автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Снижение травматизма операторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов за счет противоопрокидывающих устройств

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ травматизма механизаторов при выполнении работ по производству чая и субтропических культур в связи с условиями и спецификой горного земледелия

1.2. Анализ причин травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов,используемых при производстве чая и субтропических культур в связи с уровнем механизации

1.3. Анализ выполненных исследований по профилактике травматизма механизаторов машинно-тракторных агрегатов, занятых на производстве чая и субтропических культур

1.4. Анализ инженерно-технических методов и средств обеспечения безопасности механизаторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов

1.5. Цель и задачи исследований

1.6. Выводы

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕН® ТРАВМАТИЗМА НА МОБИЛЬНЫХ СРЕДСТВАХ МЕХАНИЗАЩИ РАБОТ ПО

ПРОИЗВОДСТВУ ЧАЯ И СУБТРОПИЧЕСКИХ КУЛЬТУР.

2.1. Теоретический анализ взаимосвязи между опрокидыва-.нием тракторных агрегатов и травматизмом

2.2. Теоретическое обоснование положений прогноза показателей травматизма в сельскохозяйственных предприятиях

2.3. Обоснование прогноза летального травматизма.

2.4. Обоснование инженерно-технических методов и средств механизации работ по производству чая и субтропических культур

2.5. Выводы

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

3.1. Программа и общая методика исследований

3.2. Частная методика анализа уровня и причин травматизма механизаторов МТА при выполнении работ по производству чая и субтропических культур

3.3. Частная методика анализа эффективности исследованных мероприятий по профилактике травматизма механизаторов МТА, используемых в горном земледелии

3.4. Частная методика обоснования инженерно-технических методов и средств профилактики травматизма механизаторов при выполнении работ по производству чая и субтропических культур

3.5. Методика экспериментальных исследований

3.6. Экспериментальные установки

3.6.1. Описание разработанной схемы и принципа действия противоопрокидывающего устройства мобильных сельскохозяйственных агрегатов

3.6.2. Усовершенствованное устройство для предотвращения опрокидывания в продольной и поперечной плоскостях

3.6.3. Усовершенствованное устройство для предотвращения опрокидавания в любом направлении

3.6.4. Лабораторный стенд для экспериментальных исследований

3.7. Выводы

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК ПО ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ МОБИЛЬНЫХ СРВДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЧАЯ И СУБТРОПИЧЕСКИХ КУЛЬТУР И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Экспериментальная реализация разработанных инженерно-технических средств безопасности мобильных сельскохозяйственных агрегатов

4.2. Результаты экспериментальных исследований агрегатов с разработанными средствами предотвращения опрокидывания

4.3. Результаты экспериментальных исследований устойчивости движения мобильного агрегата с разработанными средствами предотвращения опрокидывания на склоне . IS

4.3.1. Оптимизация параметров по скорости затухания переходных процессов

4.4. Погрешности измерений

4.5. Выводы

5. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

5.1. Внедрение результатов исследований

5.2. Технико-экономическая эффективность

5.3. Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОЛУ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Технические средства механизации горного земледелия представляют собой все еще становлящееся поколение современных образцов мирового сельскохозяйственного машиностроения. Нетрадиционные для сельскохозяйственных машин горные условия взаимодействия с обрабатываемой средой и опорной поверхностью и традиционные, все возрастающие требования по уменьшению энергетических затрат, повышению производительности, маневренности, безопасности и качеству выполненных технологических операций обусловливают необходимость гармоничного сочетания в них качественно новых признаков и свойств.

Будущее машин для горного земледелия непременно связано с самой совершенной, современной или новой теориями движения систем. Особенности условий работы приводят к необходимости усовершенствования мобильных средств механизации противоопрокидывающи-мися устройствами, а также развития и разработки соответствующих разделов теории движения машин, теории управления движением, теории устойчивости движения и эргономики.

Сельскохозяйственные машины относятся к классу сложнейших мобильных технических средств, совершающих рабочие движения, в основном, в почти переходных режимах. Поэтому одинаково важными являются изучение как динамики движения, так и динамики процессов, происходящих при взаимодействии структурных составляющих агрегатов. Из всех апробированных видов движителей для машин горного земледелия к настоящему времени предпочтительными стаж колесные движители.

Машины для горного земледелия должны наилучшим образом сочетать в себе основные эксплуатационные свойства - тяговое усилие на крюке, грузоподъемность, управляемость, устойчивость, проходимость, скорость, надежность и экономичность.

Достижение такого сочетания свойств возможно только с применением методов исследования движения в динамическом аспекте. Приобретение машинами свойств, обеспечивающих мобильность в горных условиях, стало результатом особых их конструктивных выполнений.

