CC BY
16УДК 629.1.04
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ РАБОТ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЯГКИХ
КОНТЕЙНЕРОВ
Строганов Юрий Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры подъемно-транспортных машин и роботов, ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
(620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 раб.тел: 8 (343) 375-45-54, e-mail: [email protected])
Давыдова В.В., ассистент кафедры подъемно-транспортных машин и роботов, ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 раб.тел: 8 (343) 375-45-54)
Летнев Константин Юрьевич - старший преподаватель кафедры подъемно-транспортных машин и роботов, ФГАОУ ВО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19 раб.тел: 8 (343) 375-45-54)
Рецензент Б.Л. Охотников, доктор технических наук, профессор,, профессор кафедры ТМ и РМ ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет.
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. КарлаЛибкнехта, д. 42 тел. +7 904-382-35-66, E-mail: [email protected])
Ключевые слова: транспорт, погрузочно-разгрузочные работы, мягкий контейнер, безопасность жизнедеятельности, грузозахватное устройство, автоматический грузозахват. Аннотация
Работы, выполняемые с использованием грузоподъёмного оборудования, и погрузочно-разгрузочные работы с применением средств механизации относятся к категории работ с повышенной опасностью. В настоящей работе рассматривается проблема обеспечения безопасности именно технологического (иногда - не занятого непосредственно на данной технологической операции - погрузочно-разгрузочные работы при транспортировке грузов) персонала при выполнении погрузочно-разгрузочных работ с применением оборотных мягких контейнеров. На наш взгляд, перспективными (в плане предотвращения производственного травматизма) являются методы применения принципа физического устранения производственного работника из травмоопасной производственной зоны - кузова транспортного средства во время погрузочных работ. Для всестороннего выявления путей и способов предотвращения травматизма в данном технологическом процессе можно рассмотреть модель поведения (и травмирования) работника при его непосредственном участии в исследуемой технологической операции -механизированной погрузке картофеля и овощей в транспортные средства на поле в период уборки урожая. В теории обеспечения безопасности жизне- и производственной деятельности данная модель обозначается как СЧМС: система «человек - машина - производственная среда». Одним из вариантов применения предлагаемого метода на погрузочно-разгрузочных
транспортных работах в сельскохозяйственном производстве представляется использование грузозахватных устройств с дистанционным пневмоприводом из кабины погрузчика, а также с автоматическим грузозахватным устройством для погрузки сыпучих грузов (например -картофеля) с использованием разработанного авторами мягкого контейнера, используемого на предприятиях агропромышленного комплекса Свердловской области. Использование грузозахватных устройств с дистанционным управлением позволяет, на наш взгляд, существенно снизить опасность травмирования на работах по погрузке/разгрузке сельскохозяйственного урожая в транспортирующие технические средства, исключая необходимость нахождения стропальщика в кузове транспортного средства.
INCREASING SAFETY OF TRANSPORTING, LOADING AND UNLOADING OPERATIONS
USING FLEXIBLE SOFT CONTAINERS Y. N. Stroganov - candidate of technical sciences, associate professor of the hair of Lifting and Transporting Machines and Robots, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "UrFU named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
(620002, Yekaterinburg, Mira St., 19 office phone: 8 (343) 375-45-54, e-mail: [email protected])
V.V. Davydova, Assistant, Chair of Hoisting-and-Transport Machines and Robots, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "UrFU named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
(620002, Yekaterinburg, Mira St., 19 office phone: 8 (343) 375-45-54)
K. Y. Letnev - Senior Lecturer, Chair of Hoisting-and-Transport Machines and Robots, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "UrFU named after the First President of Russia B.N. Yeltsin
(620002, Yekaterinburg, Mira St., 19 office phone: 8 (343) 375-45-54)
Reviewer B.L. Okhotnikov, doctor of technical sciences, professor, professor of the TM and RM department, Ural State Agrarian University.
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 904-382-35-66, E-mail: [email protected])
Keywords: transport, loading and unloading, soft container, life safety, lifting device, automatic cargo capture.
