CC BY
6
ЛИТЕРАТУРА
Абрамова Ж. И., Борщевский Ю. М. Гиг. труда, 1963, № 6, с-у). 59.— Ковальчук А. А., Пидпалый Г. П., Постный А. И. Врач, дело, 1963, № 10, СТр 114.—Карчмаж С. И. Труды Ленинград«, санитарно-гигиенического мед. ин-та, 1960, т. 61, стр. 168.—Лебедева А. Ф. Гиг. труда, 1957, № 1, стр. 45.—С а в е н-ко Н. П. В кн.: Гигиена и физиология труда, производственная токсикология, клиника профессиональных заболеваний. Киев. 1963, стр. 201—О л ь н я н с к а я Р. П. Кора головного мозга и газообмен. М., 1950.—Углов В. А., Мартишеня А. И., Гольд-берг А. Труды Воен.-мед. Акад., Л., 1935, т. 2, стр. 272.
г Поступила 20/1V 1964 г.
DYNAMICS OF CHANGES OF SOME FUNCTIONS OF THE BODY PRODUCED
BY VIBRATIONS
Yu. S. Shevchenko
The effect of general vertical vibrations with a frequency of 40—42 hz and an amplitude of 0.4—0.45 mm was studied experimentally on albino rats. A dynamic study of the indices, demonstration the state of the basic metabolism, the nervous system, the peripheral blood vessels and the blood, was carried out for a period of 6 weeks. The peculiarities of reciprocal reactions of the various systems of the body were noted.
УДК 613.644 : 613.62-084
О ПРЕДУПРЕЖДЕНИИ ТРАВМ ПРИ РАБОТЕ РУЧНЫМИ ЭЛЕКТРОСВЕРЛАМИ
Ассистент В. И. Елгазин Томский политехнический институт им. С. М. Кирова
При использовании ручного электро-, пневмо- и гидромеханизированного инструмента вращательного действия (сверлильные машины, гайковерты, шпильковерты, резьбонарезатели и т. п.) наряду с прямолинейной вибрацией, определяемой линейными перемещениями, возникают и вращательные или крутильные колебания, определяемые угловыми смещениями. Благодаря фундаментальным работам Е. Ц. Андре-евой-Галаниной и ее сотрудников прямолинейная вибрация изучена очень подробно. Исследований же крутильных колебаний мы не нашли, ^сотя в ряде случаев такие колебания представляют большую опасность для лиц, обслуживающих названные выше инструменты.
Причинами возникновения крутильных колебаний служат неравномерное во времени усилие на инструмент, создаваемое мускульной силой рабочего, 'неоднородность структуры обрабатываемого материала с различными включениями, неравномерный выход продуктов разрушения, перекосы, заклинивание, заедание, и т. п.
Мы исследовали крутильные колебания применительно к ручным электросверлам для бурения шпуров в породе и угле. С точки зрения такого рода колебаний эти механизмы наиболее опасны. Что же представляют собой эти колебания?
При бурении горных пород ручными электросверлами бурильщик должен удерживать сверло (посредством двух рукояток) в руках и осуществлять осевое усилие. Возникший на рукоятках реактивный момент, определяемый моментом, необходимым для разрушения породы, и транспортированием штангой породного штыба, разворачивает сверло вокруг его оси (бурильной штанги). Бурильщик, противодействуя этому своей мускульной силой, возвращает корпус сверла в исходное положение. Но реактивный момент на рукоятках все время меняется (за счет постоянного изменения момента, потребного на разрушение поро-
ды), а реагирование нервной и мышечной системы человека на импульсы, характеризующие такое изменение, не мгновенно. Поэтому корпус сверла все время совершает крутильные колебания. В одном направлении они происходят под действием реактивного момента на рукоятках, в обратном — под действием мышечной силы рабочего.
Запись этих колебаний мы провели с помощью специально сконструированного нами приспособления. Схема его приведена на рис. 1.' Оно состоит из цилиндра (/), на наружной поверхности которого укреплена бумага для записи торсиограммы. Бумага снабжена нулевой линией и градусной сеткой. Внутри цилиндра сделано сквозное отверстие, диаметр которого несколько больше диаметра бурильной штанги. Цилиндр неподвижно крепится к специальной стойке (2), устанавливаемой либо перед забоем в шахте, либо перед блоком породы в лабораторных условиях. В шпинделе сверла (3) крепится бурильная штанга (4). Эта штанга пропущена через отверстие цилиндра (/). Для записи торсиограммы на корпусе сверла (3) неподвижно укреплены 2 рычага с писчиками. На рычаге (5), писчик все время касается бумаги. А на рычаге (6) писчик посредством специального реле и прерывателя касается бумаги только раз в секунду. Таким образом, первый писчик ведет запись торсиограммы, а второй производит отметку времени.