Степень устойчивости характеризуется быстротой восстановления агрегатом значений, заданных (назначенных) кинематических и динамических показателей при появлении малых кинематических или силовых возмущений.

В зависимости от технологических требований устойчивые сельскохозяйственные агрегаты будут отвечать точкам или строго определенным областям в решениях уравнений движения. Во временном смысле это означает быстрое возвращение рабочих машин (органов) к технологически назначенной ориентации.

Быстрота возвращения к относительному равновесному состоянию и есть один из показателей упомянутой выше гармоничности сочетания признаков и свойств.

К настоящему моменту для выработки концепции исследования устойчивости движения сельскохозяйственных машинных агрегатов в механическом и технологическом смыслах имеем следующие предпосылки: механике склоноходов и других рабочих машин для механизации горного земледелия, основанная Р.Р.Двали и в последующем развитая под руководством Ш.Я.Кереселидзе; теория устойчивости движения колесных сельскохозяйственных машинных агрегатов, основанная на двухпараметрическую гипотезу неустановившегося увода колес, разработанная Л.В.Гячевым; методы оптимизации динамических процессов в машинах для горного земледелия и возделывания субтропических культур по критериям устойчивости и быстротызатухания колебаний, разработанная Р.М.Махароблидзе.

Изложенное подтверждает, что разработка методов и средств инженерно-технического обеспечения безопасности является актуальным и требует глубокого изучения.

Работы выполнены в соответствии с отраслевыми научно-техническими программами"Охрана труда" на 1996-2000 гг. 0.CI.82 и дог.№ 29280293 Б от 08.01.93 г.

Цель исследования - снижение травматизма операторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов, эксплуатируемых в условиях горного земледелия, за счет инженерно-технических мероприятий, предотвращающих опрокидывание.

Объект исследования - мобильные сельскохозяйственные агрегаты, эксплуатируемые в условиях горного земледелия, и реализуемые с их помощью технологии производства (на примере чая и субтропических культур).

Научную новизну работы составляют: теоретические положения по прогнозированию уровня травматизма механизаторов маиинно-трактор-ных агрегатов, занятых на работах по производству чая и субтропических культур в частности, теоретический анализ взаимосвязи между опрокидыванием тракторных агрегатов и травматизмом, теоретическое обоснование положений прогноза показателей травматизма в сельскохозяйственных предприятиях.

Практическую ценность работы составляют результаты прогноза летального травматизма, обоснованные и разработанные на уровне трех изобретений (а.с.№ 1452740, В 1562207, А& 1659280) инженерно-технические устройства против опрокидывания мобильных с.-х. агрегатов при работе их в условиях гористого рельефа местности.

Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского составаЛСХИ и СЛГАУ (1989.1994 гг.), Литовской СХА (1991 г.), Ленинградского союза специалистов по безопасности жизнедеятельности.

Основные положения по теме диссертации изложены в 7 печатных работах.

На защиту выносятся следующие основные положения:1. Результаты анализа причин опрокидывания мобильных с.-х. агрегатов и связанных с этим летальных травм, их количественные и качественные показатели.

2. Результаты теоретического обоснования инженерно-технических методов и средств безопасности мобильных средств механизации против опрокидывания при работе в условиях горного рельефа местности.

3. Разработанные на уровне мировых образцов устройства безопасности указанных агрегатов против опрокидывания (защищены тремя авторскими свидетельствами.

4. Результаты экспериментальных исследований разработанных устройств безопасности.

5.3. Выводы

1. Основные элементы работы внедрены в учебный процесс и производство (в виде макетного образца).

2. Разработанные внедренные положения обеспечивают существенную эффективность, которая на два порядка превышает затраты на разработки и изготовление.

3. Изложенное позволяет рекомендовать оснащение всех агрегатов, работающих в условиях горного земледелия, предложенными противоопрокидавающими устройствами, несмотря на повышение металлоемкости примерно на 1%.

ОБЩИЕ ВЫВОда И РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы и рекомендации.

1. Детальный травматизм механизаторов мобильных сельскохозяйственных агрегатов, эксплуатируемых в условиях гористого рельефа местности (в частности при производстве чая и субтропических культур) , по причине опрокидывания остается высоким.

2. Известные до настоящего времени методы и средства профилактики травматизма по причине опрокидывания агрегатов оказались малоэффективными.

3. Анализ сути проблемы показал, что наиболее эффективны инженерно-технические методы и средства профилактики травматизма. Однако до настоящего времени они не разработаны.

