01 - Охрана труда

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург, 1998

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте охраны труда Минсельхозпрода России.

Научные консультанты

Официальные оппоненты

- Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, академик , профессор Шкрабак B.C.

Заслуженный работник высшей школы , доктор технических наук, профессор Росляков В.П.

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Иванов Н.И.

доктор технических наук, профессор Жаров В.П.

доктор технических наук, профессор Чернышев В.И.

Ведущая организация - Владимирский тракторный завод

Защита диссертации состоится У " 1Л-йИ^ 1998 г. в 14 ч. 30 м. на заседании диссертационного совета Д 120. 37.07 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург - Пушкин, Академический пр.,23, ауд. 529.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан " ^ С* 19д8 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

,, „ А.П.МАЙОРОВ

/jitс/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Снижение риска травмирования механизаторов АПК относится к числу сложных проблем, решение которых лежит на стыке экономических, технических, биологических, психологических и ряда других наук, фундаментальные результаты которых использует прикладная наука охрана труда. Необходимость применения системного подхода к исследованию проблемы обеспечения безопасных условий труда механизаторов предопределяется характером технологических процессов производства продукции растениеводства, обуславливающих совместное функционирование биологического звена - ЧЕЛОВЕКА и технического средства производства - МАШИНЫ, осуществляемое в определенных условиях ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ, которая отчасти формируется природными процессами, а отчасти является продуктом производственной деятельности человека (санитарно-гигиеническое состояние на рабочих местах тракторов и комбайнов, состояние внутрихозяйственных дорог и мостов, производственных помещений и т.д.).

Отличительной особенностью производства продукции растениеводства является то, что оно осуществляется в условиях постоянно изменяющихся параметров производственной среды; для большинства промышленных производств это считается серьезным технологическим нарушением. В то же время заложенные в серийные сельскохозяйственные (с.-х.) машины возможности адаптации к естественным колебаниям параметров производственной среды: физико-механических характеристик почвы, посевного материала, минеральных удобрений, растительной массы - в силу экономических причин - весьма ограничены. Возникающее рассогласование между отдельными элементами процесса и резко возрастающее при этом число технических и технологических отказов вынужден компенсировать дополнительными физическими и психологическими тратами ЧЕЛОВЕК как оператор системы, что неизбежно приводит к снижению надежности производственной деятельности и повышению уровня риска травмирования.

Положение усугубляет и тот факт, что средства безопасности, устанавливаемые на с.-х. технике и направленные на защиту от травмирования, как правило, разрабатываются на тех же принципах, что и технологические системы и рабочие органы машин ( т.е. без учета биологически предопределенной вероятности принятия механизатором ошибочных (опасных) действий и возможности отключения средств безопасности, если они увеличивают трудоемкость обслуживания системы или узла).

Специфика условий труда механизаторов предопределяет высокий уровень риска травмирования. Удельный вес травм с летальным исходом среди механизаторов составляет 30% от всех погибших на производстве в с.-х. отрасли. Показатели травматизма среди механизаторов в 3,4 раза выше, чем в целом по отрасли сельского хозяйства.

Уровень безопасности труда механизаторов формируется многими ведомствами страны, однако целостная научная концепция снижения риска травмирования до настоящего времени не разработана и системных исследований этой проблемы не проводится. Каждое ведомство, связанное с формированием определенного элемента производственной системы, старается урезать расходы на формирование его безопасности, что в итоге оборачивается для экономики страны огромным ежегодным социальным и материальным ущербом от травматизма и профессиональной заболеваемости. Это связано с тем, что до настоящего времени не разработаны методики интегральной количественной оценки безопасности с.-х. машин на стадии их разработки, испытаний и эксплуатации, а также методика количественной оценки качества подготовки механизаторов по охране труда на стадии начального профессионального образования в СПТУ и других учреждениях. Требования безопасности, предъявляемые в государственных стандартах к конструкции тракторов, самоходных и стационарных машин, недостаточно полно увязаны с показателями травматизма. В стандартах на методы испытаний с.-х. техники безопасность наиболее травмоопасных в эксплуатации узлов и систем оценивается преимущественно методом осмотра, методики количественной оценки (вероятности отказа при наработке определенных часов) безопасности таких узлов и систем не разработаны.

Цель исследования - снижение риска травмирования механизаторов в АПК путем совершенствования техники и технологий.

Общая задача исследования - разработка концепции зарождения и проявления производственных опасностей в человеко-машинных системах и выработка на ее основе научно обоснованного направления по совершенствованию разработки, испытаний и эксплуатации инженерно-технических решений для мобильных с.-х. машин по критериям безопасности предполагает решение следующих задач :

1. Анализ серийных технических решений и методов их оценки, направленных на снижение риска травмирования механизаторов импульсными производственными опасностями.

2. Разработка методов интегральной количественной оценки .безопасности функционирования человеко-машинных систем в технологических процессах АПК на примере отрасли растениеводства на основе статистических данных по травматизму.

3. Разработка методов оценки безопасности элементов системы на стадиях проектирования средств производства и алгоритма для прогнозной оценки уровня безопасности функционирования системы при различных исходных уровнях безопасности ее элементов;

4. Обоснование и разработка стендового оборудования и методик количественной оценки безопасности наиболее травмоопасных узлов и систем на стадии испытаний с.-х. техники.

5. Научное обоснование концепции и содержания технических требований к основным техническим средствам защиты от травмирования, реализация их в макетные образцы и проведение испытаний.

6. Обоснование рационального соотношения средств, выделяемых на формирование и поддержание безопасности человеко-машинных систем в растениеводстве, между производителем и потребителем с.-х. техники.

Научная новизна: Ее составляют:

- концепция формирования и проявления производственных опасностей в человеко-машинной системе;

- методы интегральной количественной оценки безопасности функционирования ЧМС как на стадии их эксплуатации, так и стадиях разработки (проектирования) и испытаний;

- алгоритмы расчета (прогнозирования) ожидаемых уровней безопасности ЧМС на основе задаваемых уровней безопасности элементов системы;

- концепция разработки технических требований к конструкциям узлов и составным частям с.-х. машин и тракторов, позволяющих автоматически устранять созданные механизатором травмоопасные ситуации;

- новые технические решения, позволяющие снизить риск травмирования механизаторов на серийной с.-х. технике не менее чем в 10 раз;

- рекомендации по рациональному распределению средств между производителем и потребителем с.-х. техники, требующихся для формирования и поддержания экономически достижимого уровня безопасности ЧМ системы.

Практическую ценность имеют: 1. Новые, защищенные авторскими свидетельствами и патентами образцы систем, составных частей самоходной с.-х. техники и технология (способ уборки ), обеспечивающие снижение вероятности проявления опасных производственных факторов импульсного действия (система пуска двигателя, система включения вала отбора мощности трактора, система водяного охлаждения ДВС, средство доступа на рабочее место, способ уборки корнеплодов без затрат ручного труда). 2. Методы интегральной количественной оценки безопасности функционирования ЧМС в растениеводстве, позволяющие получить информацию об уровне риска травмирования механизаторов, эксплуатационной надежности техники и производственной среды и принимать управляющие воздействия по их нормализации на всех уровнях. 3. Зависимости между качественными характеристиками элементов системы и их уровнями безопасности, позволяющие проектировать ЧМС с экономически достижимым уровнем безопасности. 4. Методики и стендовое оборудование для количественной оценки соответствия технических характеристик узлов и составных частей с.-х. машин требованиям безопасности. Это позволяет как разработчику машин, так и потенциальному ее потребителю рассчитать величину снижения ущерба от травматизма в связи с повышением уровня безопасности системы. 5.

Величины отклика каждого элемента ЧМ системы на единичное экономическое воздействие, позволяющие установить рациональное соотношение средств, направляемых на охрану труда механизаторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, отраженные в диссертации, доложены и обсуждены на научно-технических конференциях во ВНИИОТСХ (1975-1996 гг.), на расширенном научно-техническом совете ГСКБ ПО Владимирский тракторный завод (1998 г.), на научно-техническом совете ОГК по зерноуборочным комбайнам Красноярского комбайнового завода, на научных конференциях по охране труда в Санкт-Петербургском аграрном университете (1996-1998 г.г.), на научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России" (Российская Академия сельскохозяйственных наук, 1995 г.), на научно-методическом совете по охране труда в сельском хозяйстве Отделения механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства РАСХН (1996 г.), на научно-техническом совете Департамента социального развития и охраны труда Минсельхозпрода РФ (15 мая, 1997 г.).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены на предприятиях с.-х. машиностроения и с.-х. производства: кабины тракторов и зерноуборочных комбайнов "Дон-1500" и "Енисей," прицепная валковая жатка ЖВП-6, кабина и бункера зерноочистительных агрегатов типа ЗАВ-20 и ЗАВ-50, двухвальный доочиститель головок сахарной свеклы, средство доступа на рабочее место гусеничных машин, стендовое оборудование для выявления источников шума и звуковых вибраций самоходных с.-х. машин, автоматизированная система управления испытаниями прочности кабин тракторов с.-х. назначения, межотраслевые и отраслевые нормативные правовые акты по охране труда: ГОСТ ССБТ, ОСТ, РТМ, Правила, Типовые инструкции в количестве 20 наименований - внедрены в отраслях АПК и крестьянских (фермерских) хозяйствах, в т.ч. 4 государственных стандарта: ГОСТ 16527 Рабочее место оператора сельскохозяйственных самоходных машин. Основные параметры и размеры. Технические требования; ГОСТ 12.2.019 Тракторы и машины самоходные сельскохозяйственные. Общие требования безопасности; ГОСТ 12.2.002 Техника сельскохозяйственная. Методы оценки безопасности; ГОСТ Р 50911-96 Техника сельскохозяйственная. Ремонтно-технологическое оборудование. Общие требования безопасности.

По результатам исследования получено 8 авторских свидетельств и патентов РФ на технические решения по защите от импульсных производственных опасностей. Из них 3 разработки внедрены в производство.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов и рекомендаций, списка источников (280 наименований) и 14 приложений.

Работа изложена на 548 страницах машинописного текста, включая 167 рисунков и 62 таблицы. В приложении 3 и 4 помещены программы для ПЭВМ, методики исследований, описание технических решений, результаты испытаний, документация.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 106 работ, получены 6 авторских свидетельств на изобретения и 2 патента Российской Федерации. Часть результатов исследований изложена в научных отчетах ВИСХОМ, НАТИ, ВНИИОТСХ и ВНИИОТ Минсельхозпрода РФ.

На защиту выносятся: 1. Концепция зарождения и проявления производственных опасностей импульсного вида в ЧМС АПК на примере отрасли растениеводства. 2. Методы интегральной количественной оценки безопасности функционирования серийных человеко-машинных систем в АПК. 3. Зависимости между качественными показателями элементов системы и уровнем их безопасности. 4. Методики и стендовое оборудование по количественной оценке безопасности конструкции узлов, составных частей машин и технических решений, предназначенных для использования на стадии испытаний с.-х. машин. 5. Концепция разработки требований безопасности к конструкциям узлов, составным частям с.-х. машин и техническим средствам защиты, позволяющим автоматически устранять потенциально опасные состояния ЧМ системы в результате ошибочных (опасных) действий механизаторов. 6. Новые технические решения и безопасные технологии производства работ в растениеводстве. 7. Концепция рационального распределения средств между элементами человеко-машинных систем в растениеводстве, предназначенных для обеспечения экономически-достижимого уровня риска травмирования механизаторов АПК.