По рискам отметки в момент обработки торсиограммы наносится сетка времени. Одна из обработанных торсиограмм приведена на рис. 2.
В чем же опасность и нежелательность крутильных колебаний? Во-первых, характер работы требует исключительно высокого внимания и большой реактивности организма, с тем чтобы своевременно пресечь вращение корпуса сверла и возвратить его в исходное положение. Напряженность вызывает быстро прогрессирующее утомление и резкое ослабление контроля за окружающей средой (что особенно важно для подземных условий работы) и вследствие этого создает предпосылки для возникновения несчастных случаев. Во-вторых (и в этом состоит главная опасность), в некоторых случаях величина крутильных колебаний и вызывающие их силовые воздействия настолько велики, что человек оказывается неспособным удержать сверло в руках и оно вырывается. В ряде случаев это явление приводит к травмированию рук, а при работе на высоте — к падению рабочего.
В связи с этим настоятельно необходимо исследовать толчкообразные колебания ручного механизированного инструмента вращательного действия, нормировать допустимую величину угловых перемещений и
Рис. 1. Схема приспособления для записи торсиограммы корпуса ручного электросверла. А—блок породы. Остальные объяснения в тексте.
Рис. 2. Образец обработанной торсиограммы корпуса ручного электросверла
усилий, их вызывающих. Краткие результаты работы, проведенной нами в этом направлении, приведены ниже.
В результате анализа 43 торсиограмм, характеризующих процесс бурения горизонтальных шпуров ручными электросверлами типа ЭР-15 и ЭР-16, установлено, что средняя частота толчков (со сдвигом более чем на 5°) равна 2—3 в секунду, а максимальная — 8—9. Средняя величина угловых сдвигов равна 15—18°, а максимальная превышает 140° (вырывание сверл из рук).
Для разработки нормативов, предотвращающих вырывание сверл из рук бурильщиков под действием реактивного момента на рукоятках, потребовалось снять механические характеристики двигателей ручных
электросверл, для того чтобы знать усилия на рукоятках при различных загрузках двигателя; определить максимально допустимые значения действующих на руки бурильщика усилий (с учетом степени утомления и фактора внезапности), которым еще можно противодействовать мускульной силой; установить, при каком максимально допустимом угле поворота рукояток сверла под действием реактивного момента еще не наступит травмирование рук; определить время реакции человека на механический импульс (т. е. с начала поступления импульса на рукоятки до момента сокращения мышц рук, противодействующих дальнейшему повороту сверла). Эти данные позволили судить о том, сможет ли нервная система человека за срок, равный времени поворота сверла на максимально допустимый по условию безопасности угол, переработать снятый с рукояток импульс и дать мышцам сигнал на сокращение.
Механические характеристики двигателей электросверл мы снимаем на специальном стенде. В качестве тормозного устройства был использован тенератор постоянного тока независимого возбуждения
Механические характеристики 5 исследованных нами двигателей ЭД-1М ручных электросверл приведены на рис. 3 (для учета влияния редуктора на момент сверл полученные данные по моменту должны быть умножены на передаточное число редуктора: для сверл типа ЭР-15 на 3,4, сверл ЭР-15 на 5,6 и сверл ЭРП-20 на 8,3).
Имея характеристики, мы смогли ответить на вопрос, почему сверла вырываются из рук только в случае остановки штанги (заклинивания) при включенном электродвигателе. В этом случае на шпинделе сверла (а следовательно, и на рукоятках) имеется максимальный момент (скольжение равно 1).
При определении допустимых усилий на рукоятках электросверл было использовано приспособление конструкции автора. Оно состоит из вала, установленного в подшипниках стоек. С одного конца к валу прикреплены рукоятки — индуктивные датчики, а с другого он снабжен неподвижно укрепленным шкивом, на который намотан тросик с грузом. Груз установлен на коромысле, поворот которого вокруг оси предохраняет защелка с педалью.