4. Предложенные автором на уровне изобретений три устройства безопасности мобильных сельскохозяйственных агрегатов предотвращают опрокидывание, а следовательно, и связанные с этим травмы.

5. Экспериментальная проверка базового из названных в предыдущем пункте устройств подтвердила его работоспособность и позволила повысить устойчивость агрегата против опрокидывания на 11% имея резервы для удвоения повышения устойчивости.

6. Результаты испытания устройства на агрегате подтвердили правомерность принципиального направления путей решения проблемы.

7. Результаты исследований дают право рекомендовать оснастить агрегаты, работающие в условиях гористой местности,предложенным автором устройством. При этом затраты на изготовление устройства и оснащение им агрегата на два порядка меньше наносимого одним летальным исходом ущерба.

1. Рекомендации по ведению крестьянских хозяйств // Н.Ф.Вон-даренко, П.М.Писаренко, В.С.Шкрабак и др. Л., 1991.

2. Анализ сельскохозяйственных угодий ГССР по размерам и углам склонов. Тбилиси, ЙКТПЭ, 1984.

3. Кереселидзе Ш.Я., Размадзе Г.Н. Механизация горного лем-леделия и субтропических культур. Тбилиси, Ганатлеба, 1988.-559 с.

4. Махароблидзе P.M. Проблемы и резервы механизации горного земледелия. Тбилиси, 1984.

5. Забахадзе Р.А. Исследование технологического процесса опрыскивания цитрусовых и его механизация в горных ус ловиях. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Сухуми, 1970.

6. Поспелов 10. А. Машины для георазведочных работ в горных условиях.

7. Авакян Б.Б., Мирзоян A.M. Взаимодействие колеса крутосклонного трактора Т-50К с грузом при работе на поперечном склоне // Создание комплекса машин и орудий для механизации горного земледелия. Тбилиси, 1977.- С. 231-242.

8. Адгер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971.

9. Башта Т.М. Гидропривод и гидро автоматик а.- М.: Машиностроение.

10. Василенко П.М., Кузьминский В.Г. К динамике поперечного опрокидывания двухколесного мобильного машинного агрегата. В кн.: Земледельческая механика, т.12. М.: Машиностроение, 1969.- С.92-108.

11. Заводский К.А., Канарев Ф.М. Влияние динамики взаимодействия тракторов с неровностями почвы на его устойчивость. В кн.: Механизация производства зерна в Краснодарском крае.-Сб.трудов / КНИИСХ, 1979, вып.18. С.102-108.

12. Кереселидзе Ш.Я., Гамкрелидзе К.К., Мшвилдадзе О.П., Мелашвили А. А. Поперечная устойчивость четырехколесного трактора с шарнирной опорой переднего моста. Тр.ВНИИгорсельмаш, Тбилиси, 1973, т.1. С.88-93.

13. Колесные тракторы для работы на склонах {/ П.А.Амельчен-ко, И.П.Ксеневич, В.В.Гуськов, А.И.Якубович. -М.: Машиностроение, 1978. 248 с.

14. Львов А.Д. Теория тракторов. Машгиз, М., I960.- 248 с.

15. Панов И.М. Колесный трак^тор для работы на склонах // Тракторы и сельхозмашины. I960, № 9. - С.46.

16. Поспелов Ю.А. Устойчивость трактора. М.: Машиностроение, 1966. 245 с.

17. Коновалов В.Ф. Оценка динамической устойчивости скоростных тракторов. В сб.: Повышение скорости МТА.- М.: БТЙ ГОСН и ТИ, 1962. С.82-92.

18. Мкртчан Д.Г. К вопросу исследования поворотов сельскохозяйственных агрегатов на склонах // Тр.Арм. ШИМЭСХ, 1971, вып.8.- С. 37-45.

19. Сиреканян Р.В., Шахбазян Р.В., Захарян Э.Б. О критерии поперечной динамической устойчивости тракторов // Тракторы и сельхозмашины. 1971. № 2. - С.15-20.

20. Чудаков Д.А. Основы теоретической автоматизации.- М.: Сельхозиздат, 1962. 269 с.

21. Гогишвили М.Г. Механико-технологическая устойчивость движения сельскохозяйственных склоноходов. Сухуми: "Алашара", 1990.

22. Дундуа Г.А. Повышение технологической и механической устойчивости сельскохозяйственного агрегата на склонах. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Сухуми, 1989.

23. Махароблидзе P.M. Проблемы и резервы механизации горного земледелия. Тбилиси, 1984.

24. Закон о кооперации в СССР.

25. Закон о предприятиях в СССР.