В главе 1 "СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ" дается анализ системообразующих факторов, формирующих уровень риска травмирования и шумовибрационной нагру-женности механизаторов мобильных с.-х. машин.

Изучению проблем, связанных с защитой механизаторов от производственных вредностей, уделяется большое внимание в нашей стране и за рубежом. Наибольшее развитие получили работы, направленные на исследование и локализацию вредных производственных факторов, имеющих коммулятивный характер действия на работающего, таких как: низкочастотная вибрация (тряска), повышенная температура, влажность, запыленность и загазованность воздуха на рабочем месте, шум и звуковая вибрация. Это связано с тем, что большинство вредностей, генерируемых средствами производства или производственной средой на рабочем месте механизатора, к настоящему времени ограничены санитарно-гигиеническими нормами. В области разработки средств виброзащиты человека-оператора известны общетеоретические работы таких авторов, как С.П.Тимошенко, Я.Г.Пановко, В.Л.Бидермана, К.В.Фролова,

В.И.Чернышева. В области шумозащиты - работы С.П.Алексеева, В.И.Заборова, С.Д.Ковригина, Г.Л.Осипова, Е.Я.Юдина, М.А.Разумовского, Н.И.Иванова, В.Е.Тольского, С.Сулайманова, Л.П.Барастова и др.

Значительно меньше работ посвящено исследованиям в области разработки теории или научных концепций механизма формирования и проявления производственных опасностей, имеющих импульсный характер действия, и разработке на ее основе практических рекомендаций по снижению риска травмирования. Среди имеющихся работ в этой области отметим работы В.С.Шкрабака, О.П.Русака, Е.Я.Улицкого, В.П.Рослякова, В.А.Андроса, Б.А.Сушко, В.П.Жарова, И.П.Ксеневича, Б.И.Кальченко, Н.Н.Малахова, А.Т.ТопалКароева.

К числу первых работ в области исследования механизма травмирования механизаторов относятся работы В.А.Андроса, Е.Я.Улицкого и Б.А.Сушко.

Проблема обеспечения безопасности труда сводилась в те годы только к чрезвычайно узкому ее вопросу - технике безопасности, основанной на принципе обеспечения безопасности человека преимущественно за счет регламентации приемов работы. Повышение уровня механизации, внедрение новых машин и механизмов в технологические процессы АПК привело к появлению ранее неизвестных опасностей, которые вызвали резкий всплеск производственного травматизма, особенно с летальным исходом при работе на тракторах, обслуживании стационарных молотилок с приводом от вала отбора мощности и ряда других машин.

В 50-е годы создается государственная система испытаний с.-х. техники на базе машинно- испытательных станций (МИС), в штате которых предусматриваются лаборатории оценки условий труда. В сельхозмашиностроительной отрасли создается система нормативно-технической документации, содержащая разделы с требованиями безопасности и гигиены труда к конструкции машин. В Минсельхозе создается единая система охраны труда, охватывающая все уровни управления, в хозяйствах вводится должность инженера по охране труда и противопожарной технике. Рост производственного травматизма замедлился, но его уровень оставался высоким.

При разработке новых средств производства для механизации технологических процессов растениеводства: тракторов, самоходных комбайнов, тракторных прицепов и другой техники - уровень их защитных свойств от импульсных опасностей повышается очень медленно. Их по-прежнему встраивают в конструкцию узлов и систем машин, они не несут технологических функций, часто снижают надежность технологических узлов, поэтому при технических или технологических отказах рабочих органов - демонтируются механизаторами.

Это связано с тем, что большая часть требований безопасности, предъявляемых к конструкции машин, отражает не количественные, ,а

качественные показатели, которые невозможно инструментально проконтролировать. При проведении всех видов испытаний с.-х. техники на МИС во главу угла ставилась задача по определению технологических и экономических показателей работы машины, а контроль параметров безопасности машин считался второстепенным.

Анализ литературных источников показывает, что к настоящему времени отсутствуют научные методы разработки технических (исходных) требований к конструкции узлов и составным частям машин, выполнение которых обеспечивало бы автоматическое исключение возникновения опасных ситуаций. Не разработаны методы прогнозной оценки безопасности с.-х. техники.

При проектировании ЧМС в АПК до настоящего времени не определены приоритеты эффективного вложения средств в совершенствование каждого отдельно взятого элемента системы. Это связано с отсутствием данных о реально достигнутых уровнях надежности элементов системы и потенциальных возможностях их роста.

В. главе 2 "ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТРАВМИРОВАНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕРИЙНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ" анализируются основные источники импульсной опасности на с.-х. машинах и приводятся результаты оценки динамики защитных характеристик основных серийных инженерно-технических решений, направленных на снижение риска травмирования механизаторов.

К числу основных источников импульсных опасностей при работе механизаторов на с.-х. технике отнесены: опрокидывание, наезд (самонаезд), придавливание, захват, последствия которых охватывают до 65% травм с летальным исходом от общего числа погибших механизаторов.

На основе анализа статистических данных построена динамика травмированных механизаторов в функции времени при опрокидывании тракторов всех современных отечественных марок с момента постановки их на серийное производство по 1996 год, которая позволила установить, на основе сопоставления с зарубежными показателями риска травмирования по данной травматической ситуации, фактическое состояние работ по повышению безопасности механизаторов на отечественных заводах-производителях тракторов.

Обобщены результаты обследований в хозяйствах 2875 серийных систем блокировки пуска двигателей тракторов и самоходных с.-х. машин.

Математическое ожидание отказа ЧМ системы составило Оч.бл. =5,9х10'4 для тракторов Т-150К и Очб« = 1,0х10"4 для остальных машин, а показатель надежности системы блокировки - Рел = 0,18. Проведены стендовые испытания 220 новых выключателей ВК-403, являющихся основным элементом системы блокировки. Установлено, что при темпе-

ратуре среды до 60° С наработка на отказ не выходит за значения, регламентированные техническими условиями. При достижении температуры свыше 75°С надежность выключателя резко снижается, приближаясь к значению, которое расчетным путем получено из системного показателя Q4.6„. Повышенная температура поверхности КПП и пары масла приводят к нарушению геометрических размеров и заклиниванию в корпусе пластмассового штока. Последний удерживает электрические контакты в постоянно замкнутом положении, при котором даже при выключенной скорости включить пусковой двигатель невозможно. Механизаторы в таких ситуациях отсоединяют блокировку.

На основе математической обработки результатов анализа изменения технических характеристик элементов серийной системы блокировки пуска ДВС получено уравнение, позволяющее рассчитывать количественное значение эксплуатационной надежности блокировки в зависимости от срока службы трактора (рис. 1.)

Рб= - 0,002916667*х4+0,040648148*х -0,1706944*х2 - 0,0182010*х+ +0,9991269. (1)

Максимальное отклонение расчетных значений от экспериментальных не превышает 8,7*10"3 (расчет проводился по программе EUREKA).

s г s • * S

Рис.1. Динамика эксплуатационной надежности серийной системы блокировки.

По результатам 283 обследований с.-х. машин 24 марок получена динамика показателя использования защитных ограждений механических приводов. Опрос механизаторов о причинах низкого использования ими защитных кожухов карданных валов дал следующие результаты: повышенная частота присоединения (рассоединения) - 28%, забивание растительной ммассы под кожух - 22%, повышенный уровень шума-21%, повышенная трудоемкость присоединения и крепления вилки на хвостовике ВОМ трактора и ВПМ машины -16,2%, неудобство проведения ТО - 5,4%, прочие причины - 7,4%.Показатель риска травмирования механизаторов с летальным исходом в данной ЧМ.сйстеме составляет: Очм — 2,8х10"4 при обслуживании пресс-подборщиков ПС-1,6 .и

ПСБ-1,6; Q4M = 1,17х10"4 - при обслуживании подборщиков-копнителей ПК-1,6 и при обслуживании косилок-измельчителей Q4M= 0,61х10"4.

Анализ серийных конструкций карданных валов и данных наработки до первого отказа показали, что они не соответствуют современному техническому уровню, что и определяет повышенный уровень риска травмирования их обслуживания. Динамика показателя использования механизаторами защитных кожухов карданных валов привода рабочих органов прицепных с.-х. машин описывается уравнением вида

f=-0,00024329837.x4 + 0,0053363766*х3 - 0,028868978*х2 -0,11177771.x +1,0040598 . ( 2 )

Максимальная ошибка - 1,3%.

Оценка безопасности тягово-сцепных устройств (ТСУ) предусматривала проведение структурного анализа переходов (элементарных производственных контактов), выполняемых трактористом и сцепщиком при агрегатировании (соединении) трактора с прицепными с.-х. машинами. Выделены семь переходов. Наибольшую опасность для сцепщика представляют переходы 2 и 3. Это связано с возможностью увеличения тормозного пути трактора с 2 до 10 м при нарастании поступательной скорости от 0 до 10 м/с и въезда трактора в зону безопасности сцепщика. При движении трактора МТЗ-80 (задний ход - передача 1 с ходоумень-шителем) со скоростью V=0,35м/с он обладает кинетической энергией -15,8 Дж. При отказе 4M системы в момент выполнения 3 перехода часть энергии, величина которой составляет ДЕ = М *ЕК / (mf + m2) = 5,6 Дж, воздействует на тело сцепщика, в то время как минимальная энергия, достаточная для травмирования человека, не защищенного средствами СИЗ, составляет Етт= 0,56 Дж .

Определено значение безопасной скорости сближения трактора с

прицепной машиной V6= /2хЕ / ГП = J2 X 1,5 / 3160 =0,03

V min 1

м/с, которая позволяет сцепщику в случае возникновения травмоопасной ситуации осознать ее и выйти из опасной зоны. В настоящее время при разработке трансмиссии этот факт не учитывается, скорость заднего хода тракторов в 3,3 раза превышает допустимую по критерию безопасности.

Безопасность конструкции серийного ТСУ (прицепная вилка+палец) с учетом показателя расположения сцепщика Др=0 (требуется присутствие прицепщика в зоне сближения и фиксации стыковочных элементов) составляет: Ps = Дт *Др = 0,65 *0 = 0. Одновременно проводилась оценка безопасности серийных ТСУ по статистическим данным о травматизме механизаторов при выполнении агрегатирования тракторов с прицепными с.-х. машинами и орудиями. По этим данным определялась частость отказа системы Qg.Tcy, а затем и частость отказа серийных ТСУ по выражению

Отсу = Оч,сУ/ Оч 1 = 1,77x10-" / 1,1x10"6 х NKOHT. , ( 3 )

где Nконт.= 160 - математическое ожидание числа операций агрегатирования за сезон, шт;

Оч1 = 1,1*10 6 - математическое ожидание вероятности отказа механизатора по одному контакту.

Анализ взаимного расположения шаровой опорной поверхности гидроподъемника платформы тракторного прицепа 2ПТС-4-887А и его запирающего элемента, выполненного в виде стопорного кольца круглого сечения и размещенного в кольцевой канавке стакана, показал, что поверхность контакта этих элементов представляет линию. Длина этой линии (1_) зависит от взаимного расположения геометрических осей стакана и шаровой опоры и изменяется при подъеме и опускании платформы прицепа по зависимости: 1.тах= 2лг при а = 0°, !.„«„= 0 при а =24° 15" и 1_Т=71г/6 при а=33° .

При расчете сил, действующих в месте контакта сопрягаемых поверхностей, принято, что после неудавшейся с первой попытки выгрузки с тракторного прицепа слежавшегося груза тракторист включает максимальную скорость и резко отпускает педаль муфты сцепления. Через 0,25 с скорость МТА возрастает до 5 м/с, ускорение - 20м/с2, а максимальное значение усилия, действующего вдоль оси гидроцилиндра и стремящегося рассоединить стыковочный узел, достигает -6114 Н.