Работу производили 12 бурильщиков, предварительно выполняющих операцию бурения шпуров в течение 2—2"/г часов (учет наличия определенной степени утомления). Работающие одной или двумя руками
1,0 0,8 0,6 о,2 о
Скольжение
Рис. 3. Механические характеристики 5 электродвигателей ЭД-1М ручных электросверл.
брались за рукоятки и должны были при неожиданном (фактор внезапности) нажатии исследователем на педаль защелки, освобождающей груз (имитация заклинивания бурильной штанги), противодействовать вращению рукояток. В работе величина груза (и соответственно момента) возрастала до тех пор, пока уже нельзя было удержать штангу и вернуть ее в исходное положение. Каждый бурильщик проводил по 9—15 серий работ.
При навесе груза на левую сторону шкива (имитация реактивного момента, соответствующего принятому вращению шпинделя по часовой стрелке) значения груза, удерживаемого левой рукой, колебались у 12 бурильщиков от 12,3 до 14,6 кг (левая рука) и от 16,9 до 18,9 кг (правая рука).
Таким образом, допустимый максимальный момент (из учета самого неблагоприятного случая при существующем разносе рукояток, равном 0,27 |а) должен быть не более
Л4тах = 0,27 (12,3+16,9) =4 кгм.
У существующих же серийных моделей ручных электросверл Томского электромеханического завода значения максимального момента равны: у сверла ЭР-15 3,25 кгм, у сверла ЭР-16 5,3 кгм и у сверла ЭРП-20 7,88 кгм.
Проведенные наблюдения показывают, что при заклинивании штанги в процессе бурения бурильщик, который еще не утомлен, сможет двумя руками удержать сверла ЭР-15 и ЭР-16, вращающиеся под действием реактивного момента. При наличии утомления (после 2— 2'/г часов работы) бурильщик может удержать только сверло ЭР-15.
При проведении указанных работ мы обратили внимание на показания рукояток — индуктивных датчиков. Эти показания говорили о том, что усилия, действующие на руку, неодинаковы. При использовании двухручного механизированного инструмента вращательного действия они перераспределяются между руками по определенному закону. И хотя человек, казалось бы, может по своему усмотрению загружать руки и добиваться одинаковой степени их утомления, на практике этого не происходит. Левая рука, несмотря на меньшие значения зафиксированных нами усилий, устает быстрее правой.
Объясняется это, с одной стороны, тем, что при действии реактивного момента против часовой стрелки мускулатуре левой руки приходится преодолевать не только усилие, возникающее на левой рукоятке, но и собственный вес руки. Правая же рука находится в более благоприятных условиях: ее вес компенсирует часть усилия, возникающего под действием реактивного момента.
Различная степень утомления рук нежелательна. У рационально спроектированного механизированного инструмента степень утомления рук должна быть одинаковой или близкой к этому. Нам удалось установить, что этого можно добиться за счет различного вылета рукояток. Наблюдая изменения плеч рукояток, мы столкнулись с интересным фактом: при увеличении плеча левой рукоятки в основном добиваются снижения усилия на правой рукоятке и наоборот.
Следовательно, для уменьшения усилия на левой рукоятке надо, чтобы вылет плеча правой рукоятки был больше левой. Результаты экспериментальной работы по изменению плеча правой рукоятки при постоянном вылете плеча левой приведены на рис. 4. По нашим данным, эта разница должна быть равна 6—8 см.
Максимально допустимый (по условиям безопасности) угол поворота рукояток сверла под действием реактивного момента и время реакции на механический импульс мы определяли на спроектированном нами стенде. Стенд состоит из станины, в опорах которой установлен вал, имитирующий бурильную штангу. Вал-штанга имеет тормоз-
ной шкив с колодкой. Меняя усилие прижатия колодки к шкиву, можно создавать различный тормозящий момент и соответствующий ему реактивный момент на рукоятках сверла. Чтобы судить о положении сверла в различные отрезки времени и о длительности работы двигателя, на стенде были установлены электрический секундомер и система синхронной связи (сельсины). Циферблаты секундомера и системы синхронной связи, показывающей поворот сверла, находились в поле зрения объектива кинокамеры, работающей со скоростью протяжки ленты из 64 кадров в секунду.