26. Закон о крестьянском (фермерском) хозяйстве в РСФСР.

27. Закон об общих началах предпринимательства граждан в СССР.

28. Постановление Верховного Совета СССР от 4.04.1991 г. "О положении дел в сельском хозяйстве и неотложных мерах по подготовке к полевым работам.

29. Постановление Верховного Совета РСФСР "0 неотложных мерах по улучшению положения женщин, семьи, охраны материнства и детства на селе".

30. Основы законодательства Союза ССР и союзных республик о труде. М.: 1970.

31. Безопасность производственных процессов. Справочник / С.В.Белов, В.Н.Бринза, В.С.Винкин и др. М.: Машиностроение, 1985.

32. Охрана труда в сельском хозяйстве. Справочник / В.Н.Михайлов, В.И.Орлов, А.И.Подопригора и др. М.: Агропромиздат, 1988.

33. Методические рекомендации по организации разработки и внедрения системы управления охраной труда на предприятиях.-Казань, ВНИИОТ, 1982.

34. Методические рекомендации по внедрению системы управления безопасного труда в сельскохозяйственных объединениях / Э.Э.Шварц, В.С.Шкрабак, И.Т.Агапов и др.

35. Методические рекомендации по комплексной оценке социально-экономической эффективности мероприятий по улучшению условий и охраны труда. М.: ВБИИОТ ВЦСПС, 1985.

36. Методические указания по определению социально-экономической эффективности улучшения условий и охраны труда в сельском хозяйстве. Орел, ВШИООТех, 1985.

37. Малахов Н.Н. Методы и технические средства обеспечения безопасности углекислотной подкормки растений в теплицах. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн. наук. Л., 1988.

38. Гавриченко А.И. Разработка методов и технических средств охраны труда на основе моделирования пестицидного загрязнения теплиц. Диссертация на соискание ученой степени доктора с.-х. наук. Орел, 1991.

39. Михайлов М.В. Улучшение условий охраны труда операторов сельскохозяйственных машин и обоснованием выбора параметров микроклимата в кабинах и средств его обеспечения. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн.наук. Л., 1991. С.56.

40. Михайлов М.В., Гусева С.В. Микроклимат в кабинах мобильных машин. -Машиностроение, М., 1977.

41. Долгошеев A.M., Михайлов М.В., Трахтенбройт М.А. Направления работ по улучшению условий и безопасности труда на сельхозмашинах.- Тракторы и сельхозмашины, 1988, №11.

42. Балтренас П.Б. Теоретические основы, методы и средства кониологических исследований при обеспыливании воздушной среды в строительной индустрии. Автореферат диссертации на соисканиеученой степени доктора техн. наук. Л., 1989.

43. Дементьев Г.И. "Улучшение охраны труда на молочно-товар-ных фермах путем рационализации режима работы и средств безопасности". Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, JI., 1989.

44. Льянов М.С. Улучшение эксплуатационных свойств колесных тракторов за счет повышения их курсовой устойчивости на склонах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук, Л., 1991.

45. Шкрабак B.C., Казлаускас Г.К. Охрана труда. Учебное пособие для с.-х. вузов. М., В.О.Агропромиздат, 1989.- С.520.

46. Шкрабак B.C. Охрана труда. Учебник для с.-х.техникумов. М., В.О.Агропромиздат, 1990.

47. Луковников А.В., Шкрабак B.C. Охрана труда. Учебник для студентов факультетов электрификации с.-х. вузов. М., В.О. Аг-ропромиздат, 1991.

48. Инженерно-технические средства безопасности серийных и перспективных машинно-тракторных агрегатов в сельском хозяйстве. Рекомендации // В.С.Шкрабак, И.Т.Агапов, Э.Э.Шварц и др. М.: Россельхозиздат, 1985. С. 28.

49. А.С. № 1098857. Устройство для предотвращения опрокидывания мобильной машины / В.С.Шкрабак, Б.И. № , 1988.

50. А.С. ,№ 1073528. Предохранительное устройство для кордан-ного вала. В.С.Шкрабак, В.С.Плотников, А.С.Шкрабак. Бюл.й 6, 15.02.1984.

51. А.С. № 1493846. Предохранительное устройство корданного вала. И.Т.Агапов. Бюл.№ 26. 15.07.1989.

52. А.С. # II68442. Предохранительное устройство для транспортного средства с пневматической тормозной системой. В.С.Шкрабак. Бюл. Ш 37, 23.07.1985.

53. А. С. № 1234244. Предохранительное устройство для транспортного средства. В.С.Шкрабак. Еюл.№ 20, 30.05.86.