Вероятность отказа (травмирование с временной утратой трудоспособности) в системе ЧЕЛОВЕК-СРЕДСТВО ДОСТУПА НА РАБОЧЕЕ МЕСТО составляет Очм =4,42 *10"2. При пользовании средствами доступа на рабочее место, особенно на высоко расположенное рабочее место - кабины гусеничных тракторов, трактористы часто травмируют ноги. Это связано с тем, что средства доступа размещаются, по соображениям сохранения целостности, внутри гусеничного контура, поэтому они не видны трактористу, выходящему из кабины. Вероятность отказа конструкции таких средств доступа оценивается 0Ср.дост.= 0,57.

Конструкция быстро съемных крышек и наличие на ней предохранительного клапана допускает ее снятие с заливной горловины при наличии во внутреннем пространстве радиатора избыточного давления, поэтому перегрев закрытых систем водяного охлаждения ДВС вызывает массовые ожоги трактористов и комбайнеров.

Установлено, что уровень риска травмирования - термических ожогов при техническом обслуживании систем водяного охлаждения ДВС тракторов и самоходных комбайнов - составляет Очм=1,6*Ю"3. Коэффициент тяжести травмирования варьирует от 15 до 60 дней.

Установка расширительных бачков частично решает проблему выброса из радиатора перегретой жидкости и защиты трактористов от ожогов. Однако их применение на всех классах тракторов требует значительных материальных затрат. Решена задача обеспечения безопасности за счет использования сравнительно недорогих технических ре-

шеиий. При этом ставилась задача недопущения снижения качественных характеристик работы системы охлаждения.

Экспериментальные исследования проводились в три этапа. На первом этапе исследовался часто возникающий в практике случай открывания крышки с заливной горловины радиатора при расчетном избыточном давлении пара, равном 0,14 МПа, и температуре жидкости Т=105°С. На втором - способ охлаждения перегретой жидкости в системе путем ее дросселирования из верхнего бака через дополнительные отверстия различного сечения. На третьем этапе проводилась оценка эффективности разработанных при участии автора технических решений, предотвращающих выброс пара через заливную горловину при снятии крышки.

Исследования проводились на специально разработанном стенде и на двигателе СМД- 62.

Для полного описания условий проведения эксперимента рассчитывались параметры : N - подводимая тепловая мощность, Вт; а - коэффициент теплоотдачи системы, Вт/°С; Сс - теплоемкость системы без охлаждающей жидкости, Вт/ °С.

Расчеты параметров проводились по известному уравнению теплового баланса

(Сс + С») <ЗТ/ей = N - со (Тж - Т„) = М„, (4)

- где Мн - тепловая мощность, затрачиваемая на нагрев жидкости без учета потерь, Вт; Сж - теплоемкость охлаждающей жидкости, Тж - ее температура, °С, 1 - время,с; Т„ - температура воздуха, °С.

Решение уравнения (4) с учетом начальных условий задается выражением

N - аЧ/Сс+С«

Т ж = Т. + - ( 1 - е ). ( 5 )

а

Подставляя в уравнение (5) данные начальных участков нагревания, вычисляли Ы, а и Сс. Результаты эксперимента на стенде следующие. Открывание серийной крышки радиатора при избыточном давлении охлаждающей жидкости в системе р = 0,12..0,13 МПа, независимо от состояния шторки радиатора, приводит к закипанию охлаждающей жидкости .в радиаторе и выбросу более 30 л вместе с паром на высоту до 5 м. Автоматическое открывание (срабатывание) выпускного клапана, расположенного в крышке, при избыточном давлении в радиаторе, большем Р>0,11 МПа, и выброс пара через пароотводящую трубку не влияет на скорость роста температуры жидкости при непрерывном ее нагреве.

При полностью заправленной охлаждающей жидкостью системе, открытой шторке (жалюзи) и подводе тепла (работа двигателя на холостых оборотах при исправной вентиляции радиатора), дросселирование охлаждающей жидкости через вентиль сечением 70 мм2 снижает дав-

ление в радиаторе до атмосферного за 28...30 с. Потери жидкости не превышают 4 л.

При закрытой шторке радиатора (холостом режиме работы двигателя при забитых ячейках теплоотводящих пластин радиатора) давление в радиаторе снижается до атмосферного через 55...60 с, а потери жидкости составляют 7..8 л. Продолжительность остьгеания системы без дросселирования перегретой жидкости из радиатора в 3.,.4 раза больше, чем при дросселировании. Нагрев и последующее дросселирование жидкости, уменьшенной в объеме на 17...20% от первоначального объема, практически не отражаются на продолжительности ее остывания, но в 2 раза увеличивают потери через горловину, составляющие 14...15 л.

При подключении к перегретой системе, в которой первоначально находилось 59 л жидкости, дополнительной емкости с жидкостью объемом 8 л и температурой, равной 18°С, не позволяет оперативно, (за 40...60 с ) снизить давление в системе до атмосферного.

Установлено, что в серийных системах жидкостного охлаждения ДВС продолжительность снижения температуры перегретой жидкости до величины, при которой устраняется возможность ее выброса через заливную горловину и опасность ожогов обслуживающего персонала, составляет 42 с.

В главе 3 "РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЧМС В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ" изложена методика интегральной оценки безопасности ЧМ системы в зависимости от качественных характеристик ее элементов, а также концепция зарождения и проявления импульсных опасностей, определяющих уровень риска травмирования механизатороЬ.

При разработке интегральных показателей оценки безопасности ЧМ системы был принят во внимание тот факт, что в настоящее время в мировой практике в качестве характеристики уровня травматизма работников в различных отраслях производства используются коэффициенты частоты травматизма, которые в зависимости от степени тяжести травм определяются

КЧ.1,Р. = Ытра8М.вр. х 1000/ Ыра6от. , ( 6 )

Кчлет=Ытрав,,лет. х ЮООО/Ыработ. ( 7 )

Установлено, что значения коэффициентов травматизма при отсутствии существенных изменений в технологических процессах и средствах механизации обладают статистической устойчивостью, а кардинальные их изменения всегда вызывают адекватные изменения значений коэффициентов частоты травматизма. 1

На основании этого и на основе результатов многолетних исследований причин машинного травматизма выявлено, что каждому событию,

связанному с травмированием механизатора, всегда предшествовали перевод машины (узла или технической системы) в опасное состояние и совершение при этом механизатором опасного действия. Это дает основание ввести два основных понятия: вероятности отказа (ненадежности) ЧМ системы - Очн и противоположное - вероятности безопасности Рчм , которые связаны между собой известной зависимостью Рчи = 1 - Очм- ( 8 )

Безопасность функционирования ЧМ системы предложено оценивать показателем, изменяющемся в интервале от 0 до 1 и показывающим вероятность отказа системы ( перехода в неустойчивое травмоопасное состояние), при котором возникает реальная угроза травмирования механизатора. Связь между показателем отказа системы и коэффициентом частоты травматизма

Оч„.вр. = Кч.,р. / 1000 . ( 9 )

Для случая, когда ЧМ система состоит из двух элементов, условная вероятность отказа системы, имеет вид

Очм = Оч . Он , ( 10 )

или

Очм = Оч . Ос. (11)

Безопасность функционирования ЧМ системы по конкретной производственной операции с узлом машины определяется

Рчм = 1 - Очн = 1 - Оч . Ом . ( 12 )

Предложенный метод позволяет путем последовательной оценки безопасности каждого из узлов (технических систем), входящих в машину, выйти на интегральную оценку безопасности машины в целом

¡=П !=П

Рчм,узль| 1-Х 0чи.узлы — ^ ~ Оч X Ом ) узЛЬ|. (13)

1=1 ¡=1 Аналогично проводится оценка безопасности ЧМ системы, в которую входят предусмотренные технологией средства механизации

¡=п

Рчм.тех. процесс 1 2 Очм машина. ( )

¡=1

Показатель оценки отказа Очм ЧМ системы позволяет перейти к расчету суммарных потерь рабочего времени (Д ф) в результате травмирования

Д Ф = { х N (О чм.л X От.т.л~'~Очм.инв X От.т.инв Очм.вр. X От.т.вр)К, ( 15 )

где I - годовой фонд рабочего времени одного механизатора, дн;

N - парк машин, шт; Очн„; Очмн„в.; ОЧНВр.- частости отказов ЧМ системы по соответствующей тяжести травмы, дн; От.т.л.Инв~ 1 - частость отказа по тяжести травмы с летальным и инвалидным исходами; Огхвр = 0,733 - частость отказа по тяжести травмы с временной утратой трудоспособности; К - коэффициент использования машин за отчетный год.

В подавляющем числе ЧМ систем , в рамках которых протекают производственные контакты механизатора с машиной, определяющее значение в переводе системы в неустойчивое (травмоопасное) состояние имеет показатель надежности производственной деятельности механизатора. Предложен методический подход определения численного значения частости (вероятности) отказа (ошибки) механизатора при выполнении им контактов с машиной.

Из теории массового обслуживания известно, что интенсивность ошибок (И) определяется выражением*

^ ^ошиб.действ. / Мконт. , (16)

где Ыконт. - число производственных контактов механизатора с узлом машины, шт/год;

^ошиб.дейст. - число ошибочных (опасных) действий, допущенных при выполнении контактов.

При отсутствии на машинах средств безопасности (0М=1) безопасность ЧМ системы определяется надежностью механизатора (СЗЧ). Если он за определенный временной интервал должен выполнить (Мконт) контактов с узлом, то вероятность ошибочного действия по одному контакту составит

Оч1 = Оч / ЫК01„. = 1,1 х 10"6. . (17)

Показатели эксплуатационной надежности технических средств защиты определяются стандартизированными методами, и при известном числе производственных контактов механизатора с узлом или системой машины ожидаемая частость отказа ЧМ системы, а следовательно, и риска травмирования механизатора составит

Очн = Оч1хМкои,хО„. (18)

Умножая вычисленное по выражению (18) значение на число отработанных смен, определяем ожидаемое в отрасли за год количество механизаторов, которые могут быть травмированы при данном контакте.

Совершенствование безопасности предложено вести на основе программно-целевых методов управления качеством сложных систем, заключающихся в обосновании, обеспечении (достижении) и поддержании технически и экономически обоснованных качественных характеристик элементов ЧМ систем. Выделены три направления:

- нормирование как процесс обоснования достижимых количественных показателей риска травмирования;

- разработка путей повышения эффективности технических средств безопасности, надежности производственной деятельности работающих и условий их^ совместного функционирования на стадиях разработки элементов технологического процесса;

- обоснование мер для непрерывного процесса восстановления первоначальных значений качественных характеристик элементов вследствие естественных процессов их снижения.

Из известных практике способов установления (нормирования) минимально возможных технически и экономически достижимых уровней риска травмирования Очм для ЧМ систем выбран эмпирический способ, основанный на анализе эффективности использования наиболее перспективных отечественных и зарубежных технических средств безопасности. Расчеты показывают, что в качестве допустимого риска травмирования по одной травматической ситуации при работе на средствах механизации может быть принято значение 0чм=0,25х10 что в 10 раз ниже реально складывающихся в настоящее время показателей при выполнении наиболее травмоопасных контактов с машинами.

ЧМ системы относятся к числу сложных открытых эргатических систем. Это связано с присутствием в них подсистемы - человека, который вносит долю неопределенности в состояние системы, проявляемой .при оценке качества управления (рис. 2 и 3).

