ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ СБОРЩИКА ЯГОД ЗЕМЛЯНИКИ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.358:634.75

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ СБОРЩИКА ЯГОД ЗЕМЛЯНИКИ

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

ФИЛИППОВ Ростислав Александрович, канд. с-х. наук, ФГБНУ "Федеральный научный агроин-женерный центр ВИМ", e-mail-vimsad@yandex.ru

ХОРТ Дмитрий Олегович, канд. с-х. наук, ФГБНУ "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ", e-mail.vim_sad@mail.ru

ЦЫМБАЛ Александр Андреевич, д-р с.-х. наук, профессор, ФГБОУ ВО МСХА имени К.А.Тимирязева, e-mail-.tcimbalaa@yandex.ru

Одним из факторов, сдерживающих развитие собственного промышленного производства ягодных культур в стране, является доминирование ручного труда на уборочных операциях, в том числе на такой культуре как земляника. Ручной способ уборки ягод земляники заключается в отделении рабочим спелых ягод от куста, укладки их в тару и последующего накопления. Это многоразовый способ уборки ягод, позволяет собирать ягоды по мере их созревания. Но длительный ручной сбор ягод на промышленных плантациях приводит в течение рабочего дня к недопустимым физическим перегрузкам организма и усугубляется необходимостью одновременно со сбором ягод постоянно перемещать по плантации пустую и наполняемую ягодами тару. Поэтому с целью создания более комфортных условий труда при ручном сборе ягод земляники учёные и специалисты в последние 2530 лет наряду со сложными машинами стали создавать упрощённые технические средства. В статье приведен анализ возможных положений сборщика ягод при использовании платформ, произведён расчет затрат энергии на наклоны во время работы, найдена площадь осваиваемая сборщиком во время работы.

Ключевые слова: платформа, земляника, ручной труд ,сбор урожая.

Введение

Одним из факторов, сдерживающих развитие собственного промышленного производства ягод земляники в стране, является доминирование ручного труда на уборочных операциях, в том числе на такой культуре как земляника.

Ручной способ уборки ягод земляники заключается в отделении рабочим спелых ягод от куста, укладки их в тару и последующего накопления. Это многоразовый способ уборки ягод, позволяет собирать ягоды по мере их созревания. Но длительный ручной сбор ягод на промышленных плантациях приводит в течение рабочего дня к недопустимым физическим перегрузкам организма и усугубляется необходимостью одновременно со сбором ягод постоянно перемещать по плантации пустую и наполняемую ягодами тару.

Выбор оптимального положения сборщика на платформе

Поэтому с целью создания более комфортных

условий труда при ручном сборе ягод земляники учёные и специалисты в последние 25-30 лет наряду со сложными машинами стали создавать упрощённые технические средства [1- 4].

Проведя обзор применения различных технических средств для ручной уборки урожая ягод земляники, выяснили, что сборщики могут занимать четыре принципиально различных положения (рис. 1):

- лёжа над рядом земляники лицом вниз и опорой лбом или подбородком на одну подставку или без опоры;

- полулёжа над рядом земляники лицом вниз и опорой тела на три подставки, (грудь и оба колена);

- сидя между двумя рядами земляники с опорой ног на почву или подставки;

- сидя над рядом земляники с опорой ног на подставки.

Выбор оптимального положения сборщика на платформе

ечдя сидя

/йй /£

лёжа полулежа мечщу рядами нэп рядом

Рис. 1 - Возможные положения сборщика в процессе уборки ягод

© Филиппов РА., Хорт Д.О., Цымбал А.А., 2017 г.

в

Процесс сбора ягод одним сборщиком с двух рядов при дискретном перемещении платформы более устойчивый, а его доля в общем цикле уборки возрастает до 80%. При этом общее перемещение самодвижущейся платформы как минимум в два раза меньше, чем тракторного агрегата с многоместной платформой, а уплотнения почвы практически не происходит.

Удобная поза рабочего позволяет с минимальными затратами энергии (по сравнению с традиционным ручным сбором в согнутом положении) вести производительную уборку ягод с высоким качеством [4,6,7].

Поэтому определим энергетические затраты сборщика ягод на совершаемую работу именно при этом положении (рис 2).