54. А.С. № I29I469. Противоскатное устройство транспортного средства. В.С.Шкрабак, В.В.Шкрабак. ЪтЛ 7, 23.02.87 г.

55. А.С. № 1614974. "Предохранительный механизм опрокидывающего устройства грузовой платформы самосвала. В.С.Шкрабак, Д.И.Канашка, дис., В.В.Шкрабак. Бюл. № 47 , 23.12.90.

56. А.С. В 1527034. Ловитель грузоподъёмной платформы. В.С.Шкрабак, Д.И.Канашка, Н.М.Куплевацкий. Бюл.№ 45, 7.12-1989.

57. А.СЛ5339Ю. Предохранительный механизм опрокидывающего устройства кузова самосвала. В.С.Шкрабак, Д.И.Канашка. Бюл. №. I, 7.01.1990.

58. А.С.А! 1229094. Лестница высокорасположенной кабины транспортного средства. В.С.Шкрабак. Бюл.1 17, 7.05.1986.

59. А.С. I 816849. Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства. И.Т.Агапов, В.С.Шкрабак. Бюл. № 12, 30.03.1981.

60. Канашка Д.И. Повышение безопасности операторов транспортных сельскохозяйственных агрегатов за счет ликвидации самопроизвольного опускания грузовых платформ. Диссертация на соискание .ученой степени канд. техн. наук. Л., 1990.- 301 с.

61. Заводский К.А. Повышение безопасности движения колесных тракторов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Краснодар, 1989. 224 с.

62. Поспелов 10.А. Устойчивость трактора.- М.: Машиностроение, 1966. 245 с.

63. Поспелов Ю.А. Машины для горного земледелия и лесоразведения. М.: Машиностроение, 1973. 184 с.

64. Коновалов В.Ф., Кудрявцев Е.Ф. Исследование поперечногоопрокидывания трактора. Тр.Перм.СХИ.- 1963, т.20.- С.27-39.

65. Коновалов В.Ф. 0 причинах опрокидывания тракторов и прицепных систем. В сб.: Повышение рабочих скоростей сельскохозяйственных машин и тракторов. М.: Машгиз, 1963.- С.316-326.

66. Веденяпин Г.В. Методика экспериментального исследования и обработки данных. Москва: Колос, 1973. 199 с.

67. Мельников С.В., Алешкин В.В., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980.- 168 с.

68. Скотников В.А. и др. Основы теории расчета трактора и автомобиля.- М.: Агропромиздат, 1986. 383 с.

69. Гячев А.В. Устойчивость движения сельскохозяйственных машин и агрегатов.- М.: Машиностроение, 1981.- 206 с.

70. Левитский Н.И.- Колебания в механизмах.- М.: Машиностроение, 1974.- 288 с.

71. Маслов Г.С. Расчеты колебаний валов.- М.: Машиностроение, 1968. 271 с.

72. Махароблидзе P.M. Динамика и основы расчета оптимальных параметров ручных чаесборочных и подрезочных машин.- Тбилиси: Сабчота Сакартвело. 1978. - 292 с.

73. Махараблидзе P.M. Динамические процессы в чаесборочных и чаеподрезочных машинах и их оптимизация. Диссертация доктора технических наук. Тбилиси, 1981. - 345 с.

74. Голубенцев А.Н. Интегральные методы в динамике.- Киев: Техника, 1967. 350 с.

75. Кереселидзе Ш.Я., Махароблидзе P.M. Об актуальности механизации горного земледелия и современных направлениях разработки и создания трактора-склонохода.- Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1979. 103 с.

76. Hagen D.H. Dynamic Inatability of Road or Rail Trailer //Master's thesis. Washington University, june 1966.77• Gindra G. Tractors and trailer Handling // Automobile Engr.~ 1965.

77. Gindra G. Handling Haracteristics of Tractor~Trailer Gombininations // SAE Transactions. 1966.- Vol.74.79* Goy T.J.P., Hartley D.C. Mech. E. Automobile Devisi-on // Type characteristics to Vechicle Stability Problems.-P. 113.

78. Рже.42. Определение моментов инерции относительно поперечной и продольной осейi 1 U il JiO -'л G iil'i О к)

79. Рис,48. Определение моментов инерции относительнооси oz

80. Рис. 44, а» б. Полевые испытания трактора на склоне 12° T-I6, оборудованном противоопрокидыващим средством в продольной плоскости1. Рис. 4о

81. Противоопрокидывающее устройство в продольнойплоскости1. ШГЛДСОВАгЮ"

82. Директор Сухумского ° шалаВНПрЧЗКиЧП1. В.П.ГЗАСАЛЙЯ