Предложена энергетическая концепция зарождения и проявления производственных опасностей импульсного характера действия. Существование опасных и вредных факторов, скрыто присутствующих в элементах ЧМ систем: производственном персонале, средствах производства, производственной среде и при определенных условиях и состояниях элементов системы проявляющих свое негативное действие, -признается объективной реальностью.

Входные воздействия

\

/

^Видоизмененное ПТ ^ состояние | предмета труда

<5

Рис.2. Схема взаимных связей элементов ЧМ систем

При этом эффективность серийных технических решений, направленных на снижение риска травмирования механизаторов, признается неадекватной энергетическому потенциалу, которым обладают с.-х. машины.

Рис.3. Уровень адекватности технических решений производственным опасностям

4

1...4 - базовые уровни риска травмирования;

о-! - размах текущих значений уровня риска.

3

2 1

По мере- расширения информационного поля о последствиях проявлений опасных факторов и повышения эффективности технических решений на первое место среди факторов, сдерживающих дальнейшее снижение

риска травмирования ме-

ханизаторов, выступает экономический фактор.

Травмирование в общем случае предлагается рассматривать как последствие импульсного действия опасного производственного фактора на работника, происходящего тогда, когда во времени и пространстве пересекаются (совпадают) опасное состояние машины с опасным действием работника в условиях опасного состояния производственной среды. Возможны случаи травмирования , когда эргатическая ЧМ система состоит из двух элементов: ЧЕЛОВЕК и МАШИНА или ЧЕЛОВЕК и

Процесс работы механизатора рассматривается как запрограммированная совокупность его элементарных производственных контактов с машиной, осуществляемых в определенных условиях производственной среды.

Среди всей совокупности производственных контактов механизатора с мобильной техникой выделены наиболее опасные контакты, протекающие в условиях высокого уровня кинетической энергии машины или ее составных частей, приобретаемой в процессе поступательного или вращательного движения, либо потенциальной энергии поднятых над поверхностью земли составных частей машины. Проведена структуризация контактов по функциональному назначению, кинематическому фактору, виду связи между элементами системы, виду и признаку регулятора, наличию системы дублирования регуляторов, виду энергии, размерам зоны распространения энергии, степени воздействия энергии на человека (рис.4).

СРЕДА.

Согласно концепции ЧМ система находится в устойчивом состоянии и обладает минимальным уровнем риска травмирования механизатора, если качественные и количественные характеристики, определяющие безопасность каждого элемента системы, не выходят за нижние допустимые границы наперед заданных значений.

Перевод ЧМ системы в неустойчивое состояние, при котором возможен неуправляемый выброс энергии и, как следствие этого, скачкообразное увеличение риска травмирования механизатора, происходит в результате отказа регулятора в одном из элементов системы. На с.-х. технике к таким регуляторам отнесены технические системы управления, осуществляющие подвод энергии двигателя к рабочим органам и системам машины, а также к системам, отвечающим за поглощение энергии движения машины при необходимости ее остановки и т.п.

"Регулятором" производственной деятельности ЧЕЛОВЕКА - механизатора предлагается считать его способность осознанно, с прогнозированием последствий, принимать при контакте с машиной адекватные изменяющимся производственным условиям решения. Состояние производственной среды определяется, с одной стороны не поддающимися управлению человеком природными явлениями и с другой стороны -управляемыми параметрами внешней среды, которые регламентируются требованиями нормативных правовых актов по охране труда. При отказе регулятора в одном из элементов системы дальнейшее ее состояние зависит от вида связи между ними. Каждому конкретному производственному контакту Соответствует определенный вид связи. При зависимой связи нарушение регулятора у любого элемента автоматически приводит к изменению качественного состояния системы в целом. Другие элементы системы в этом случае влияние на дальнейшее развитие события оказать не могут. Послеаварийное состояние машины и состояние организма механизатора при таких отказах определяются скоростью гашения кинетической энергии и степенью поражения жизненно важных систем организма.

При независимой связи отказ регулятора у одного из элементов хотя не приводит к отказу ЧМ системы, но перегружает регуляторы остальных элементов, снижая надежность функционирования системы.

Разработка моделей ЧМ систем проводилась ранее на основе анализа статистических данных отказов ее элементов. Как бы совершенны ни были методы, они отражают уже свершившиеся события. Предпринята попытка смоделировать ЧМ систему, в которую вошли математические и структурные модели ее элементов. Надежность производственной деятельности механизатора предложено оценивать комплексным показателем

¡=п

Рч = Е С| <1, (19) ■

где - значимость "¡-го"единичного фактора.

Среди единичных показателей, определяющих надежность производственной деятельности механизатора, в качестве приоритетных выбраны: психофизиологическое состояние, устойчивость внимания, уровень обучения по охране труда, навыки поведения в аварийных ситуациях, ин-туиция.На рис.5 (а,б) на примере выполнения трактористом технологической операции пуска ДВС трактора, с использованием пускового карбюраторного двигателя, и агрегатирования МТА представлены схемы процесса формирования производственной опасности в ЧМ системе и условия реализации ее в травму.

Функци- Кинема- Вид связи Вид и Наличие Место Вид Зона.рас- Степень

ональное тический между признак системы проведе- энергии, простра- воздейст-

назна- фактор элемен- регулятор дублиро- ния осво- чения вы- вия на

чение тами а вания контакта бождаю- шедшей человек!

ЧМС элементов регулято- щейся при из-под энергии

ЧМС ров отказе ре- контроля

гулятора энергии

Управ- Управ- Техни-

ление ление ческое

запуском рабочим обслужи-

и и вание

движение органам

м и

Динамический.

Статичес кий

Зависим ый

Независимый

Комби-ниро-

Предусмо трена

Не предусмо трена

Кабина Рабочая

зона

обслужи-

вания.

Травмы с инвалид ным исходом Гравмы с временной утратой грудоспо гобносги

Рис.4. Схема структуризации производственных контактов

Структурный анализ позволил классифицировать элементарные переходы, в каждой технологической операции с позиции формирования опасности на две группы: подготовительную и заключительную.При выполнении подготовительных переходов отдельные механизаторы совершают опасное действие, забывая выключить передачу, тем самым переводят систему в опасное состояние. Проявляется это при выполнении заключительных переходов, когда узел подключают к источнику энергии и он или машина в целом начинают работать в незапланированном режиме, травмируя механизатора. Выделены две стадии формирования уровня безопасности ЧМС.

- Первая стадия - стадия, на которой разработчики технологий, средств механизации, агрохимикатов, система подготовки механизаторских кадров путем повышения качественных показателей элементов формируют базовый уровень. Вторая стадия - стадия, на которой в процессе с.-х. производства поддерживается сформированный базовый уровень безопасности ЧМ системы от естественного процесса снижения , вызываемого старением машин, уменьшением с возрастом надежности производственной деятельности механизаторов и т. д. Установлено, что до настоящего времени отсутствует методика количественной оценки уровня квалификационной подготовки механизаторов по охране труда в СПТУ.

Уроаен» надежности лроиэкодетаенной деятельности 1,п человека Р„=1 С,

Подготовительные переходы

3 аклю читальные переходы

Воаможная реализация контакта

Рис.5 (а). Структурно-логическая блок-схема формирования производственной опасности в ЧМ системе и реализации ее в травму (на примере операции пуска двигателя трактора)

Уромнь надежности Сосгоями» систамы " трактор-ТСУ-прицапная машина*

|>п при аылолиании подготоаитальной (параходы 1,2,3,4)

и >аключитальной (параходы 8,6,7) олараций

Рис.5 (б). Структурно-логическая блок-схема формирования производственной опасности в ЧМ системе и реализации ее в травму (на примере операции агрегатирования трактора)

Оценка качества обучения механизаторов в СПТУ по охране труда .1(Р) проводилась на основе изучения динамики относительных значений (частости) травмирования (Р) механизаторов за период с 1969 по 1996 г.г. в 7-ми стажевых группах.

Предложено в качестве интегрального показателя такой оценки использовать показатель -ДИ), значение которого пропорционально частости травмирования механизаторов 1-ой группы, имеющей стаж работы от 0 до 5 лет включительно, который определяется по выражению

.1(11)= - 1,23177* + ¡о , (20)

где К - коэффициент пропорциональности, равный 1,23177; - частость травмирования механизаторов в 1-ой стажевой группе, равная отношению числа травмированных механизаторов в 1-ой стажевой группе к общему числу травмированных механизаторов в отрасли за отчетный год; ^ - постоянный коэффициент.

Система профессиональной подготовки механизаторов по охране труда имеет максимальный уровень оценки равный - 1, если частость (удельный вес) травмированных механизаторов в 1-ой и во 2-ой стажевых группах будут одинаковыми. Нулевой уровень оценки подготовки присваивают в случае, когда все травмированные в отрасли механизаторы входят в 1-ю стажевую группу.

На рис.6, представлена зависимость .!((*), рассчитанная по выражению (20) для различных значений И, по которой может быть получена количественная оценка уровня подготовки по охране труда механизаторов в СПТУ как по отрасли в целом, так и по отдельным экономическим регионам.

Составлены и решены уравнения, описывающие динамику частости , травмирования механизаторов в стажевых группах в функции времени.

Показано, что максимальное значение уровня подготовки по охране труда в СПТУ будет достигнуто при сложившихся темпах роста не ранее 2006 года, а частости травмирования механизаторов в стажевых группах при этом составят: ^ = = 0,18816067; {?3 = 0,18658438; .1*4 = 0,1196085; Я5=0,1125; ^=0,10395762; 1*7=0,109637.

Установлено, что наибольший удельный вес среди травмированных механизаторов приходится на возрастную группу 37-42 года, в то время как по непрерывному стажу на момент травмирования наибольший удельный вес имеет группа механизаторов со стажем от 0 до 5 лет. Распределение общего числа травмированных механизаторов в хозяйствах страны в разрезе производственного стажа описывается уравнением вида

р=^-а=ПЬ -Не

(21)

где I = 2,5; 7,5; 12,5; 17,5; 22,5 ; 27,5 и 32,5 - средние значения интервала стажевых групп механизаторов, лет;

а = - 1,0115331; Ь = 0,99189728; к = 0,147 - коэффициенты.

Рис.6. Нормирование количественных показателей оценки -((Я) уровня обучения механизаторов в СПТУ охране труда в функции частости травмирования 1-ой стажевой группы.

Удельный вес травмированных в стажевой группе до 5-ти лет в 1,5 раза выше, чем в остальных. Это связано с тем, что в первые пять лет работы идет интенсивный процесс самообучения механизаторов поведению в экстремальных ситуациях. Выравнивание частостей травмирования в последующих стажевых группах свидетельствует о том, что резерв повышения безопасности ЧМ системы за счет самообучения исчерпан и дальнейшее ее повышение во всех

г. г

0,2 0,4 . 0,6 0,8 Частость травмирования,К

стажевых группах может быть достигнут на пути кардинального изменения базового уровня безопасности.

Установлено, что поддержание надежности производственной деятельности механизатора на определенном уровне требует приложения постоянных усилий со стороны организационных структур. Ослабление этой работы приводит к снижению качественных характеристик функционирования ЧМ системы и к росту риска травмирования во всех стажевых группах на 20...80%.