Summary
Work performed with the use of lifting equipment and mechanized loading and unloading operations are classified as hazardous work. In this paper, we consider the problem of ensuring the safety of technological personnel (who are not directly involved in this technological operation - loading and unloading operations on transport in agricultural production) while performing loading and unloading operations using flexible soft containers. In our opinion, promising methods (in terms of preventing industrial injuries) are those of applying the principle of removing a production worker completely from a
traumatic production area - a vehicle body during loading operations. In order to comprehensively identify ways and means of preventing injuries in this technological process, we can consider the model of an employee's behavior (and injury) with his direct participation in the technological operation under study - mechanized loading of potatoes and vegetables into vehicles on the field during the harvest season. In the theory of ensuring the safety of life and production activities, this model is referred as a «man - machine - production environment» system. One of the applications of the proposed method for loading and unloading transport operations in agricultural production is the use of gripping devices with remote pneumatic drive from the loader's cab, as well as with an automatic gripping device for loading bulk goods (for example, potatoes) using a soft container developed by the authors, used at agricultural enterprises of the Sverdlovsk region. The use of load-gripping devices with remote control allows, in our opinion, to significantly reduce the risk of injury during loading / unloading of agricultural crops into transporting vehicles, eliminating the need for a slinger within the vehicle body.
Введение
Состояние охраны труда в сельском хозяйстве [1] представляется в настоящее время серьезнейшей проблемой. По данным Росстата [2] в 2015 г. производственный травматизм в сельском хозяйстве, охоте и лесном хозяйстве по России составил 2,8 тыс. чел., в том числе со смертельным исходом - 0,2 тыс. чел. В сельском и лесном хозяйстве и охоте количество травм на 1000 работающих превышает общие показатели по стране в 2015 г. в 1,69 раза, в том числе со смертельным исходом - в 1,92 раза.
Цель и методика исследования
Погрузочно-разгрузочные работы, выполняемые с использованием грузоподъёмного оборудования и средств механизации справедливо относятся к категории работ с повышенной опасностью [3, 4]. Помимо проблем, связанных с техническими неисправностями и поломками - в данной категории работ присутствует также и вероятность травмирования, человека - участника технологического процесса, или совершенно постороннего (в отдельных случаях) человека.
Для всестороннего выявления путей и способов предотвращения травматизма в данном технологическом процессе рассмотрим саму модель поведения (и травмирования) работника при его непосредственном участии в исследуемой технологической операции - механизированной погрузке картофеля и овощей в транспортные средства на поле в период уборки урожая. В теории обеспечения безопасности жизне- и производственной деятельности данная модель обозначается как СЧМС: система «человек - машина - производственная среда».
Под системой «человек - машина - производственная среда» (СЧМС) понимают систему, состоящую из человека-оператора и машины, посредством которой он осуществляет трудовую деятельность. Машиной в СМЧС называют совокупность технических средств, используемых человеком в своей деятельности в рамках рассматриваемой производственной среды.
Оператор - это человек (работник), осуществляющий непосредственную трудовую деятельность, основу которой составляет его взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой посредством сознательного использования информационной модели и органов управления.
Производственная среда - совокупность предмета труда (объекта приложения техногенного воздействия для достижения поставленной в данном случае производственной задачи), технологических приемов и методов (как принятых в официальном порядке - в виде отраслевых стандартов, нормативных правил, инструкций и т.п., так и применяемых в «явочном» порядке - например в форме традиций, привычек и т.п.) и окружающей среды (способной оказывать существенное, а в ряде случаев и определяющее воздействие на эффективность и возможность обеспечения производственной деятельности без нанесения вреда самому производственному работнику).
В данной системе СЧМС опасность травмирования создают все элементы данной системы (даже сам непосредственный исполнитель - производственный рабочий, например в форме снижения внимания на ответственных этапах работы по различным причинам: мелкое недомогание, семейные проблемы и т.п.), а также и процесс взаимодействия данных элементов между собой. В качестве примера можно привести значительное повышение вероятности травмирования в случае отказа технического средства во внезапно ухудшившихся природно-климатических условиях. Степень подобной опасности - различная, количественная ее оценка -зависит от достаточно большого числа разнообразных факторов, точный учет которых - весьма затруднен. Поэтому проблема обеспечения безопасности работников решается, в основном, двумя главными методами: повышением надежности функционирования каждого из компонентов рассматриваемой системы, а также физическим предотвращением возможности контакта человека-оператора с теми элементами системы, которые могут привести к его травмированию.
Человек в системе безопасности является объектом непосредственной защиты [5]. Случаи «сознательного» (например, «по производственной необходимости», или «экономическим соображениям») пренебрежения данной функцией рассматривать не стоит принципиально.
В процессе управления оборудованием человек должен прилагать некоторые усилия: прилагая излишние усилия, человек будет уставать [1]. Соответственно, одной из главных задач обеспечения безопасности трудовой деятельности человека на погрузочно-разгрузочных работах является снижение его усталости в процессе трудовой деятельности (что приводит как к непосредственному его травмированию - не смог что-то сделать «физически», так и к снижению концентрации, что, в свою очередь, повышает вероятность его производственного травмирования).
