автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Улучшение условий и безопасности труда операторов испытательных станций двигателей внутреннего сгорания

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ б

1.1. Характеристика производственного процесса испытаний двигателей внутреннего сгорания д

1.1.1. Общие положения б

1.1.2. Автоматизация стендовых испытаний ДВС \\

1.2. Опасные и вредные производственные факторы при испытании ДВС Лк

1.3. Цели и задачи исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИИ ДВС

2.1. Исследование условий труда операторов социологическим методом 2<

2.2. Приборометрическое исследование условий труда операторов

2.3. Эргономический анализ рабочих мест операторов испытательных станций

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИИ УЛУЧШЕНИЯ УСЛОВИИ И ПО МЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ

3.I. Повышение безопасности производственного процесса обкатки и испытания двигателей

3.2. Теоретические основы автоматизации технологического процесса обкатки и испытания ДВС

3.3. Расчет требуемого снижения щума на испытательных станциях ДВС

3.4. Теоретические предпосылки совершенствования технологического процесса обкатки ДВС Ц2.

3.4.1. Теоретическое обоснование выбора малотоксичных режимов приработки HZ

3.4.2. Теоретические исследования сокращения длительности обкатки и расчет реглмов приработки W Вывода МЗВ

Глава 4. ЭКС1ЖР1ФЯШТЛЛЫЗЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОКРАЩЕНИЮ И

АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ИСПЫТАНИЯ ДВ2 ik\

4.1. Исследование влияния присадок к смазочному маслу на цродолнительность и качество цриработки двигателя внутреннего сгорания \Ц\

4.2. Исследование элементов автоматизированного стенда

Выводы -id А

Глава 5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ. С0ЩШШ0-ЭК0Н0Ш

ЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНЙ1 1&

5.1. Производственные испытания средств защиты от

5.2. Производственные испытания автоматизированного стенда для обкатки и испытания ДВС -/

5.3. Производственные испытания режимов ускоренной обкатки ДВС

5.4. Технико-экономическая и социальная эффективность разработанных мероприятий 244 Выводы

В работе рассмотрены воцросы, связанные с совершенствованием производственного процесса обкатки двигателей внутреннего сгорания, способствующие улучшению условий труда операторов, сокращению времени и повышению качества приработки, а также исследованы возможности снижения щума и вредных выбросов при испытании двигателей на испытательных станциях двигателестроительных и ремонтных предприятий.

Актуальность работы обусловлена решениями ХХУТ съезда КПСС о необходимости "создания наиболее благоприятных условий для высокопроизводительного труда1; усиления его творческого характера*; всемерного сокращения ручного малоквалифицированного и тяжелого физического труда" [I].

В "Основных направлениях экономического и социального развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" поставлена задача на основе использования достижений науки . и техники ускорить внедрение автоматизированных методов и средств контроля качества и испытания продукции как сос тавной части технологических процессов. На ХУЛ съезде профсоюзов подчеркивалась необходимость создания безопасного оборудования и безвредных производственных процессов [2].

Существующий процесс обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания сопровождается комплексным воздействием опасных и вредных производственных факторов на операторов испытательных станций, что отражается на его здоровье, производительности груда, качестве выпускаемой продукции. '

Испытательные станции двигателестроительных и ремонтных цредцриятий являются источниками вредных выбросов токсичных веществ с отработанными газами и шумового загрязнения территории предприятий и прилегающих жилых районов.

Объектом исследования являлся производственный процесс обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания с позиций улучшения условий труда операторов,1 снижения вредных выбросов и шума испытательных станций.

Целью -работы было поставлено улучшение условий труда операторов за счет разработки комплекса мероприятий, направленных на повышение безопасности производственного процесса испытания с одновременным сокращением времени и улучшением качества обкатки двигателей внутреннего сгорания.