Теоретическое осмысление принципов,- на основе которых следует разрабатывать технические требования к средствам безопасности, позволило сформулировать концепцию их совершенствования:

- отход от специальных конструкций блокирующих устройств и замена их устройствами (структурами) с совмещенными технологическими и защитными функциями;

- совмещенные технологические и защитные функции должны выполняться одними и теми же конструктивными элементами;

- каждый из конструктивных элементов средства безопасности должен выполнять только одну функцию, отличную от функций, выполняемых другими элементами, а между собой они должны соединяться так, чтобы исключение из цепочки любого из конструктивных элементов автоматически приводило к отключению узла от источника энергии двигателя машины или приводило бы к остановке машины;

- в качестве управляющих звеньев, осуществляющих подключение узла к источнику энергии двигателя машины, следует использовать те звенья, которые в прежних травмоопасных конструкциях' (системах) являлись органами управления - регуляторами подключения к системе энергии.

Спроектированные на основе этих требований средства безопасности позволяют устранять опасную ситуацию в источнике ее зарождения и не допускать перевод ЧМ системы в неустойчивое состояние, при котором возможен неуправляемый выброс энергии и травмирование механизатора.

Сопоставление средневзвешенных показателей надежности производственной деятельности механизатора и показателей эффективности серийных средств безопасности позволяет соотнести их значения как 1 к 4,75... 10, что указывает на значительные резервы повышения безопасности ЧМ систем за счет оптимально спроектированных средств безопасности.

Установлена зависимость частости отказа ЧМ системы, вероятности выхода машины за установленный коридор движения и бокового ее опрокидывания в кювет, от конструктивных параметров машины и дороги (рис.7).

& я

е I

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Системный показатель машины и дороги,К

Рис.7. Зависимость отказа ЧМ системы от параметра - К.

Ширина коридора и скорость движения для всех марок колесных тракторов и самоходных с.-х. машин принимались постоянными

Очи = Р(РЧ,РМ,РС). (22) Подставляя в выражение (22) значение Рч из выраже-ния(19) и принимая Рс=1, а значение Рм выражая через параметры машины: ширину -(В), высоту центра масс (11),

люфт системы управления (0, ширину дороги (Н), получаем

_(Н-В)*В _ с

К =- -. С^чм.лет--*10"3.

ф * У* 11с

а*К + с!

где у=1 Ом/рад - коэффициент пропорциональности, определен экспериментально; с=1,5624921; а=1,1327902; с!=0,34101817 - постоянные коэффициенты. Получена зависимость отказа ЧМ системы (риска получения механизатором травмы с летальным исходом) от величины вертикальной нагрузки на защитную кабину (р), при которой она сохраняет, регламентируемую стандартом, зону свободного пространства (рис.8):

РР лет= Очн = - 0,00003 * X3 + 0,00014 . Х2-0,00035 * X + 0,00041 (23).

« т\

Рис.8. Зависимость отказа ЧМ системы от прочности кабины.

В главе 4 "МЕТОДИКИ И СТЕНДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ОПАСНОСТЕЙ" рассматривается процесс

оценки безопасности с.-х. техники на стадии испытаний на МИС, приводятся новые методики количественной оценки наиболее травмоопасных узлов и систем, предлагается оборудование и элек-

я £

а г

1 ?

I I

3 ы держ и в аема я кабиной : р = 2 х М тр, кг

тронные средства измерения для проведения прочностных испытаний защитных кабин тракторов в соответствии с требованиями ИСО.

Апробация методики интегральной количественной оценки риска травмирования механизаторов в ЧМ системе проведена на примере наиболее травмоопасных узлов и систем машин (рис.9).

1 2 3 4 5

Основные источники травмирования

Рис>9.Полигон травмоопасных узлов и операций: 1-кабины Очм= 2,5...10*10"'; 2 - система пуска двигателя Очм= 5,9* 10"4; 3 - карданные валы Очн= 2,85*10"4; 4 - агрегатирование Очм= 1,77*10"; 5 - плат-

формы тракторных прицепов Очм= 0,27*10 "4.

Подтверждена возможность перехода от интегрального статистического показателя Рчм или Очм к оценке ее элементов. Определение безопасности серийных и вновь разработанных защитных кабин тракторов проводилось на основе анализа статистических данных о пострадавших за 30 лет и экспериментального . определения динамики их качественных характеристик на разработан- • ном автором испытательном оборудовании и с использованием автоматизированной системы измерений (АСУ-испытания). Программное обеспечение включало драйвер связи микроЭВМ с блоком АЦП. Величины усилия и деформация кабины регистрировались через каждые 2 мм хода штока гидроцилиндра и подавались для расчета величины поглощенной энергии. На рис.10, представлен фрагмент калибровки датчика линейных перемещений и датчика усилий и схема соединений элементов АСУ - испытания.

На рис.11, представлены в качестве примера данные по динамике риска травмирования механизаторов в кабинах тракторов Т-25А при их боковом опрокидывании до и после установки защитных кабин, а на рис.12 - фрагмент испытаний прочности кабины трактора Т-25АЗ с использованием АСУ-испытания. Аналогичные характеристики получены по кабинам тракторов: ЮМЗ-6К/1, Т-40АМ, МТЗ-50/52, МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150К, Т-28Х4 и К-70*.

Разработаны и апробированы методики количественной оценки безопасности травмоопасных узлов на стадии испытаний машин. Так, тяго-во-сцепные узлы предложено оценивать по выражению

Р„ = Д т * Д р = Тан. . Д р / Тф , (24)

где Тан. и Тф - трудоемкость агрегатирования с использованием лучших отечественных или зарубежных аналогов и испытываемой конструкции;

-Ар- показатель, соответствующий -1 при наличии автосцепки "к - О при необходимости в сцепщике.

Дисплей

Г

1 у

о

Клаяиатура

Печатающее устройство

□□□□□□□□ □□□□□□□□

"МГ(монитор)

System

О

Printer

Блок измерения Блок измерения перемещения_давления

Датчик давления

Keyboard АЦП ,

[00:0 0

о о о О

@ н _@

|t?0:OQ

о о о

©

Накопитель на ГМД

Центральное процессорное устройство

Рис.10. Схема соединений элементов АСУ - испытания

Датчик измерения линейных перемещений

2

О

g

60

50

1 40

30

i 20

2 'Ю

• - - Число травм — Показатель риска травмы

г \

г \ s ч

• N ч s

f V

69 70 71 71 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 : Год выпуска

: 87 88 89 90 91 92 93

Рис.11. Динамика риска травмирования при опрокидывании Т-25А Разработка стендового и измерительного оборудования позволила потребителю проводить периодический контроль прочности кабин трак-

торов. Результаты испытаний подтвердили возможность прогнозирова-ниячастости травмирования механизаторов на основе фактических значений вертикальных нагрузок, выдерживаемых кабинами.

Рис. 12. Фрагмент испытаний прочности кабины трактора Т-25АЗ с использованием "АСУ-испытания".

В главе 5 "РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, СНИЖАЮЩИХ УРОВЕНЬ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗАТОРОВ" приводятся новые технические решения, которые автоматически устраняют развитие производственных опасностей и на порядок позволят снизить риск травмирования механизаторов.

Рис. 13. Система управления пуском двигателя

Предложена (рис.13) система управления пуском ДВС, которая автоматически исключает пуск двигателя при включенной передаче за счет включения муфты сцепления редуктора пускового двигателя рычагом

КПП, расположенным в нейтральном положении (пол.реш.ВНИИГПЭ N95111704/06 (020097).

На основании теоретических предпосылок разработано новое направление снижения риска травмирования механизаторов незащищенным карданным валом (рис.14) путем автоматического отключения передачи крутящего момента на хвостовик вала отбора мощности при остановке МТА и тем самым, устранения травмоопасной ситуации еще в источнике возникновения (приор.спр.ВНИИГПЭ по заяв.N95111708/28 (020037). Вероятность отказа ЧМ системы в этом случае стремится к нулю, а безопасность - к 1

Очм " Оч * Окард.еал = 0, а Рчм =1. ■ (25) При этом исключается возможность пересечения во времени и пространстве опасного действия оператора - вход в зону вращения карданного вала и опасного состояния ВОМ - отсутствие защитного ограждения и (или) наличие выступающего штифта и т.п.

Использование трактора как источника энергии для привода рабочих органов ограниченной группы стационарных машин решается использованием гидропривода.

На основании теоретических предпосылок и результатов анализа конструкций серийных и макетных образцов, а также отечественной и зарубежной патентной литературы, сформулированы технические требования к идеальному ТСУ, которые помещены в диссертационной работе.

В таблице приведены данные испытаний новых систем ТСУ, разработанных ВНИИОТ и С.-П.ГАУ.

Таблица

Показатели трудоемкости (Ат) и безопасности (Ре) агрегатирования тракторов с прицепными с.-х. машинами с использованием различных

конструкций ТСУ

Виды испытываемых конструкций ТСУ

Показатель оценки 1 2 3 4 5 6 7

Ат 0,65 1,0 0,92 0,68* 0,83 0,93 0,7 0,85

Рб 0 1,0 0,92 0* 0,83 0,93 0,7 0,85

*) - агрегатирование проводилось на уклоне 9° и требовало привлечения сцепщика. 1-серийное; 2 - С.-П.ГАУ; 3-ВНИИОТ (без механизма фиксации); 4 - ВНИИОТ (эксцентрик); 5 - ВНИИОТ (толкатель с захватом); 6 - ВНИИОТ (пружина кручения); 7 - ВНИИОТ (с пальцем).

Среди устройств, разработанных ВНИИОТ, наибольшую эффективность имеет 5-я конструкция с механизмом фиксации пальца в виде подпружиненного толкателя. Эта конструкция обеспечивает уровень безопасности Рб=0,93 и одновременно снижает трудоемкость агрегатирования по сравнению с серийной конструкцией ТСУ в 1,43 раза. Так как все испытанные конструкции ТСУ соответствуют только 50% требований, предъявляемым к идеальному ТСУ, то для окончательного выбора конструкции из числа исследованных введен дополнительный показатель трудоемкости изготовления - ДТИ. С учетом этого показателя выделены 5 и 7 конструкции, внедрение которых не требует проведения дорогих конструктивных доработок серийного ТСУ и, вместе с тем, позволяет сделать операцию агрегатирования полностью безопасной (см. рис.15).

Рис. 15. Фрагмент полевых испытаний ТСУ "ВНИИОТ-2".

Рассчитано значение минимальной контактирующей поверхности (Рот„) нового запирающего элемента механизма подъема платформы тракторного прицепа

2ПТС-4, параметры которой определяются выражением

р„п= Мух 7(1 + (у')2)с!х .

(26)

Расчеты показали, что поверхность контакта должна составлять не менее Р= 2,19 см2, однако ее следует скорректировать с учетом динамического характера работы узла. Разработаны два варианта усиленной конструкции запирающего элемента, которые реализованы в опытных образцах, а их прочность испытана на разрывной машине марки УГМ-20/2 с предельным разрывным усилием 200 кН. Нарастание нагрузки проводилось непрерывно до рассоединения узла. При этом проводилась запись диаграммы "нагрузка-деформация" и корректировались значения нагрузок в соответствии с фактической длиной линии контакта (1_) сопрягаемых поверхностей по выражению

Рфакт.- Риса X 1_/2тГГ, Н.

(27 )

Результаты испытаний хорошо согласуются с расчетными значениями усилий, при которых следует ожидать аварийного рассоединения узлов крепления шаровых опор, создающего материальные предпосылки для последующих опасных действий тракториста - разгерметизации гидравлической системы и неуправляемого падения платформы на раму тракторного прицепа.

Предлагаемое техническое решение позволяет предотвратить развитие травматической ситуации в источнике ее зарождения (см. рис.16).

Стакан

Рис. 16. Модернизированный узел крепления шаровой опоры прицепа 2ПТС-4.