Наблюдения проводились следующим образом. Вал стенда, имитирующий бурильную штангу, затормаживали или заклинивали. В обмотку сельсина датчика и сельсина приемника подавали напряжение.
Затем включали киноаппарат и работающему давали команду на включение сверла. При включении сверла одновременно включался и секундомер. Задача заключалась в том, чтобы затормозить сверло, а если это не удается, то снять руки с рукояток. Чтобы избавить работающего от возможного травмирования, стенд оборудовали предохранительным устройством. По полученным изображениям на кинопленке определяли положение сверла в различные моменты, скорость его вращения, изменение характера хватки и позы бурильщика, критический угол поворота сверла по условиям безопасности и соответствие формы сверла условиям его эксплуатации.
Для определения момента реакции работающего на механичеокий импульс (рывок рукояток) требовалось разбить общее время разворота сверла под действием реактивного момента и время торможения по элементам затрат. Время задержки возникновения импульса на рукоятках (с момента включения двигателя сверла) за счет инерции системы и электромагнитных процессов в двигателе сверла, равное 0,005 — 0,007 сек., мы установили в результате обработки осциллограмм разгона корпуса сверла (с грузом на рукоятках, имитирующим вес рук) под действием реактивного момента. Время на включение и выключение; сверла, латентное время реакции и время, потребное на затормаживание сверла, мы получили в результате обработки данных 4 серий все усложняющихся исследований.
Серия I. работающему давали задание включить сверло и как можно быстрее его выключить. Серия II: в программу работы входило включение сверла и его выключение, как только чувствовался рывок. Серия III: задание имело следующий характер: требовалось включить сверло, преодолеть реактивный момент, разворачивающий сверло на заклиненной штанге, и после того как движение сверла прекращено, выключить пусковое устройство. Серия IV: определялось влияние фактора внезапности на увеличение длительности латентного периода. Отличие от II серии работ было в том, что сверло включил не сам бурильщик, а испытатель в момент, не известный бурильщику.
I'
<5!
ф аЛ- о-
Левая / плечо 0 1укоятка ЦГ32 > / й а у
/ У, /
- :/ / /.у 7а&ая ру 'оятка
/ 2 3 4-5 6
Усилие на рукоятках, (В кг)
Рис. 4. График изменения усилий на рукоятках ручных электросверл при постоянном плече левой рукоятки (е = 0,132 м) и различных плечах правой рукоятки (а = 0,136 м, а = 0,223 м и а = 0,274 л).
Работу производили 10—12 бурильщиков по 10—14 раз. Их производственный стаж колебался от 2 месяцев до 14 лет.
За исходные данные для разработки нормативов, обеспечивающих безопасность эксплуатации ручных электросверл, были взяты наихудшие показатели (наибольшие по длительности). Показатели таковы: латентное время реакции 0,16 сек., увеличение этого времени с учетом фактора внезапности до 0,22 сек., время, потребное на торможение сверла (ЭР-16), равно 0,2 сек., причем за это время сверло по инерции поворачивается приблизительно на 30°.
В результате обработки кинокадров установлено, что критический (по условию безопасности) угол поворота сверла составляет 140°. Возможность травмирования рук бурильщиков (вывихи и переломы) обусловлена нерациональной внешней формой сверла с выступающей камерой выключателя. Левая рука при бурении шпуров у почвы выработок может быть повреждена в результате защемления между последней и рукояткой.
На основании проведенной нами работы могут быть предложены нормативы, обеспечивающие безопасность эксплуатации ручных электросверл от вырывания их из рук бурильщиков.
Выводы
1. С ростом реактивного момента на шпинделе электросверл при постоянном разносе рукояток случаи вырывания сверл 'из рук бурильщиков могут происходить в результате крутильных толчкообразных колебаний, возникающих под действием реактивного момента на рукоятках. Эти случаи могут сопровождаться механическим травмированием бурильщиков, электрическими поражениями (в результате вырывания кабеля из ввода) и воспламенением взрывоопасной рудничной атмосферы.
2. Вырывание сверл происходит в момент заклинивания бурильной штанги. Этому способствует переход на изготовление электродвигателей с механической характеристикой, максимальный крутящий момент которой равен пусковому.
3. Максимальный (допустимый по условию безопасности) угол разворота корпуса сверла под действием реактивного момента составляет 140°.