Научная новизна. Разработана методика оценки безопасности производственного процесса обкатки и испытаний двигателей внутреннего сгорания и комплекс организационно-технических мероприятий, направленных на улучшение условий труда операторов испытательных станций. Предложена и аналитически исследована функциональная схема автоматизации режимов обкатки тепловозных дизель-генераторов. Получены зависимости для определения требуемой звукоизолирующей способности элементов конструкций кабины операторов для дистанционного управления и шумозащитного капота1,' устанавливаемого на автотракторные двигатели. Обоснованы малотоксичные режимы приработки, обеспечивающие значительно меньшее выделение токсичных компонентов с отработанными газами двигателя, йшвлена возможность сокращения продолжительности приработки двигателя внутреннего сгорания на стенде за счет использования специального обкаточного масла и установлены графические зависимости влияния вида присадок на износ основных сопряжений.

Практическая ценность. Методика социологических исследований и данные, полученные в результате анализа условий труда операторов различных испытательных станций ДВС служат основой для планирования работ по улучшению условий и повышению безопасности труда операторов испытательных станций.

Предложенная методика оценки безопасности производственного процесса обкатки и испытаний тепловозных и автотракторных ДВС позволяет на стадии проектирования, создания и модернизации испытательных станций обоснованно выбрать безопасную технологию испытаний и цроизводственное оборудование. Полученные зависимости расчета ожидаемой щумности на рабочих местах операторов испытательных станций могут быть основой при разработке мероприятий по снижению шума на испытательных станциях ДВС,

Рассчитанные режимы приработки тепловозных ДВС могут использоваться при проведении обкаточных испытаний на двигателестрои-тельных и тепловозоремонтных заводах.

Реализация "результатов исследований. Опытные образцы-, изготовленные на базе предложенных автором рекомендаций, кабины операторов, глушителей шума выхлопа, автоматизированного стенда для обкатки и испытания дизель-генераторов 2ДЮ0 на Даугавпилсском локомотиворемонтном заводе, устройства для обкатки и испытания автотракторных ДВС на 124 ремонтном заводе г,Минска целесообразно использовать и на других испытательных станциях ремонтных и машиностроительных заводов,

Экспериментально установленные малотоксичные режимы приработки двигателей типа Д49 с применением специального обкаточного масла внедряются в настоящее время на Коломенском тепловозостроительном заводе.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференции "Щум,1 вибрация и борьба с ними на производстве" в Ленинградском санитарно-гигиеническом институте (1979 г.), в Ленинградском Доме научно-технической пропаганды на научно-црактических конференциях "Новое в технологии, организации и экономике ремонта промышленного оборудования" (1983 г.) и "Механизация и автоматизация межоперационного транспорта и складов в цехах промышленных предприятий" (1983 г.),' на кафедре "Охрана труда" ЛИИЖГа (1983 г.),на yi научно-технической конференции кафедр АлИИТа (1984 г.), на заседании научно-технического совета Даугав-пилсского локомотиворемонтного завода (1984 г.).

Публикация* По результатам работы опубликовано 5 статей, 2 научно-технических отчета и подана одна заявка на предполагаемое изобретение.

Объем работы и дополнительные сведения.

Работа содержит 147 с. машинописного текстау. 60 рис.у 25 табл., 23 с. приложений и список литературы из 173 наименований.

Научным консультантом по диссертации являлся кандидат технических наук Ю.Н.Сувырин,1 который оказал большую научно-методическую и организационную помощь.

Выводы

I. Проведены производственные испытания средств защиты от шума на испытательных станциях,■ разработанные на основании рекомендаций, изложенных в Главе 3.

В кабине операторов станции испытания дизелей Даугавпилсско-го локомотиворемонтного завода, из которой осуществляется дистанционное управление цроцессом обкатки и испытания ДВС уровни звукового давления снижены с Z./ = 109 дЕА до L2 = 80 дЕА при работе двигателей 2Д100 на режиме номинальной мощности. Параметры воздушной среды в кабине соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005-76.

Отклонение между расчетными и экспериментальными значениями приведенной звукоизоляции кабины операторов в диапазоне частот 125-8000 Гц составляет 0,5-4 дБ.

Глушители шума выхлопа, установленные на выхлопной системе дизельных двигателей 2ДЮ0 ДЕРЗ обеспечивают требуемое заглушение 7-19 дБ, в результате чего уровни звукового давления на территории завода и в районе жилой застройки не превышают допустимых значений.