На основе теоретических предпосылок разработаны технические требования к конструкции средства доступа на рабочее место гусеничных тракторов, обеспечивающей одновременно сохранение целостности средства при случайном контакте с препятствием и его постоянное нахждение в поле зрения тракториста. Изготовлены и испытаны опытные образцы этих средств (а.с. N1049298).

Безопасность пользования трактористом предложенным средством доступа в кабину достигнута путем рационального сочетания в ней эрго-

0

номических и прочностных характеристик (рис. 17.). Расчет параметров винтовой поверхности полумуфт и характеристики поджимной пружины проводился из условия обеспечения неподвижности консольного элемента и пластины при воздействии на них усилия, прикладываемого опорной ногой тракториста, и обеспечения возможности углового поворота в случае превышения предельно допустимого усилия в горизонтальной плоскости.

Рис. 17. Средство доступа на рабочее место гусеничного трактора

АМ=Мс1с-Мгор.= Р„р. Rcp.[cos(sin а - cos а f)-Rnp/Rcp]-MDOfl„. RnoflB. f. (28)

Возврат ложемента с подножкой в исходное положение осуществляется за счет сжатия и частичного закручивания пружины, а Мза1ф. по ходу навивки больше МзаКр. пруж, поэтому направление навивки выбирали из условия преимущественного направления отклонения ложемента. Усилие прижатия ложемента к корпусу устройства пружиной Рпруж. выбиралось из условия неподвижности при подъеме тракториста в кабину и отклонения при встрече со случайным препятствием.

Результаты экспериментальных исследований, анализ отечественной и зарубежной патентной литературы позволили разработать к системам жидкостного охлаждения дополнительные технические требования. Основное из них - требование о том, чтобы устройство блокировало выходной канал заливной горловины в случае снятия крышки при избыточном давлении в радиаторе р = 0,1 МПа и температуре жидкости Т=110°С и в то же время сохранялась возможность сброса пара в безопасное место. Это требование реализовано нами в 3-х технических решениях, на 2 из которых получены авторские свидетельства (N1178916 от 05.03.84 и N1206453 от 23.01.86).

На заключительном этапе испытания противоожоговых устройств были продолжены на системе водяного охлаждения двигателя СМД-72, установленном на полигоне Харьковского завода дизельных двигате-

лей. Испытывались и измерялись показатели: герметичность, потери жидкости через паровую трубку, продолжительность заливки, потери (выброс) через заливную горловину при снятии крышки без предварительного сброса давления, продолжительность снижения температуры перегретой жидкости со 110° С до 100° С и др. (рис.18,19).

Рис. 18(а).Противоожоговое устройство (Вариант 1) - крышка закрыта

Рис. 18 (б)- крышка снята, горловина заблокирована.

Результаты испытаний таковы: продолжительность заливки радиатора с 1-м устройством не изменилась по сравнению с серийным вариантом, а со 2-м возросла в 2,1 раза, что можно объяснить возросшим сопротивлением; нарушения герметичности не отмечено ни на одном образце; время остывания жидкости составило 426, 98 и 137 с на серийном, 1-м и 2-м вариантах устройств соответственно.

При снятии крышки без сброса давления при Т= 110° С потери жидкости в результате выброса из горловины составляют на серийном радиаторе 17,5 л, высота выброса 4..5 м.

^ ЬшкгоШШМТ!

Потери жидкости на 1-м устройстве через дополнительный кран составляют 0,67 л, выброс через горловину отсутствовал. Наибольшей эффективностью обладает 2-ой вариант: выброс через горловину при снятии крышки с перегретого радиатора полностью отсутствовал, а потери жидкости через сливную трубку соответствовали аналогичным потерям серийного образца и не превышали 0,13 л.

6 главе б "ПОВЫШЕНИЕ ШУМОВОЙ И ВИБРАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МЕХАНИЗАТОРОВ" (на примере зерноуборочных комбайнов Красноярского завода) помещена методология поэлементного выявления основных источников шума и звуковой вибрации, расчетная оценка суммарных УЗД в кабине по известным УЗД каждого источника в октавных полосах частот, рассмотрен вопрос распространения упругих волн по конструкции машины и обоснованы пути снижения акустической и вибрационной нагруженности механизаторов.

Уровни звуковой вибрации и УЗД, генерируемые рабочими органами зерноуборочных комбайнов Красноярского завода, имеют широкополосный спектр и превышают установленные санитарными правилами нормативные значения. Разработана и внедрена на заводах с.-х. машиностроения установка для поэлементного исследования источников шума и вибрации машин, которая позволила получить спектральные характеристики звуковой вибрации каждого в отдельности рабочего органа как на его опорах, так и на площадке комбайна и выявить основные источники (а.с. N4050038).

Экспериментально определена динамика погонного затухания звуковых вибраций в конструкции зерноуборочного комбайна в функции частот. Установлено, что остов комбайна абсолютно прозрачен (не оказывает сопротивления распространению низкочастотных звуковых волн) в диапазоне частот 0.. 31,5 Гц, поэтому на площадку звуковая вибрация с опор передается практически полностью. С увеличением частоты наблюдается рост погонного затухания звуковых вибраций, и на частотах

выше 250 Гц оно достигает 15-17 дБ/м. Достаточно большие значения затухания звуковых вибраций на высоких частотах связаны с ростом коэффициента отражения упругих волн от неоднородности конструкции.

Выявлены рабочие органы комбайна, которые являются основными источниками шума (рис. 20).

Проведен расчет параметров виброизоляторов и экспериментально определены упруго-диссипативные и амплитудно-частотные характеристики виброизолированной кабины.

Анализ УЗД показал, что в низкочастотной области спектра 31,5-250 Гц шум в кабине комбайна определяется только структурной составляющей. В полосе частот свыше 250 до 2000 Гц УЗД обеих составляющих близки между собой, а на более высоких частотах доминирующей является воздушная составляющая (рис. 21).

В процессе акустических исследований проанализирована эффективность снижения воздушной составляющей в кабине путем нанесения на внутренние поверхности задней панели и крыши битумной мастики с динамическим модулем упругости Е=103 н/см2 и толщиной Ь = 2 мм, а также звукопоглощающего материала полиуретана толщиной Ь = 10 мм. Установлено, что после акустической обработки кабины УЗД снизились на 5-12 дБ в высокочастотной части спектра 1000-8000 Гц.

я.з а

Рис. 20. УЗД основных источников шума комбайна Результаты исследования и разработанные на их основе технические решения опробованы и внедрены в новые конструкции зерноуборочных

машин Красноярского комбайнового завода, виброакустические характеристики рабочих мест которых на протяжении последних 20 лет остаются лучшими из отечественных и зарубежных самоходных с.-х. машин и соответствуют по уровню звука 80 дБ А.

Рис. 21. Состав шума в кабине комбайна СКД-6

1-суммарный шум (возд.+структ.) жесткое крепление;

2-воздушная составляющая (кабина вывешена над площадкой).

лз $оо /аво гам моо мое В главе 7

Частота Гц "ОБОСНОВАНИЕ

ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДСТВ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ ЧМ СИСТЕМЫ" приводятся результаты расчета экономической эффективности в виде снижения материального ущерба от травматизма при внедрении в производство новых технических решений, а также рациональное распределение средств, направленных на повышение эффективности функционирования ЧМ систем.

Внедрение новой системы управления пуском ДВС трактора позволит ежегодно получать экономический эффект за счет снижения ущерба от производственного травматизма на сумму не менее Эм = 22,46 млн. новых деноминированных руб/год.

Установлено, что наиболее восприимчивыми к экономическому воздействию являются средства труда. Затраты на повышение технического уровня безопасности машин, если при разработке последних учитывается человеческий фактор (вероятность совершения механизатором ошибочного действия и работа с машиной на основе принципа минимализа-ции энергетических трат), сравнительно быстро и достаточно эффективно сказываются на снижении ущерба от травматизма и заболеваемости механизаторов.

Затраты на снижение риска травмирования механизаторов за счет повышения уровня безопасности средств труда в 6-8 раз ниже, чем затраты на достижение этого же результата за счет повышения надежности производственной деятельности механизаторов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты выполненных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Существующая система разработки, испытаний и эксплуатации с.-х. техники и технологий для механизированного производства и послеуборочной обработки продукции растениеводства не в полной мере отвечает современным требованиям охраны труда. Уровень риска травмирования трактористов-машинистов (механизаторов) с.-х. производства зависит от типа обслуживаемых средств механизации и колеблется от Q„eT=0,27*10"4 до 10.10"4 с летальным исходом и QBp.= 6*10"4 до 3,б*10"2 с временной потерей трудоспособности. Средневзвешенная величина тяжести травмирования - 25 дн. Риск травмирования механизаторов в 3,4 раза выше, чем в среднем по АПК.

2. Высокие показатели травмирования механизаторов отражают специфику их профессиональной деятельности, протекающей в условиях постоянно меняющихся параметров производственной среды, что для большинства промышленных производств считается серьезным технологическим нарушением. Возникающее рассогласование между отдельными элементами производственного процесса и резко возрастающее при этом число технических и технологических отказов компенсируются не адаптационными возможностями средств производства к естественным колебаниям производственной среды и предметов труда, а преимущественно дополнительными физическими и психологическими тратами механизаторов.

3.Серийные инженерно-технические устройства, такие, как защитные кабины, система блокировки пуска двигателя, ТСУ прицепных машин, ограждения механических приводов рабочих органов, устройства доступа механизатора на рабочее место, узлы крепления шаровых опор механизма гидроподъема платформы тракторных прицепов, системы водяного охлаждения ДВС и другие, призванные предотвратить 60% производственного травматизма механизаторов с летальным исходом, имеют низкую эксплуатационную надежность 0,19-0,6 и не выполняют своих защитных функций. Их проектирование ведется без должного учета человеческого фактора - возможности отключения или демонтажа пользователями при частых технических отказах или технологических сбоях. Так, из-за низкого технического уровня карданных передач (стандартизированная продолжительность работы на отказ 500 часов) уже к третьем году эксплуатации более 50% МТА работают в хозяйствах без защитных кожухов ВОМ, что приводит к гибели более 68 человек ежегодно.

4. Испытания новой с.-х. техники на МИС ограничиваются лишь методом осмотра средств защиты от травматизма. Количественной оценки показателей наработки на отказ данных средств в действующих стан-

дартах не предусматривается. Прочность кабин, устанавливаемых на энергонасыщенные тракторы типа К-701 и Т-150К, до настоящего времени не соответствуют требованиям стандарта. Разработанные на основе выявленных закономерностей между конструктивным исполнением основных узлов и механизмов с.-х. машин и показателями травматизма методики и стендовое оборудование для проведения количественной оценки их безопасности позволяют еще до постановки техники на серийное производство выявлять и устранять конструктивные недостатки, которые в последующем становятся одними из основных причин травматизма механизаторов. В частности, разработаны и внедрены в с.-х. отрасль стендовое оборудование и автоматизированная система испытаний прочности кабин, позволившие осуществлять независимый от потребителя входной контроль уровня безопасности и разрабатывать организационно-технические мероприятия по повышению эксплуатационной надежности защитных конструкций.

5. Анализ динамики травмирования механизаторов за период с 1959 по 1996 годы в разрезе непрерывного стажа работы позволил установить, что наибольший удельный вес травм с летальным исходом в каждом исследованном году приходится на первую стажевую группу (до 5 лет).С ростом продолжительности непрерывного стажа работы наблюдается перераспределение удельного веса (частости) травмирования в стажевых группах. Так,, за период с 1959 по 1996 год удельный вес травмированных механизаторов в первой стажевой группе снизился с 0,67 до 0,267. Устойчивой остается частость травмированных механизаторов во 2-ой стажевой группе (св.5-10лет) - 0,188. Выявленная закономерность положена в основу методики количественной оценки качества подготовки по охране труда механизаторских кадров для с.-х. производства.