4. Для ликвидации случаев вырывания сверл из рук бурильщиков требуется выполнить 2 условия. Во-первых, усилия на рукоятках ручных электросверл не должны превышать следующих значений: для левой руки 12 кг и для правой 17 кг (неравномерность усилия на рукоятках достигается за счет их различных плеч; плечо правой рукоятки должно быть на 6—8 см больше левой). Исходя из этих значений и величины разноса рукояток, соответствующих физиологическому строению человека, следует определять максимальный момент, который может быть допущен на рукоятках. Сверла, могущие иметь больший момент на шпинделе, должны оборудоваться специальным предохранительным узлом (фрикционной муфтой, тарировочным устройством и т. п.), ограничивающим заданный допустимый момент на рукоятках. Во-вторых, время поворота корпуса сверла вместе с руками бурильщика под действием реактивного момента на угол 110° (так как при торможении сверло доворачивается в среднем еще на 30°) должно быть не менее 0,22 сек. (наибольшее время реакции человека).
5. Для ликвидации случаев повреждения левой руки, попадающей между рукояткой и почвой выработки при развороте сверла под действием реактивного момента, левая рукоятка должна делаться с предохранительным упором.
Поступила 15/1У 1964 I.
PREVENTION OF INJURIES IN WORK WITH HAND ELECTRIC DRILLS
V. I. Elgazin
The paper presents investigation data on the whirling and jerking vibrations of the hand electric drill. It is shown that these vibrations are dangerous for drillers as they may-lead to the dropping of the drill from the hands and causing injuries to the workers. In order to prevent these accidents standard values are suggested for the permissible amount of strain exerted by the handles (the right within 17 kg and the left—12kg) and the permissible rate of the drill rotation (140° in no less than 0.22 sec) under the action of the reaction moment.
УДК 612.53-06 : 628.852 : .171.7
О ВЛИЯНИИ РАЗНЫХ ПО ГОРИЗОНТАЛИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ В ПОМЕЩЕНИИ НА ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ УЧАЩИХСЯ
Э. Я. Стриж
Таллинский научно-исследовательский институт эпидемиологии, микробиологии
и гигиены
Известно, что факторы микро- и макроклимата влияют на организм человека, изменяя его сопротивляемость к вредным воздействиям внешней среды. Это имеет большое значение в возникновении простудных заболеваний. Однако не выяснено, какие компоненты микроклимата являются определяющими в снижении сопротивляемости организма.
Мы изучали влияние разных по горизонтали температур в классных и спальных помещениях на левую и правую сторону тела и изменения взаимоотношений этого влияния на организм школьника. А. Т. Пшоник, изменяя стереотип раздражителей (вместо холода тепло и вместо тепла холод), получил вместо обычных параллельных плетизмограмм на правой и левой руках противоположно направленные волнообразные пле-тизмограммы. По утверждению автора, это служит выражением экспериментального невроза, возникающего из-за изменения стереотипного следования обычных температурных раздражений. Одновременно он наблюдал нарушение общего состояния организма — беспокойство, недомогание, тошноту и рвоту.
Учитывая, что осенью, зимой и весной внешняя стена жилого помещения обычно несколько холоднее внутренней, мы поставили перед собой задачу изучить: 1) как действует разная по горизонтали температура в помещениях на тепловое состояние школьников, сидящих в классе в течение всех уроков^в определенной ориентации относительно внешних и внутренних стен; 2) является ли приведенное выше соотношение температур в школьных помещениях постоянным в течение всего учебного года или оно изменяется в зависимости от погоды и условий отопления и как влияют такие изменения на терморегуляцию учащихся и, следовательно, на их простудную заболеваемость.
Исследования проведены в Таллинской школе-интернате им. Яна Анвельта в течение 1958/59 учебного года во 2, 3, 4 и 5-м классах. За зто время по местной метеостанции были собраны данные о погоде в Таллине и изучен микроклимат в классных и спальных помещениях школы. Для оценки погоды брали сведения о максимальной и минимальной температуре воздуха за день, относительной влажности воздуха в 7 и 13 часов, атмосферном давлении на 13 часов, доминирующем направлении и силе ветра (количестве осадков и числе солнечных дней). Для изучения микроклимата классов и спален регистрировали температуру и относительную влажность воздуха в середине помещений, у вну-
