CC BY
45
УДК 658.382.2
Н.И. Чепелев, А.Ю. Щекин, Д.А. Едимичев, Д.О. Крашенинина, И.Н. Чепелев
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ РАЗБРАСЫВАТЕЛЕЙ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ
Обоснован выбор оптимальных параметров работы системы блокировки рабочих органов мобильного разбрасывателя органических удобрений.
Ключевые слова: опреатор, разбрасыватель, безопасность, эксперимент.
N.I. Chepelev, A.Yu. Shchekin, D.A. Yedimichev, D.O. Krasheninina, I.N. Chepelev
RESULTS OF THE EXPERIMENTAL RESEARCH OF WORK SAFETY INCREASE FOR THE OPERATORS WHO SPREAD ORGANIC FERTILIZERS
The choice of the optimum parameters for functioning the blocking system of the organic fertilizer mobile spreader operating elements is proved.
Key words: operator, spreader, safety, experiment.
Ежегодно на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК) погибают тысячи людей. С повышением уровня механизации технологических процессов в АПК, широким использованием мобильных средств увеличивается доля травм от применяемых машин и оборудования.
На протяжении длительного периода времени одной из наиболее травмоопасной отраслью в нашей стране является растениеводство. По данным Всероссийского НИИ охраны труда, в сельском хозяйстве в отрасли растениеводства происходит порядка 25...30% смертельных случаев от общего числа летальных травм в сельскохозяйственном производстве. Наибольшее число травмированных отмечается во время предпосевной обработки почвы и уборки урожая (12 и 8% соответственно). Кроме того установлено, что наиболее трудоемким процессом в растениеводстве являются транспортировка и внесение органических удобрений. Механизация процесса внесения органических удобрений снижает затраты на производство продукции растениеводства на 18-20% [1].
Проведенный обзор научно-технической литературы и патентный поиск позволили сформировать представление об условиях труда при эксплуатации мобильного разбрасывателя органических удобрений. При этом установлено, что недостаточно изучены вопросы безопасности труда операторов сельскохозяйственной техники, в частности мобильных разбрасывателей органических удобрений. В методологическом плане недостаточно проработаны вероятностно-статистические методы оценки безопасности труда, требуется совершенствование математического описания систем обеспечения безопасности труда операторов сельскохозяйственной техники.
Для проведения исследований в качестве объекта было использовано разработанное инженернотехническое средство безопасности труда операторов мобильных разбрасывателей органических удобрений в виде системы блокировки для отключения рабочих органов при попытке проникновения работающего в «опасную зону».
С целью определения эффективности разработанной системы блокировки на мобильном разбрасывателе органических удобрений и осуществления для этого серии экспериментов была смонтирована экспериментальная установка, схема которой представлена на рисунке.
Принципиальная схема управления устройством блокировки рабочих органов мобильного разбрасывателя РОУ-6 [2]: 1 - корпус разбрасывателя; 2 - карданный вал; 3 - ведущий вал;
4 - предохранительная муфта; 5 - фрикционно-планетарная муфта блокировочного устройства рабочих органов; 6 - приводной рычаг фрикционно-планетарной муфты; 7 - тяги управления тормозом блокировочного устройства рабочих органов; 8 - приводной рычаг тормоза; 9 - тормоз блокировочного устройства рабочих органов; 10 - раздаточный редуктор; 11 - рабочие органы; 12 - тяги управления блокировочным устройством; 13 - двуплечий рычаг; 14 - сервопружина; 15 - лестница
Исходя из предварительного изучения конструктивных параметров средств защиты и априорной информации, в качестве факторов, влияющих на динамику блокировки рабочих органов мобильного кормораздатчика, были выбраны следующие:
- усилие на лестницу, соответствующее массе человека, который поднимается в кузов мобильного
кормораздатчика - х1;
- количество оборотов нажимной гайки, изменяющее усилие сервопружины - х2;
- частота вращения вала отбора мощности агрегатирующего трактора - хз.
В нашем случае все факторы количественные и отвечают необходимым требованиям - совместимостью и независимостью.
Значения варьируемых параметров приведены в таблице.
Исходные параметры планирования эксперимента
Показатель Значение фактора
ххС , кг х2 ; N , об. хз ; п , мин-1
Центр эксперимента (0) 70 6 370
Интервал варьирования, £ 10 5 170
Верхний уровень, (+) 80 11 540
Нижний уровень, (-) 60 1 200
В качестве критерия оптимизации [3] принято время быстродействия блокировочного устройства у .
В результате реализации планового трехфакторного эксперимента, были получены количественные значения функции отклика - у . После проверки результатов опытов на однородность, получены следующие коэффициенты регрессии полинома:
Ь0 = 0,84; b = - 0,23; b2 = 0,59; b3 = 0,12; b12 = - 0,12;
b\3 = 0,04; ^23 = 0,06 Ьц = 0,07; b22 = 0,27; Ьзз = - 0,02
Таким образом, уравнение регрессии по результатам реализации плана второго порядка принимает
вид
у = 0,84 - О,23 x + 0,59 Х2 + 0,12Хз - 0,12 xХ2+ 0,04XiХ2+ 0,04XiХз+
(1)
2 2 2 + 0,06 Х Х + 0,07 Х + 0,27 Х - 0,02 Х .
7 Л2Лз 7 -Д/1 ’ Л/2 7 Лз
После замены кодовых переменных натуральными значениями исследуемых величин уравнение принимает вид
fB = 4,708з - 0,1116 G + 0,1725 N - 0,0512 n - 0,00з GN + 0,0042 Nn + (2)
+ 0,0007 G2 + 0,0108 N2 - 0,0025 n2.
Из анализа зависимости времени срабатывания блокировочного устройства от каждого параметра при граничных значениях двух других факторов следует, что время быстродействия системы блокировки незначительно возрастает (0,03..,0,55с) с увеличением частоты вращения вала отбора мощности при постоянном значении других факторов. Причем, чем больше усилие на механизм управления тормозом, тем диапазон времени сокращается от 1,35.1,61 с при G = 60 кг до 0,68.1,03с при G = 80 кг. При минимальной затяжке сервопружины управляющего устройства ^ после G = 70кгс практически остается на одном уровне (0,40.0,55 с) при различной частоте вращения вала отбора мощности.
Наибольшая зависимость времени tБ отмечается при изменении числа оборотов завинчивания нажимной гайки сервопружины - 0,76 ... 1,60с. При изменении частоты вращения вала отбора мощности можно снизить tE на 0,05.0,42с, а при варьировании фактора G в пределах границы опытов достигается
уменьшение tE на 0,08.0,71с.
В результате проведенного исследования можно сделать вывод, что при выборе оптимальных параметров системы блокировки необходимо предусматривать такое усилие на лестнице управления блокировочным устройством, которое позволит при рациональном режиме эксплуатации мобильного разбрасывателя органических удобрений остановить рабочие органы агрегата при условии tE < tn ■
Литература
1. Копылов Г.Н., Шкрабак В.С., Ковалев А.В., Бондарь С.И. Статистический анализ показателей травматизма в сельскохозяйственных подразделениях // Пути обеспечения безопасности и средств электромеханизации в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. СПбГАУ. - СПб., 2003. - С. 28-41.
2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В, Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1986. - 279 с.
3. Заявка 2010114367. Российская Федерация, МПК А 01 С 15/00. Предохранительное устройство разбрасывателя удобрений / Орловский С.Н., Щёкин А.Ю., Чепелев И.Н., Зотов А.В., заявл. 12.04.2010.
♦'