Испытания устройства для обкатки и испытания автотракторных ДВС на 124 ремонтном заводе в г.Минске показали возможность снижения шума звукоизолированной камерой на рабочем месте оператора с Z/ = 98 дБЛ до = 85 дБА, а также уменьшения концентрации окиси углерода и окиси азота до предельно допустимых концентраций. Разница между расчетными и экспериментальными значениями приведенной звукоизоляции конструкции шутло защит ной камеры составила 1-4 дБ.

2. Впервые разработан автоматизированный стенд дяя обкатки и испытания дизель-генераторов постоянного тока 2Д100, который позволяет выполнять программу обкатки и испытания двигателей в ручном и автоматическом режиме.

Испытания опытного образца стенда, установленного на Даугав-пилсском локомотиворемонтномт заводе показали, что точность соблюдения заданного времени составляет 1%, заданной частоты вращения коленчатого вала двигателя - (1,5-2,0)%, нагрузки - (2-3)%.

3. Результаты производственных испытаний подтвердили данные экспериментальных исследований о хороших приработочных свойствах обкаточного масла T0M-I (9к-2).

Проведение обкатки тепловозных двигателей 8 ЧН 26/26 (ЗЛ-6Д49) на экспериментально разработанных режимах с использованием обкаточного масла позволило совратить время приработки с 16 до 6-7 часов без ухудшения качества приработки ответственных узлов трения. Реализация ускоренной программы обкатки способствовала со1фащеншо выброса токсичных компонентов почти на 40% в расчете на один двигатель.

4. Определен экономический эффект от реализации мероприятий/ направленных на улучшение условий труда операторов испытательных станций ДВС.

Экономическая эффективность от снижения шума на рабочих местах операторов испытательных станций Даугавпилсского ЛРЗ составила около 10500 руб.', а от использования устройства для обкатки и испытания автотракторных ДВС на 124 ремонтном заводе - 1800 руб.

Экономическая эффективность от внедрения автоматизированного стенда для обкатки и испытания дизель-генераторов 2ДЮ0 на Дау-гавшшсском JEP3 составляет 5300 рублей.

Ожидаемая экономия затрат от проведения ускоренной обкатки на Коломенском тепловозостроительном заводе составляет 300 руб. на один двигатель типа 16 ЧН 26/26 и 100 рублей на один двигатель 8 ЧН 26/26.

Социальная эффективность разработанных мероприятий выражается в повышении безопасности производственного процесса обкатки и испытания ДВС, устранении многосменной и круглосуточной работы, снижении вероятности появления травматизма и профессиональных заболеваний.

223

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа отечественной и зарубежной научно-технической литературы определены основные характеристики технологического процесса, произведена оценка опасных и вредных производственных факторов процесса обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания, выявлены пути улучшения условий труда операторов испытательных станций.

Установлено,1 что основным направлением в развитии стендовых испытаний ДВС является автоматизация, которая наряду с повышением качества приработки двигателей, способствует выведению человека из зоны опасных и вредных производственных факторов. По данным зарубежных специалистов применение автоматизации позволяет повысить производительность стендов на 70-80$, сократить обслуживающий персонал на 34$, значительно улучшить условия труда операторов.

2. На этапе априорного исследования с помощью аппарата конкретных социологических исследований операторов испытательных станций авто- и тепловозоремонтных предприятий выявлена большая неудовлетворенность работающих условиями труда.

Совокупность основных опасных и вредных производственных факторов процесса обкатки и испытаний проранжцрована и располагается в следующем ряду, начиная с наиболее неблагоприятных факторов: щум (1,0), загазованность воздуха (0,8), попадание на руки воды, топлива и смазочного масла (0,7), 1рязь (0,65), избытки тепловыделения ДВС (0,5), вибрация (0,6), освещенность (0,1), пожаро- и взрывоопасность (0,09), электроопасность (0,05).

Наибольшую потенциальную опасность среди отдельных этапов производственного процесса представляют операции обкатки и регулировки, что отметили более 75$ операторов.

Неблагоприятное воздействие опасных и вредных производственных факторов в большой степени отражается на качестве выпускаемой продукции. По данным-опроса только 30,4% операторов, 52,2% редко1, а 17,4% никогда не выдерживают заданные режимы обкатки.

3. Результаты приборометрического исследования санитарно-гигиенических элементов условий труда показали, что многие из них не соответствуют требованиям системы стандартов безопасности труда.