Вестник РГАТУ, № 2 (34), 2017

где т1 - масса средней части корпуса; т2 - масса головы сборщика; V, и Ус2 - линейные скорости центров масс корпуса си головы сборщика соответственно. Данные скорости определены по формулам:

\/с1 = ш1 ■ ОС1 = а1 ■ ОС1; (3)

\/с2 = си2- ОС2= а2 ■ ОС2,

где 0С1 и ОС2 - расстояния центров масс С1 и С2от точки О;

(¿>1 = а1 = О и шг=а2 = а - угловые скорости нижней и верхней масс (корпуса и головы).

При максимальном угле наклона в зО0 значения ш. и ш2 будут одинаковыми и равными

ш., = ш2 = а

. 77 ТТ

6^=6

Расстояния ОС. и ОС2 возьмем равными ОСи=0,3м ОС2 = 0,6 м

Подставляя в (1) выражения (2), с учётом (3), получим:

т = + = I (а.0С]у+ ,.„2 (а.0С2)2]

или

1

Т = -■ а(т1 ОС^ + т2 ОС\)

(4)

Рис. 2 - Схема фронтального отклонения сборщика во время работы в положении сидя

Для этого, воспользуемся динамической [1,5] (биомеханической) моделью тела человека (голова и корпус, т.е. верхняя и нижняя массы), совершающего наклоны при выполнении сбора ягод, причём полагаем, что голова (верхняя масса) не совершает вращательных движений относительно точки А (атлантно-затылочного сустава). Очевидно, что при сборе ягод земляники сборщику приходится выполнять незначительные наклоны как головы, так и корпуса во фронтальной плоскости (другие повороты при вращающемся сиденье практически отсутствуют, поэтому их можно не учитывать). Это означает, что при определении энергетических затрат для указанного положения сборщика ягод можно ограничиться условными колебаниями верхней и нижней масс только в вышеупомянутой плоскости.

Полная кинетическая энергия Т складывается из кинетических энергий верхней Т2 (головы) и нижней Т. (корпуса) человека

Т=Т.+Т2 (1)

Здесь

.,7 .

(2)

ЩУ* -г т^ог —т— и /2 = —-—

Принимаем т. = 25,5 кг и т2 = 5 кг

Тогда за один наклон сборщик потратит энергию, равную

В среднем за смену сборщик совершает 854 наклона. Следовательно, расход энергии за смену, только на наклоны, будет равен:

Т = 854 1,07 =914 Дж

Необходимо учесть, что кроме этого ещё расходуется энергия на совершение движений руками и разгибание.

Если сборщик сидит на непрерывно движущейся платформе над рядом земляники, затраты энергии будут существенно большими. Для сбора всех созревших ягод он наклоняется вперёд в сагиттальной плоскости на угол 45° и более, а ноги при этом остаются на упорах под нагрузкой неподвижно и устают. Однако сборщик не всегда успевает собрать все зрелые ягоды. Поэтому для снижения напряжённости труда при массовом сборе на один ряд сажаются два оператора напротив друг друга.

Если сборщик полулежит над рядом земляники на непрерывно перемещающейся платформе, он наклонов не совершает, движение тела получает большую свободу, но при этом положение тела таково, что напряженными практически всё время оказываются крупные мышцы (спинные). Амплитуда перемещения рук значительно больше, и руки в значительной степени остаются напряжены. Также к быстрой усталости рук при сборе ягод добавляется перегрузка грудной клетки и коленных суставов.

Если сборщик лежит над рядом земляники лицом вниз на непрерывно или дискретно перемещающейся платформе, то движения тела практически отсутствуют, а перемещения рук крайне ограничены. В этой позиции усталость рук, находящихся при сборе ягод постоянно в приподнятом положении, проявится значительно быстрее, а мышцы шеи получат значительные перегрузки.