6. Установлено, что травмоопасность колесных тракторов, на которых преимущественно работают трактористы 1-го и 2-го класса, в 3,4 раза выше гусеничных, чем и объясняется более высокий уровень риска травмирования трактористов 2-го (3,55.10"4) и 1-го (7,89*10"') классов по сравнению с риском травмирования трактористов 3-го (3,22*10"4) класса, работающих на гусеничных тракторах. Из этого следует, что уровень подготовки по охране труда механизаторов для работы на колесных тракторах не соответствует уровню их потенциальной опасности.

7. Разработанный с общих позиций теории вероятности метод интегральной оценки позволяет оценить достигнутый уровень риска травмирования механизаторов в процессе производства и обосновать качественные показатели элементов ЧМ системы, при которых они обеспечивают при совместном функционировании минимальный экономически достижимый риск травмирования при производственном контакте со средством механизации или его составной частью (узлом, механизмом). Эта величина составляет не более 0,25* 10"4.

8. Теоретическое обоснование механизма реализации производственных опасностей в травмы и результаты моделирования ЧМС позволили сформулировать технические требования к новым средствам безопасности:

- технологические и защитные функции в устройствах должны выполняться одними и теми же узлами конструкции, соединенными между собой так, что исключение из цепочки любого из них автоматически приводит к отключению от узла источника энергии или вызывает остановку машины;

- в качестве управляющих звеньев предложено использовать звенья, которые в прежних травмоопасных конструкциях являлись органами управления - регуляторами подключения к системе энергии.

9. Результаты испытаний показали, что разработанные на новых принципах технические средства безопасности, учитывающие взаимное влияние элементов ЧМ системы друг на друга, позволяют снизить риск травмирования механизаторов в 10 раз. Новизна технических решений подтверждена б авторскими свидетельствами и 2 патентами России.

10. Уровни звука в кабинах самоходных с.-х. машин превышают допустимые Значения на 8-10 дБ А. Существующие методы оценки источников шума и вибрации не позволяют получать спектральные характеристики шума и звуковой вибрации каждого в отдельности рабочего органа непосредственно в месте его расположения на машине и однозначно оценивать его вклад в формирование акустической и вибрационной нагрузки на оператора, находящегося в кабине. Разработано и внедрено в отрасль с.-х. машиностроения устройство (а.с. N405038), позволяющее решить эту задачу.

11. Предложенный на основе спектральных характеристик вибрации и шума, генерируемых каждым в отдельности рабочим органом в кабине, метод позволяет осуществить оценку (прогноз) ожидаемых значений уровней вибрации и шума при совместной работе анализируемых источников. Расхождение между экспериментальными значениями уровней, измеренными в кабине при совместном прокручивании рабочих органов, и суммарными расчетными значениями, полученными путем энергетического суммирования уровней в кабине от каждого рабочего органа, не превышает в октавных полосах частот от 1 до 3 дБ.

12. Установлено, что основные источники звуковой вибрации и шума в кабине расположены в интервале между линией А, которая соответствует максимальным уровням, и линией В, расположенной на 10 дБ ниже линии А. Основными источниками вибрации в октавной полосе частот 31,5 Гц являются двигатель, И-ой молотильный барабан и поло-вонабиватель, а источниками шума в этой же полосе частот - двигатель, 1-й молотильный барабан, режущий аппарат, вентилятор и колосовой шнек с элеватором.

13. Доказано,что на низких частотах от 2 до 250 Гц колебательная энергия от рабочих органов передается по остову комбайна на площадку кабины полностью. С ростом частоты на площадке кабины отмечается снижение величины вибрационного сигнала от рабочих органов, достигающее 15-20 дБ, что свидетельствует о возрастании демпфирующих свойств конструкции комбайна на средних и высоких частотах.

14. Установлено, что звукоизолирующая способность серийной кабины комбайна не превышает 10 дБ. В диапазоне частот 31,5-250 Гц шум в кабинах комбайнов полностью определяется структурной составляющей (звуковой вибрацией), распространяющейся от рабочих органов в кабину по конструкции машины. В области частот 250- 2000 Гц удельные веса структурной и воздушной составляющих в кабине примерно одинаковы, а на частотах свыше 2000 Гц преобладает воздушная составляющая. Это позволяет выбирать оптимальные пути снижения шума в кабине в соответствующих звуковых диапазонах.

15. Доказано, что наиболее эффективным путем снижения шума в области частот 31,5 - 125 Гц является применение комбинированных резино-металлических виброизоляторов с частотой собственных колебаний в .вертикальном направлении, равной ^=7 Гц , установленных так, что центр жесткости виброизолированной системы в горизонтальной плоскости проходит через центр масс кабины. При этом достигается снижение уровней вибрации на полу и сидении оператора на 14-30 дБ в нормируемом звуковом диапазоне, а снижение шума - на 7-9 дБ. Дополнительная обработка панелей кабины фольгоизолом в сочетании с полиуретаном и перфорированным картоном повышает звукоизолирующую способность кабин с ^=10 дБ до 25 дБ и снижает УЗ в кабинах зерноуборочных комбайнов СКД-6 "Енисей" и "Кедр" до 78 дБ А. Результаты по виброакустической защите механизаторов внедрены в производство Красноярского комбайнового завода, ГСКБ по машинам для хлопководства (г. Ташкент) и ГСКБ по кукурузоуборочным комбайнам (г. Херсон).

16. Для снижения риска травмирования механизаторов в процессе исследований разработаны и внедрены в с.-х. производство более 20 нормативных документов по охране труда. В их числе 11 государственных и отраслевых стандартов, 5 Правил и 3 сборника типовых инструкций по охране труда, Регламент безопасного ведения работ в растениеводстве для фермерских (крестьянских) хозяйств.

ВЫПОЛНЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЗВОЛЯЮТ РЕКОМЕНДОВАТЬ:

1. Организовать на базе ВНИИОТ Минсельхозпрода РФ службу по оценке уровня риска травмирования механизаторов мобильной с.-х. техникой, поставляемой в АПК российскими и зарубежными товаропроизводителями, и подготовке заключений с прогнозными материалами по

ожидаемому экономическому ущербу от травматизма в условиях эксплуатации ее в хозяйствах России.

2.Учитывая ожидаемое вынужденное 1,5 кратное увеличение срока службы в хозяйствах мобильной с.-х. техники, особенно. тракторов, и отмечая выявленное в ходе исследований снижение эксплуатационных характеристик основных инженерно-технических средств защиты, направить Департаменту Мехэнерго Минсельхозпрода РФ предложение об организации на базе ремонтных предприятий отрасли производство и замену в период капитального ремонта устаревших кабин (каркасов), электрических систем блокировки пуска двигателей, средств доступа на рабочее место, автоматических сцепных устройств (С.-П.ГАУ) и полуавтоматических ТСУ(ВНИИОТ), узлов крепления шаровых опор механизма опрокидывания тракторных прицепов, что позволит кардинально, не менее чем в 10 раз, снизить травматизм с летальным исходом среди механизаторов.

3. Рекомендовать государственной и отраслевой службам охраны труда использовать в своей работе разработанную нами методику количественной оценки качества подготовки механизаторов по охране труда, позволяющую на основе статистических данных получать объективную информацию о динамике этой работы в различных экономических регионах страны.

4. Материалы, содержащие принципы проведения интегральной оценки безопасности ЧМ системы при различных уровнях ее элементов, а также разработки исходных требований безопасности к конструкции узлов и технических систем с.-х. техники, позволяющие автоматически устранять в процессе эксплуатации потенциально опасные травматические ситуации, приводящие к травмированию механизаторов со смертельным исходом, направить в конструкторские организации отрасли с.-х. машиностроения для использования при разработке техники нового поколения, а также в вузы, осуществляющие подготовку специалистов по профилю конструирования с.-х. техники.

5. Разработать комплекс учебно-практических программ по охране труда, предусматривающих подготовку трактористов-машинистов для АПП, на специальных тренажерах - рабочих местах тракторов и самоходных с.-х. машин, позволяющих с помощью компьютерных программ имитировать наиболее типичные условия, при которых возникают травмоопасные ситуации, и одновременно передавать обучающимся информацию о последствиях неправильно принятых решений в виде статистических данных о травматизме - и тем самым приобретать и закреплять навыки оптимального поведения в аварийных ситуациях, еще до момента вхождения в производственную обстановку.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ

РАБОТЫ

1. Олянич Ю.Д. Ершов Е.А. Трахтенбройт М.А. Тимощенко В.Н. Вла-сенко В.М. Условия труда механизаторов сельскохозяйственных машин.-Ж. Тракторы и сельхозмашины, N 1, 1973.

2. Олянич Ю.Д., Тимощенко В.Н., Власенко В.М. К вопросу снижения шума и вибрации в кабинах зерноуборочных комбайнов.- Ж. Тракторы и сельхозмашины, N 8, 1973.

3. Олянич Ю.Д.,Тимощенко В.Н., Власенко В.М. Тез.докЛ., Всесоюзный науч.технич. семинар:"Методы и результаты исследований условий труда на тракторах и с.-х. машинах".- г. Минск 13 июня 1973 г.

4. Олянич Ю.Д., Ершов В.А. К вопросу уменьшения колебаний зерноуборочных комбайнов / Тез. докл., науч.техн. семинар:"Методы и результаты исследований условий труда на тракторах и с.-х. машинах".- г. Минск, 13-15 июня 1973.

5. Олянич Ю.Д. Разработка рекомендаций по средствам пассивной шумоизоляции кабин. Научно-технический отчет по теме 27-73:(5602).- ВИСХОМ, М., 1973.

6. Олянич Ю.Д. Анализ путей снижения шума в кабине зерноуборочного комбайна/Сбор, статей РИСХМ "Динамика узлов и агрегатов с.-х. машин".- Ростов на Дону, 1974 г.

7. Олянич Ю.Д. Определение величины разбалансировки молотильного устройства пожнивными остатками и ее влияние на вибрацию рабочего места оператора/Теоретические и экспериментальные исследования рабочих органов с.-х. машин. Труды ВИСХОМ. вып.78, 1974.

8. Олянич Ю.Д.,Трахтенбройт М.А., Власенко В.М. Исследование вибраций и шума с.-х. машин, методы борьбы с ними и конструктивные мероприятия по их уменьшению. Научно-технический отчет по теме 79-71: (5607).- ВИСХОМ, М„ 1974.

9. Олянич Ю.Д. и др. Звукоизолирующие и теплоизолирующие материалы, рекомендуемые для применения в кабинах тракторов и с.-х. машин. Справочный альбом.- М. ОНТИ НАТИ, 1974.

10. Олянич Ю.Д.,Трахтенбройт М.А. Расчет системы виброизоляции зерноочистительной машины ЗАВ-10.30000,- Ж. Тракторы и сельхозмашины, N 9, 1975. •

11. Олянич Ю.Д.,Комаров С.А. Исследование источников и перспективы снижения шума стационарных зерноочистительных агрегатов/Сб. научных трудов "Исследование и улучшение условий труда в с.-х. производстве".- Каунас, ЛСХА, 1977 г.

12. Олянич Ю.Д. Требования безопасности к стационарным зерноочистительным агрегатам: ОНТИ ВНИИОТСХ,1977 г.