Уровни звука при обкатке автотракторных ДВС на режиме номинальной мощности на рабочем месте операторов составляют 98-105 дБА, тепловозных 105-109 дБА, что на 13-24 дБА выше предельно допустимых.

Концентрация вредных веществ в воздухе помещений испытательных станций различных ДВС превышает предельно допустимые значения по окиси углерода в 2,4-9 раз, окиси азота 2,5-3 раза, акролеина 1;3-2;3 раза^ласляного тумана 5-8 раз.

Эргономический анализ рабочего места операторов испытательных станций показал, что тормозные стенды для испытания автотракторных двигателей не удовлетворяют эргономическим требованиям, так как требуют постоянного пребывания человека в зоне ОПФ и ВПФ.

Существующие кабины операторов испытательных станций тепло-возоремонтных заводов имеют нерациональную планировку и недостаточную звукоизоляцию. Отдельные элементы пульта управления работой двигателя не соответствуют антропометрическим и психофизиологическим возможное тягл человека.

4. На основании анализа системы "оператор-двигатель внутреннего сгорания-производственная среда" установлено, что улучшение условий труда операторов испытательных станций может быть обеспе-чего за счет уменьшения абсолютного значения действующих вредных производственных секторов или уменьшения времени воздействия этого фактора на человека.

Разработана методика оценки условий труда и безопасности производственного процесса обкатки и испытания ДВС по общему показателю безопасности.

Выбраны мероприятия,' направленные на улучшение условий труда операторов, включающие дистанционное и автоматизированное управление, постановку защитного капота и значительное сокращение времени обкатки двигателя. Произведенная оценка мероприятий по показателю безопасности производственного процесса показала,что среди указанных мероприятий наиболее предпочтительным является автоматизация стендовых испытаний С К - 0,618).

5. На основе анализа существующих'схем автоматизации выбрана и обоснована схема автоматизированного управления скоростным и нагрузочным режимами приработки тепловозных ДВС.

Произведен анализ системы автоматического регулирования мощности генератора по каналу задающего воздействия. Проверка устойчивости характеристического уравнения 6 порядка по критерию Рауса показала,' что система является устойчивой и может быть реализована в практике проведения стендовых испытаний тепловозных ДВС.

6. Произведен акустический расчет мероприятий по уменьшению щутла на испытательных станциях ДВС: определена требуемая звукоизолирующая способность кабины операторов для дистанционного управления процессом обкатки и испытания, шумозащитного капота, устанавливаемого на автотракторные ДВС, эффективность глушителей щутла выхлопа.

7. Исследована возможность проведения приработки двигателей внутреннего сгорания на малотоксичных режимах с учетом токсичных характеристик некоторых тепловозных дизельных двигателей типа ЧН 26/26.

Основным направлением сокращения времени приработки ДВС был выбран метод добавления эффективных химически активных присадок в смазочное масло.

8. Проведены экспериментальные исследования способности различных црисадок к смазочному маслу ускорять процесс стендовой приработки ДВС.

Разработан комплексный параметр приработки для оценки эффективности различных смазочных композиций.

При обкатке двигателя 248,5/11 на масле с присадкой, обладающей механизмом избирательного переноса (Моплен-2) этот показатель равен 71,5%, пластически-деформирующего действия (9к-2) -60/3, что выше по сравнению с зарубежным маслом VP -357 (47,2%) и широко распространенным цри обкатке автотракторных ДВС обка-точно-консервационным маслом ОШ (27,7%).

Установлено/ что обкаточные масла 9к-2 и Моплен-2 ускоряют приработку сопряженных деталей двигателя внутреннего сгорания с минимальным износом и высоким качеством формирования поверхности трения.

9. Производственные испытания средств защиты от шума показали снижение уровней звука на рабочих местах операторов испытательных станций тепловозных ДВС (с Z/ = 109 дБА до Z2 = 80 дБА) за счет устройства дистанционного управления со специальной звукоизолированной кабиной.

Применение звукоизолированной камеры в устройстве для обкатки и испытания автотракторных ДВС позволило снизить уровень звука на рабочем месте оператора с Z/ = 98 дБА до Z2 = 85 дБА.