Если сборщик сидит на дискретно перемещающейся платформе между рядами, то из-за близости кустов углы наклона туловища существенно уменьшаются (в два раза и более), а ступни ног свободно находятся на почве или упорах. Это вызвано тем, что сиденье располагается значительно ниже, чем в предыдущем случае, когда сборщик располагается над рядом земляники. Различие уровней расположения сидений определяется высотой кустов, которая вместе с высотой почвенного вала ряда составляет примерно половину вы-

соты туловища сборщика. Однако при меньшем угле наклона сборщик поочерёдно поворачивает туловище влево или вправо, собирая ягоды в зоне досягаемости то с одного, то другого ряда. Эти повороты при необходимости можно исключить, придав сиденью возможность вращения в пределах 30° в каждую сторону. Фактически, учитывая изложенное выше, положение сборщика сидя между рядами, по сравнению с тремя другими, является оптимальным.

Кроме теоретического обоснования положения сборщика, провели ряд лабораторных экспериментов (рис.3), которые позволили определить площадь зоны охвата моторного поля с работой одной и двумя руками при различных углах отклонения тела сборщика; выяснилось также, что для наибольшего удобства при работе сиденье должно иметь возможность вращения на 300 в каждую сторону ( рис. 4).

1 - секция платформы, 2 - вертикальная планка (служит ориентиром начала отсчёта), 3 - набор специальных транспортиров для измерения отклонения тела в пространстве, 4 - площадка для имитации параметров рядка, 5 - подножка Рис. 3 - Моделирование процесса сбора с платформы для изучения зоны досягаемости при сборе

Как видно из рисунка 4, площадь фигуры представляет собой криволинейную трапецию. Для упрощения расчётов разобьём данную площадь на две части. Разбивку рационально осуществить для данного случая от 1 до 5 и от 5 до 9. Обозначим площади этих фигур соответственно S1 и S2. Общая площадь определяется как сумма площадей криволинейных трапеций.

S=S +S

1 2

Линии, ограничивающие данную область слева и справа, являются прямыми и представляют пределы интегрирования. Кривая представляет собой некоторую функцию ^х). В данном случае рассмотрим две функции Цх) и Цх). Площадь криволинейной трапеции определяется по формуле:

1 - площадь сбора, осваиваемая двумя руками,

2 - площадь сбора одной рукой Рис. 4 - Схема зоны досягаемости моторного поля, полученная в лаборатории при различных отклонениях Проведёнными исследованиями установлено, что при работе на платформе сборщик до 85% времени ведёт сбор двумя руками (площадь под цифрой 1 на рис. 4) , и лишь до15% времени ведёт сбор одной рукой (в пределах площади под цифрой 2).

$г-!ьат +$2=$ьаг2(х)

Площади, обозначенные под цифрой 1 - зона при работе двумя руками:

- для позиции без отклонения S=0,318 м2

- для позиции с отклонением в 10° S=0,343 м2

- для позиции с отклонением в 30о S=0,373 м2 Площади зон досягаемости одной рукой

ф

Вестник РГАТУ, № 2 (34), 2017

(цифра 2): земляники на промышленной плантации// Садо-

- без отклонения S=0,692m2, водство и виноградарство.- 2010. - №2. - С. 37-40.

- для отклонения в 10° S = 0,748м2 3. Утков, Ю.А., Филиппов Р.А. Современные

- для отклонения в 30о S = 0,8282 м2 тенденции создания технических средств, улуч-

Вывод шающих условия труда в промышленном садо-

Теоретический анализ возможных позиций водстве России // Вестник мичуринского государ-

сборщика при ручном сборе ягод земляники по- ственного аграрного университета. 2012. № 3. с.

казывает перспективность положения сборщика 31-37.

в позиции сидя между рядами. Результаты этого 4. Филиппов, Р.А., Утков Ю.А. Пути повышения

анализа в сочетании с факторами, влияющими на производительности и улучшения условий труда

процесс ручного сбора ягод, позволяют создать при ручном сборе ягод земляники // Плодоводство

оптимальную конструкцию технического средства, и ягодоводство России. Т.30. - М.:ВСТИСП, 2012.

обеспечивающего комфортные условия труда - С. 470-484.

сборщиков, как при сборе ягод земляники, так и 5. Теория и практика улучшения условий труда

при выполнении ряда других операций (удаление операторов средств механизации работ в сель-

сорняков, посадка рассады и т.п.). ском строительстве / В.С. Шкрабак, Л.А. Голдо-

При работе на платформе среднестатистиче- бина, М.Б.Бехбудов, Р.В. Шкрабак, В.В.Шкрабак,

ский сборщик до 85% времени ведёт сбор двумя Д.И. Торопов. - СПб.: С. - ПбГАУ, 2001.. Т.30. -

руками, осваивая площадь от 0,318 до 0,373м2 с М.:ВСТИСП, 2012. - С. 470-484.