13. Олянич Ю.Д.,Барастов Л.П. Снижение шума в кабине трактора ДТ-75С средствами вибродемпфирования,звукоизоляции, звукопоглощения,- Ж. Тракторы и сельхозмашины, N 4, 1978.

14. Олянич Ю.Д. Снижение шума и вибрации на гусеничных тракторах класса Зтс тяги. Депонированная рукопись N 51-77.- Деп. во ВНИ-ИТЭИСХ Р.Ж.Эк. и орг. с.-х. производства N 4, 1978, стр 65, (Справка N598).

15. Олянич Ю.Д. Уменьшение шума в кабинах с.-х. машин. Депонированная рукопись N 51-77.- Деп. во ВНИИТЭИСХ в сб.Актуальные вопросы охраны труда в с.-х. Р.Ж. N 4, 1978, стр.66 (Справка N629).

16. Олянич Ю.Д. О снижении шума и звуковой вибрации в кабине трактора ДТ-75 на стадии капитального ремонта. Депонированная рукопись N 51-77,- Деп. во ВНИИТЭИСХ /в сб. Актуальные вопросы охраны труда в с.-х. Р.Ж. N 4, 1978, стр. 6 (Справка N606).

17. A.c. N 880333 СССР от 14 июля 1981 года. Способ уборки кор-неплодов/Олянич Ю.Д.

18. Олянич Ю.Д. Механизированная очистка головок корней сахарной свеклы.- Орловский ЦНТИ л-N 260-80 УДК 631.3:635. 11.

19. Олянич Ю.Д. Насадка для формирования кагатов сахарной свеклы.- Орловский ЦНТИ л-N 27-80.

20. Олянич Ю.Д. Результаты сравнительной оценки безопасности труда при производстве сахарной свеклы по производственной и индустриальной технологиям / В сб. науч. тр. "Вопросы теории и практики охраны труда в с.-х".- вып. 1, ВНИИОТСХ, Орел, 1979.

21. ССБТ ГОСТ 12.2.002 Техника сельскохозяйственная. Методы оценки безопасности.- Госстандарт СССР, М. 1980.- Олянич Ю.Д. в составе авторского коллектива.

22. ССБТ ГОСТ 12.2.019 Тракторы и машины самоходные с.-х. Общие требования безопасности.- Госстандарт СССР, М. 1979.- Олянич Ю.Д. в составе авторского коллектива.

23. Олянич Ю.Д. Пути снижения затрат ручного труда и травматизма на доочистке сахарной свеклы /Тез. докладов на Всесоюз. на-уч.техн. конференции "Перспективы развития техники для возделывания и уборки сахарной свеклы и кукурузы на зерно",- Харьков, Укр.НИСХОМ, 1981.

24. ССБТ. ОСТ 46.3.1.108- 81 Обработка почвы и посев зерновых культу р. Требования безопасности /Олянич Ю.Д.,Уколов В.А.- М., Аг-ропромиздат, 1986.

25. ССБТ. ОСТ 46.3.1.109- 81 Уборка зерновых и зернобобовых культур.Требования безопасности/Олянич Ю.Д., Гальянов И.В. - Аг-ропромиздат, 1986.

26. ССБТ. ОСТ 46.3.1.110- 81 Послеуборочная обработка зерна. Требования безопасности/Олянич Ю.Д., Халин Е.В. - Агропромиздат, 1986.

27. ССБТ. OCT 46.3i'1.111- 81 Возделывание, уборка и послеуборочная обработка картофеля,- Требования безопасности /Олянич Ю.Д., Уколов В.А. - Агропромиздат, 1986.

28. ССБТ. ОСТ 46.3.1.112- 81 Возделывание, уборка сахарной свеклы. Требования безопасности/Олянич Ю.Д., Уколов В.А. - Агропромиздат, 1986.

29. ССБТ. ОСТ 46.3.3.116-81 Перегон с.-х. техники по дорогам. Требования безопасности/Олянич Ю.Д.,Ватутин А.И. - М.,Агропромиздат, 1986.

30. A.C.N1049298 СССР Подножка транспортного средства/ Олянич Ю.Д.

31. Рекомендации по профилактике травматизма по техническим причинам при производстве зерна и кормов/Под редакцией Олянича Ю.Д. - ВНИИОТ Агропрома СССР, Орел, 1987.

32. Правила безопасности при производстве и послеуборочной обработке продукции растениеводства/Олянич Ю.Д.- М.,Агропромиздат, 1987.

33. Правила безопасности при проведении ремонта машин и оборудования на предприятиях Госагропрома СССР/Олянич Ю.Д.' - М.,Агропромиздат, 1987.

34. Олянич Ю.Д. Использование тяжелых колесных тракторов со спаренными колесами для трамбовки сенажа и силоса,- ЦНТИ,инфр. лист N 257-87.

35. Олянич Ю.Д., Пыталев A.B. Сборник типовых инструкций по охране труда по основным видам работ и профессиям в растениеводстве.- Орел, ВНИИОТ, 1994.

36. Разработать и внедрить "АСУ-испытания"прочности защитных кабин с.-х. тракторов статической нагрузкой. Отчет НИР по заданию 02.02,- ВНИИОТ,1993, Научный руководитель, к.т.н. Олянич Ю.Д., 91 с.

37. Олянич Ю.Д. Учит ли чужой опыт? Вестник охраны труда, ВНИИОТ, Орел, 1993, N1-2.

38. Олянич Ю.Д. Рекомендации по предупреждению травматизма при производстве продукции в крестьянских (фермерских) хозяйствах.-ВНИИОТ, Орел 1994.

39. Олянич Ю.Д.,Пантюхин А.И. Сборник типовых инструкций по охране труда при ремонте и техническом обслуживании с.-х. техники в условиях хозяйств .- ВНИИОТ,Орел. 1994, 180 с.

40. Олянич Ю.Д. и др. Правила по охране труда при производстве продукции растениеводства.- ВНИИОТ,Орел, 1994, 143 с.

41. Олянич Ю.Д.и др. Сборник инструкций по охране труда для работников ТЭЦ сахарных заводов,- ВНИИОТ, Орел, 1992, 154 с.

42. Олянич Ю.Д. Расчет величины отказа элементов биомашинных систем ЧМС в растениеводстве и пути повышения технической безопасности тракторов. Охрана труда и здоровья работников агропромышлен-

ного производства России /Сб.науч.тр. ВНИИОТ - Орел: ВНИИОТ, 1993.-С.10-18.

43. Оляни" Ю.Д. О механизме формирования производственных опасностей в растениеводстве и путях их реализации в травмы. /Сб. науч. тр. ВНИИОТ - Орел:ВНИИОТ, 1996,- С.28-38.

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

45. Олянич Ю.Д., Пыталев A.B. Исследование причин опрокидывания гусеничных тракторов при буксировке грузов. Охрана труда и здоровья работников АПП России /Сб. науч. тр. ВНИИОТ - Орел: 1993,- С. 19-26.

46. Олянич Ю.Д., Пантюхин А.И. Исследование причин аварийного опускания платформ тракторных прицепов. Охрана труда и здоровья работников АПП России /Сб.науч.тр. ВНИИОТ - Орел: ВНИИОТ,1993. -С.27-32.

47. Олянич Ю.Д., Ватутин А.И., Логвинов B.C. К вопросу повышения • безопасности труда на колесных тракторах. Охрана труда в сельском хозяйстве. Безопасность труда в растениеводстве /Сб.науч.тр., вып.1У, ВНИИОТСХ-Орел:ВНИИОТСХ, 1982. - С.41-45.

48. Олянич Ю.Д., Ватутин А.И. Исследование безопасности движения колесных тракторов и самоходных комбайнов. Охрана труда в сельском хозяйстве /Сб. науч. тр.ВНИИОТСХ - Орел:ВНИИОТСХ, 1981-С. 16-25.

49. Олянич Ю.Д. Повышение безопасности технического обслуживания систем жидкостного охлаждения ДВС. Безопасность с.-х. техники /Сб. науч. тр. ВНИИОТСХ - Орел:ВНИИОТСХ, 1985-С.З-11.

50. Олянич Ю.Д., Пыталев A.B. Тенденция развития системы пуска основного двигателя тракторов и самоходных комбайнов и средств защиты от наездов /Сб. науч. тр. ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ,1996. - С. 63-76.

51. Олянич Ю.Д. Что дает потребителю эксплуатация тракторов с защитными кабинами. Вестник охраны труда /Вып.1 ВНИИОТ-Орел: ВНИИОТ, 1992, - С.5-10.

52. Олянич Ю.Д., Пыталев A.B. Защитный кожух карданного вала. Вестник охраны труда / Вып.4,ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ,1992,- С.7-10.

53. Олянич Ю.Д.,Пыталев A.B. Предотвращение травматизма при обслуживании агрегатов типа ЗАВ и КЗС. Вестник охраны труда/Вып. 1-2,ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ,1993,- С.21-23.

54. Олянич Ю.Д. Безопасность при работе на тракторах и машинно-тракторных агрегатах. Вестник охраны труда /Вып. 3-4,ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ,1993,- С.26-35.

55. Олянич Ю.Д. Безопасность труда в растениеводстве. Вестник охраны труда /Вып. 1,ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ, 1994,С. 15-18.

56. Олянич Ю.Д. Безопасность при послеуборочной обработке зерна. Вестник охраны труда /Вып. 1-2,ВНИИОТ-Орел:ВНИИОТ, 1995,- С.3-7.

57. A.c. N1207817 Тягово-сцепное устройство транспортного средства/ Олянич Ю.Д., Гончаров Ю.Ф.,Бутырин Ф.В. /. - 1985.

58. A.c. N1178916 Радиатор двигателя внутреннего сгорания /Олянич Ю.Д., Сафонов A.A. // Бюл.изобр. - 1986.

59. A.c. N405038 Установка для выявления источников шума и вибрации /Олянич Ю.Д. и др.// Бюл.изобр. - 1973.

60. A.c. N880333 Способ уборки корнеплодов/Олянич Ю.Д. // Бюл. изобр.- 1981.

61. A.c. N1206453 Радиатор жидкостной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания/Олянич Ю.Д., Гончаров Ю.Ф., Сафонов A.A.// Бюл.изобр. - 1986. - N3.

62. Патент РФ Система пуска основного двигателя самоходного энергетического средства /Олянич Ю.Д., 11антюхин А.И., Пыталев A.B.// 1997.

63. Патент РФ Система управления приводом заднего вала отбора мощности с планетарным редуктором самоходного энергетического средства/Олянич Ю.Д., Пантюхин А.И., Пыталев A.B.// 1997.

64. Требования безопасности к стационарным зерноочистительным агрегатам (специальные требования безопасности и гигиены труда)/ Ю.Д. Олянич, В.Г.Уколов. - Орел, 1977. - 30 с.

65. Шкрабак B.C., Олянич Ю.Д. Прогностическая оценка состояния биотехнической системы в растениеводстве и пути повышения ее без-опасности//Сб.науч.тр. Травматизм и пожары в АПК и пути их снижения. - С.П.-ГАУ, 1997, С. 59-67.

Олянич Юрий Деоми^ович

СНИЖЕНИЕ РИСКА ТРАВМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗАТОРОВ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ

Набрано и сверстано на компьютере ВНИИОТ. Набор Олянича Ю.Д. Верстка и правка Токарь Н.В. Корректор Власова Л.А. Технический редактор Коренева Л.К.

Отпечатано на ротапринте ВНИИОТ.

Подписано в печать 1998 г. Формат 60x84 1/16

Объем 2 п.л. Тираж 100 экз. Заказ N30

302016, г. Орел, ул. Комсомольская, 127