Подобный подход широко применялся при разработке технико-технологических аспектов обеспечения безопасности погрузочно-разгрузочных работ (например нормирование предельно
допустимой массы поднимаемого вручную груза и пр.), однако, несмотря на достаточно значительные усилия (и вложения) он не дает полной гарантии отсутствия производственного травматизма.
На наш взгляд, более перспективными (в плане предотвращения производственного травматизма) является гораздо менее распространенные методы применения принципа физического устранения производственного работника из травмоопасной производственной зоны.
Для раскрытия применяемых на практике методов обеспечения безопасности человека используются два понятия.
1. Гомосфера - пространство (рабочая зона), где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности.
2. Ноксосфера - пространство, в котором постоянно существуют и возникают опасности.
Суть рассматриваемого метода состоит в пространственном (физическом) и (или)
временном (технологическом) разделении гомосферы и ноксосферы. Совмещение гомосферы и ноксосферы недопустимо с позиции безопасности (кран - стропальщик). Реализация этого метода осуществляется, в основном, средствами автоматизации и дистанционного управления производственным процессом [3].
Главная задача подобного метода при выполнении погрузочных работ на транспорте -исключить нахождение человека в кузове транспортного средства непосредственно во время погрузки/выгрузки сыпучего материала в кузов транспортного средства.
Одним из вариантов применения данного метода на погрузочно-разгрузочных транспортных работах в сельскохозяйственном производстве представляется использование грузозахватных устройств с дистанционным электро или пневмоприводом из кабины погрузчика, а также с автоматическим грузозахватным устройством для погрузки сыпучих грузов (например -картофеля) с использованием разработанного авторами мягкого контейнера [8], используемого на предприятиях агропромышленного комплекса Свердловской области. Использование грузозахватных устройств с дистанционным управлением позволяет на наш взгляд, существенно снизить опасность травмирования на работах по погрузке/разгрузке сельскохозяйственного урожая в транспортирующие технические средства. Результаты исследований
Предложенные авторами устройства выполнены следующим образом.
Мягкий контейнер (А.С № 1490024 СССР, Кл В 65D 30/00, 1989 г.) представляет собой емкость, выполненную из синтетической ткани (рис.1, 2).
Рисунок 1. Мягкий оборотный контейнер (а - на опорной поверхности, б - при подъеме): 1, 2 -боковые стенки; 3 - горловина; 4 - верхний строповочный элемент; 5 - нижний строповочный элемент; 6 - стропы верхние; 7- стропы нижние.
Емкость имеет боковые стенки 1 и 2 и горловину 3, при этом стенка 2 выполнена более длинной и в верхней своей части имеет подгиб. Элементы строповки выполнены в виде жестких стержней (труб) 4 и 5. Стержень 4 закреплен в подгибе стенки 2, а стержень 5 - вдоль нижней кромки емкости. Контейнер, расположенный на опорной поверхности, засыпается через горловину 3. Подъем осуществляется стропами 6 и 7, при этом более длинная стенка 2 перекрывает горловину 3. Разгрузка контейнера производится его опрокидыванием - контейнер поднимают за стропы 7 при отсоединенных стропах 6.
Схема погрузки сыпучего материала при использовании мягких контейнеров представлена на рис. 2.
Рисунок 2. Схема погрузки сыпучего материала транспортное средство: 1 - транспортное средство; 2 - трактор-погрузчик; 3 - мягкий контейнер.
Отсоединение верхних строп от контейнера при погрузке сыпучего материала в транспортное средство может осуществляться: ручным способом (требуется нахождение стропальщика в кузове - в травмоопасной зоне); механизированным путем с управлением из кабины оператора погрузчика механическими захватами контейнера с приводом - например от пневмосистемы или электросистемы, а также с использованием автоматических захватных устройств, отсоединяющихся от верхнего строповочного элемента при ослаблении строп в момент установки контейнера на дно кузова транспортного средства.
Следует отметить, что ручной способ освобождения строп совершенно неприемлем для технологии погрузки, поскольку усматривается высокий риск травмоопасности для стропальщика. Этот способ по нашему мнению должен быть полностью исключен из практики погрузочных работ с применением контейнеров.
Разработанные авторами данной работы ряд грузозахватных устройств [8, 9, 10, 11, 12] для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину позволяют производить погрузку сыпучего материала в транспортные средства (например - картофеля) без нахождения стропальщика в кузове автомобиля (прицепа).