каждой из сторон, а для большего удобства сиде- 6. Пат. 2415550 РФ. Платформа для ручной

нью необходимо придать вращение в 300 в каж- уборки урожая,посадки и ухода за низкорасту-

дую сторону. щими культурами / Чухляев И.И.,Утков Ю.А.,

Список литературы ЦымбалА.А., Бычков В.В., Филиппов Р.А.// Бюл.

1. Филиппов, Р.А. Технические средства в тех- 2011. №10.

нологии ручной уборки ягод земляники: дис. ... 7. Пат. 2523500 РФ. Платформа для ручной

к.с.-х.наук. - М.: ВСТИСП, 2012. - 156 с уборки ягод земляники и других низкорастущих

2. Филиппов, P.A., Утков Ю.А.Технические сред- культур / Р.А Филиппов, Ю.А Утков, Д.О. Хорт, И.Г ства для совершенствования ручного сбора ягод Смирнов //Бюл.2014. №20.

JUSTIFICATION OPTIMAL POSITION PICKER STRAWBERRIES DURING OPERATION

Filippov Rostislav A., candidate of agricultural sciences, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Agro-engineering Center VIM", e-mail:vimsad@yandex.ru

Khort Dmitriy O., candidate of agricultural sciences, Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Agro-engineering Center VIM", Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Agro-engineering Center VIM", e-mail:vim_sad@mail.ru

Tsymbal Aleksandr A., doctor of agricultural sciences, Federal state budgetary educational institution of higher professional education "Russian state agrarian University - MTAA named after K. A. Timiryazev, e-mail:tcimbalaa@yandex.ru

One of the factors restraining the development of its own industrial production of berry crops in the country is the dominance of manual labor in the harvesting operations, including on such a culture as strawberries. A manual way to harvest strawberries is to separation the workman of ripe berries from the bush, packing them in tare and subsequent accumulation. This is a reusable way of harvesting berries, allows you to harvest berries as they mature. But prolonged manual picking of berries on industrial plantations leads during the working day to unacceptable physical overloads of the body and is exacerbated by the need simultaneously with the collection of berries constantly move around the plantation and fills the empty containers berries. Therefore, in order to create more comfortable working conditions for manual harvesting of strawberries, scientists and specialists in the past 25-30 years, along with complex machines, have created simplified technical means. The article presents the analysis positions of the berry picker when using platforms, the calculation of the energy cost during work, found a collection area during operation, found the area which develops picker at work.

Key words: platform, strawberries, manual skills, harvesting.

Literatura

1. FilippovR.A. Tehnicheskie sredstva vtehnologiiruchnoj uborki jagodzemljaniki: dis. ... k.s.-h.nauk. - M.: VSTISP, 2012. - 156 s

2. Filippov P.A., Utkov JU.A.Tehnicheskie sredstva dlja sovershenstvovanija ruchnogo sbora jagod zemljaniki na promyshlennoj plantacii//Sadovodstvo i vinogradarstvo.- 2010. - №2. - S. 37-40.

3. Utkov JU.A., Filippov R.A. Sovremennye tendencii sozdanija tehnicheskih sredstv, uluchshajushhih uslovija truda v promyshlennom sadovodstve Rossii // Vestnik michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2012. № 3. s. 31-37.

4. Filippov R.A., Utkov JU.A. Puti povyshenija proizvoditel'nosti i uluchshenija uslovij truda pri ruchnom sbore jagod zemljaniki//Plodovodstvo i jagodovodstvo Rossii. T.30. - M.:VSTISP, 2012. - S. 470-484.

5. Teorija i praktika uluchshenija uslovij truda operatorov sredstv mehanizacii rabot v sel'skom stroitel'stve

/ V.S. SHkrabak, L.A. Goldobina, M.B.Behbudov, R.V. SHkrabak, V.V.SHkrabak, D.I. Toropov. - SPb.: S. -PbGAU, 2001.. T.30. - M.:VSTISP, 2012. - S. 470-484.