Эффективность разработанного глушителя шума выхлопа тепловозных двигателей 2Д100 составляет 16-35 дБ, что обеспечивает предельно допустимые значения уровней звукового давления на территории завода и в районе яйлой застройки.

10. Производственные испытания разработанного автоматизированного стенда для обкатки и испытания тепловозных дизель-генераторов 2ДЮ0 показали достаточно высокие показатели выполнения программы обкатки: точность поддержания требуемого времени испытаний составляет 1%, заданной частоты вращения коленчатого вала 1,5-2,0$, нагрузки двигателя - (2-3)$.

11. Испытания в производственных условиях опытного образца обкаточного масла подтвердили возможность сокращения времени обкатки тепловозных двигателей средней мощности типа ЗА.-6Д49

8 ЧН 26/26) с 16 до 6-7 часов без ухудшения качества приработки ответственных узлов трения. Применение ускоренной программы обкатки двигателей 8 ЧН 26/26 способствует совращению выброса токсичных компонентов почти на 40$ в расчете на один двигатель.

12. Реализация результатов исследования',■ направленных на улучшение условий труда операторов испытательных станций, позволяет получить существенный экономический и социальный эффект.

Экономическая эффективность от снижения щутла на рабочих местах операторов испытательных станций Даугавпилсского ЛРЗ составила около 10500 рублей, а от использования устройства для обкатки и испытания автотракторных ДВС на 124 ремонтном заводе - 1800 рублей.

Экономическая эффективность от внедрения автоматизированного стенда для обкатки и испытания дизель-генераторов 2Д100 на Даугавпилсском ЛРЗ составляет 5300 руб.

Экономия затрат от проведения ускоренной обкатки на стендах Коломенского завода только за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции составляет 300 рублей на один двигатель типа 16 ЧН 26/26 и 100 рублей на один двигатель 8 ЧН 26/26.

Социальная эффективность разработанных мероприятий выражается в повышении безопасности производственного процесса обкатки и испытания ДВС, устранении многосменной и круглосуточной работы, снижении вероятности появления травматизма и профессиональных заболеваний. ггь

1. Материалы ХКУ1 съезда КПСС. - М.,- Политиздат, 1982. 232 с.

2. Материалы ХУ1 съезда профессиональных союзов СССР. М., Профиздат, 1977. 176 с.

3. Автоматизация стендовых испытании тракторных и комбайновых дизелей. М., 1977. 46 с. (Обзорная инфоршция/ЦШЖГЭИтрак-торсельхозмаш; вып.7).

4. Автоматизация стендовых испытаний тракторных и комбайновых дизелей. М., 1979. 52 с. (Обзорная информация/ЦНИИТЭИтрак-торсельхозмаш; вып.З).

5. Автоматизированная станция для испытания дизелей. Р£ ВИНИТИ Двигатели внутреннего сгорания, 1980, $ 2, реф.

6. Автоматизированные систеш управления испытаниями двигателей внутреннего сгорания: обзор/ В.Г.Григорьев, Э.С.Островский, Е.И.Беспалова М., ЦНИИТЭИ ТЯШАШ, 1982. 38 с.

7. Акулов Ю.И., Коробков А.Ф., Ребо И.Ю. Основы электроники и судовая электроавтоматика. 2-е изд. перераб. и доп. - М., Транспорт, 1980. 295 с.

8. Алексеев Н.М., Крагельский И.В. Особенности пластического течения металлов при трении и их влияние на процессы трения и изнашивания Трение и износ, 1983, т.1У 3, с.389-398.

9. Альтман Л.В., Добров Н.В. и др. Влияние режимных параметров дизеля на содержание в отработавших газах бенз(а)пирена и сажи. М., ЦНИИ ТЭИтракторсельхозмаш, 1979, вып.2, с.9-12.

10. Ю.Арапов В.В. и др. Автоматизированные системы управления испытаниями двигателей внутреннего сгорания. /В.В.Арапов, Н.Н.Пат-рахальцев, Ю.А.Соколов. М., ШШШ^РЫТЯМАШ, 1975. 58 с.

11. П.Богомолов В.Н. Устройства с датчиками Холла и датчиками магни-тосоцротивления. -М., Госэнергоиздат, 1961.12