Схема грузозахватного устройства для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину по патенту РФ № 1584477, 2015 г. содержит (рис. 3) пневмоцилиндр 1, длина которого не менее размера верхнего строповочного узла 2 мягкого контейнера 3. Внутри пневмоцилиндра 1 расположены два поршня 4 и 5, разнесенные от середины пневмоцилиндра 1 по его длине, штоки 6 и 7 которых имеют П-образную форму, выполненные заодно с грузозахватными стержнями 8 и 9, при этом на торцевых частях упомянутого пневмоцилиндра 1 закреплены кронштейны 10 и 11, изготовленные в виде пластин, в которых выполнены соосно отверстия выполняющие роль направляющих для штоков 6 и 7, а также отверстия, выполненные соосно и являющиеся направляющими для грузозахватных стержней 8 и 9 верхнего строповочного узла 2 мягкого контейнера 3, причем поршни 4 и 5 пневмоцилиндра 1 поджимаются к его середине пружинами 12 и 13 без соприкосновения между собой. В средней части к пневмоцилиндру 1 подсоединен пневмопровод 14, связанный с компрессором 15 грузоподъемной установки (например - трактора 17, оснащенного грузоподъемным оборудованием), подающим воздух через пневматический кран 16 в пневмоцилиндр 1 между поршнями 4 и 5.
После установки контейнера на дно кузова транспортного средства, оператор погрузчика открывает пневмокран 16, обеспечивая подачу воздуха от компрессора (ресивера) 15 в среднюю часть пневмоцилиндра 1, в результате повышения давления в средней части пневмоцилиндра 1, поршни 4 и 5 расходятся от середины пневмоцилиндра 1 в разные стороны (рис. 3б) и перемещают стержни 8 и 9, обеспечивая отсоединение пневмозахвата от верхнего строповочного элемента.
е7
Рисунок 3. Грузозахватное устройство для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину (а - подъем контейнера, б - опорожнение контейнера).
К недостаткам данного грузозахватного устройства относятся довольно высокая масса, значительные трудозатраты при соединении его с верхним строповочным элементом контейнера.
Схема устройства для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину по патенту РФ № 167581, 2017 г. позволяет избежать этих недостатков, так как захватные элементы его более компактные и работают независимо.
Рисунок 4. Устройство для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину (а - положение при подъеме, б - положение при погрузке автомобиля).
Схема устройства содержит (рис. 4) грузозахватные узлы, состоящие из пневмоцилиндров 1, 2, соединенных посредством кронштейнов 3, 4 со стропами 5, 6, причем внутренние диаметры пневмоцилиндров обеспечивают свободную вставку верхнего строповочного элемента 7 во внутренние полости пневмоцилиндров с обеих сторон строповочного элемента. При этом пневмоцилиндры 1, 2 грузозахватных узлов закрыты заглушками 9, 10 с внешних торцевых сторон, причем каждая из заглушек снабжена штуцером 11, 12 через которые подсоединены пневмопроводы 13, 14, связанные с компрессором 15 погрузчика, подающим воздух через пневматический кран 16 в пневмоцилиндры 1, 2 грузозахватных узлов.
После установки контейнера на дно кузова транспортного средства 20 оператор погрузочного средства открывает пневмокран 16, обеспечивая подачу воздуха от компрессора (ресивера) 15 в торцевые части пневмоцилиндров 1, 2. В результате повышения давления во внутренних торцевых частях пневмоцилиндров 1, 2, между заглушками пневмоцилиндров и торцевыми поверхностями строповочного элемента 7 мягкого контейнера 8 возникает сила, которая перемещает грузозахватные узлы в разные стороны относительно верхнего строповочного элемента 7, обеспечивая отсоединение пневмоцилиндров от контейнера.
Описанные устройства для погрузки сыпучих грузов с использованием мягких контейнеров могут применяться при наличии в погрузочном средстве пневмосистемы. При отсутствии пневмоподающей системы на погрузчике могут быть использованы запатентованные авторами данной работы концевые захватные устройства с электроприводом от электросистемы погрузчика [11, 12], функционирование которых обеспечивается соленоидным двигателем, а также автоматические грузозахваты [10], обеспечивающие автоматическое отсоединение верхних строп от контейнера при постановке его в кузов транспортного средства.
Выводы
Применение мягких контейнеров с грузозахватными устройствами для погрузки картофеля и овощей в транспортные средства позволяет исключить необходимость нахождения стропальщика в кузове транспортного средства при погрузке сыпучих грузов, что повышает технику безопасности при погрузке.