6. Pat. 2415550 RF. Platforma dlja ruchnoj uborki urozhaja,posadki i uhoda za nizkorastushhimi kul'turami / CHuhljaev I.I.,Utkov JU.A., CymbalA.A., Bychkov V.V., Filippov R.A.//Bjul. 2011. №10.

7. Pat. 2523500 RF. Platforma dlja ruchnoj uborki jagod zemljaniki i drugih nizkorastushhih kul'tur / R.A Filippov, JU.A Utkov, D.O. Hort, I.G Smirnov//Bjul.2014. №20.

УДК 331.4:658.382

О СОСТОЯНИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ТРАВМАТИЗМА В АПК И ПУТЯХ ЕГО СНИЖЕНИЯ

ЯКОВЛЕВА Елена Валерьевна, канд. с.-х. наук, доцент кафедры БЖД на производстве elenavalerevna79@ya.ru

КУЛАКОВА Евгения Владимировна, канд. техн. наук, доцент кафедры БЖД на производстве evla07@ya.ru

ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина

Целью данной статьи является анализ состояния охраны труда и безопасности в АПК Орловской области. Перечислены опасные действия, которые могут привести к травмированию, и группы производственных травм. Для улучшения условий труда на производстве всегда ставится задача - установить причины и закономерности возникновения несчастных случаев и профессиональных заболеваний. Этому предшествует отклонение производственного процесса от нормального хода. Анализ производственного травматизма является одним из инструментов управления охраной труда. На основе актов специальных расследований групповых, тяжёлых и смертельных случаев, специальных обследований и проверок проводится анализ причин, вызывающих несчастные случаи и профессиональные заболевания, определяется тактика борьбы с травматизмом, принимаются конкретные меры для устранения опасных и вредных факторов. Авторами предложен обобщенный коэффициент оценки состояния охраны труда. Проведенные нами исследования показали, что негативным проявлениям способствует формализм в расследовании несчастных случаев на производстве. По оценке департамента условий и охраны труда Министерства труда и социальной защиты РФ в актах формы Н-1 до половины указанных причин не соответствуют истинным. Принимаемые меры в актах Н-1 только в 2-30 случаях из 100 соответствуют установленным причинам. Это приводит к формированию бессистемных представлений о проблеме безопасности.

Ключевые слова: охрана труда, условия труда, травматизм, несчастный случай, безопасность, механизм ведения охраны труда.

Введение

В условиях становления рыночной экономики и социальной нестабильности обостряется проблема соблюдения прав работников на нормальные условия и охрану труда. Охрана жизни и здоровья работников - первостепенная задача и государства, и работодателя по отношению к результатам трудовой деятельности, что является общечеловеческим принципом, отвечающим Всеобщей декларации прав и свобод человека, повышения благосостояния населения на основе динамичного и устойчивого экономического роста и повышения конкурентоспособности страны. Решение этой задачи под силу только людям, профессиональный уровень которых отвечает современным квалификационным требованиям, а совокупность их физических, умственных и эмоциональных возможностей позволяет им выполнять работу определенного объема и качества в течение установленной продолжительности рабочего времени без ущерба своему здоровью, т.е. при осуществлении надежной охраны их труда.

Проблема производственного травматизма и профессиональной заболеваемости актуальна для всех отраслей экономики РФ, не исключением является и агропромышленный комплекс (АПК). Он является важной составной частью народного хозяйства, объединяет все отрасли экономики по производству сельскохозяйственной продукции, ее переработке и доведению до потребителя. Развитие АПК оказывает большое влияние на уровень благосостояния страны, поскольку его продукция составляет около 80% всех товаров народного потребления. Поэтому, принимая во внимание тот факт, что АПК обеспечивает продовольственную безопасность страны, ему необходимо уделять особое внимание.

Многие причины травматизма и профессиональной заболеваемости в АПК можно объяснить тем, что охрана труда в сельском хозяйстве за последнее время претерпела определенные изменения - в Минсельхозе России был ликвидирован отдел, занимающийся вопросами охраны труда, которые затем были отнесены к компетенции

© Яковлева Е.В., Кулакова Е. В., 2017г.