Библиографический список
1. Шкрабак Р.В., Еникеев В.Г., Огнев О.Г. и др. Характеристика трудоохранных проблем в АПК и современные пути их решения // Известия Международной академии аграрного образования. 2018. Выпуск № 39. С. 72-79.
2. Российский статистический ежегодник 2015: стат. сб. / Федеральная служба государственной статистики. М.: Росстат, 2015. 728 с.
3. Луковников А.В., Шкрабак В.С. Охрана труда. М.: ВО «Агропомиздат», 1991. 320 с.
4
5
6
7
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
7i
Волкова А.А., Шишкунов В.Г., Тягунов Г.В. Безопасность жизнедеятельности. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 243 с.
Цепелев В.С., Тягунов Г.В., Фетисов И.Н. Безопасность жизнедеятельности в техносфере. Часть 1. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 140 с.
Федеральная служба по труду и занятости (Роструд) [Электронный ресурс] URL: https://www.rostrud.ru (дата обращения 04.11.2016).
А.с. № 1490024 СССР, В 65D 30/00 Мягкий контейнер / Б.Л. Охотников, Ю.Н. Строганов, И.П. Шептилич, опубл. 30.06.89.
Патент РФ № 158477 Грузозахватное устройство для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину / Ю.Н. Строганов и др., опубл. 10.12.15. Патент РФ № 167581 Устройство для выгрузки сыпучих грузов из мягких контейнеров через их горловину / Ю.Н. Строганов, Ю.Н.Летнев и др., опубл. 10.01.17.
Патент РФ № 171791 Грузозахватное устройство для мягких контейнеров / Ю.Н. Строганов и др., опубл. 12.09.17.
Патент РФ № 188520 Грузоподъемное устройство для мягких контейнеров / Ю.Н. Строганов и др. опубл. 16.04.19.
Патент РФ № 189836 Устройство грузозахватное для мягких контейнеров / Ю.Н. Строганов и др. опубл 05.06.19.
Bibliographic list
Shkrabak R.V., Enikeev V.G., Ognev O.G. i dr. Harakteristika trudoohrannyh problem v APK i sovremennye puti ih reshenija // Izvestija Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovanija. 2018. Vypusk № 39. S. 72-79.
Rossijskij statisticheskij ezhegodnik 2015: stat. sb. / Federal'naja sluzhba gos-udarstvennoj statistiki. M.: Rosstat, 2015. 728 s.
Lukovnikov A.V., Shkrabak V.S. Ohrana truda. M.: VO «Agropomizdat», 1991. 320 s. Volkova A.A., Shishkunov V.G., Tjagunov G.V. Bezopasnost' zhiznedejatel'nosti. Ekate-rinburg: UGTU-UPI, 2009. 243 s.
Cepelev V.S., Tjagunov G.V., Fetisov I.N. Bezopasnost' zhiznedejatel'nosti v tehnosfe-re. Chast' 1. Ekaterinburg: UGTU-UPI, 2005. 140 s.
Federal'naja sluzhba po trudu i zanjatosti (Rostrud) [Jelektronnyj resurs] URL: https://www.rostrud.ru (data obrashhenija 04.11.2016).
A.s. № 1490024 SSSR, V 65D 30/00 Mjagkij kontejner / B.L. Ohotnikov, Ju.N. Stroga-nov, I.P. Sheptilich, opubl. 30.06.89.
Patent RF № 158477 Gruzozahvatnoe ustrojstvo dlja vygruzki sypuchih gruzov iz mjag-kih kontejnerov cherez ih gorlovinu / Ju.N. Stroganov i dr., opubl. 10.12.15.
9. Patent RF № 167581 Ustrojstvo dlja vygruzki sypuchih gruzov iz mjagkih kontejnerov cherez ih gorlovinu / Ju.N. Stroganov, K.Y. Letnev i dr., opubl. 10.01.17.
10. Patent RF № 171791 Gruzozahvatnoe ustrojstvo dlja mjagkih kontejnerov / Ju.N. Stro-ganov i dr., opubl. 12.09.17.
11. Patent RF № 188520 Gruzopod#emnoe ustrojstvo dlja mjagkih kontejnerov / Ju.N. Stroganov i dr. opubl. 16.04.19.
12. Patent RF № 189836 Ustrojstvo gruzozahvatnoe dlja mjagkih kontejnerov / Ju.N. Stroganov i dr. opubl 05.06.19.
