Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Охрана труда

Диссертационная работа:

Голдобина Любовь Александровна. Совершенствование условий и охраны труда в сельскохозяйственном строительстве за счет разработки и внедрения инженерно-технических методов и средств, обеспечивающих устойчивость системы "оператор-строительная машина-среда" : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.26.01 Санкт-Петербург, 2003 789 с. РГБ ОД, 71:04-5/320

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
Введение 8

Глава 1. Современное состояние вопроса и задачи

исследования 15

11. Травматизм и заболеваемость в сельском строительстве:

состояние и причины 15

  1. Классификация, назначение, виды и типы отечественных и зарубежных строительных машин, применяемых в сельском строительстве 37

  2. Парк строительных машин, используемых в сельском строительстве: состояние и перспективы развития 47

  3. Причинно-следственный анализ производственного травматизма и заболеваемости операторов строительных машин... 58

  4. Анализ требований к рабочему месту операторов строительных машин 81

  5. Анализ условий труда операторов строительных машин 100

1.7. Выводы и задачи исследования 149

Глава 2. Теоретическое обоснование путей совершенство
вания условий и охраны труда операторов
строительных машин 155

  1. Анализ методов и методологий оценки условий и охраны труда в человеко-машинных системах по работам отечественных и зарубежных специалистов 155

  2. Энерго-энтропийный подход к анализу и оценке условий

и охраны труда операторов строительных машин 180

2.3. Анализ влияния информационного воздействия на формиро
вание пространства состояний в системе «оператор -

строительная машина - среда» и построение его информаци
онной модели 195

  1. Анализ влияния энергетического воздействия на формирование пространства состояний в системе «оператор -строительная машина - среда» и построение его энергетической модели 214

  2. Обоснование взаимосвязи степени тяжести опасного или вредного фактора подсистемы «оператор - строительная машина» с ее энергетическими характеристиками 231

  3. Устойчивость и управляемость динамической системы «оператор строительная машина - среда» 243

  1. Устойчивость и управляемость подсистемы «оператор - строительная машина» 244

  2. Разработка обобщенного показателя оценки устойчивости системы «оператор - строительная машина - среда» и ее подсистем 261

2.7. Выводы 274

Глава 3. Моделирование динамической системы «оператор -
строительная машина - среда» и ее подсистем 277

  1. Анализ рабочей позы оператора строительной машины 277

  2. Теоретическое исследование распределения энергозатарат оператора при действии с рычагами управления 298

  3. Теоретическое исследование распределения энергозатрат оператора при получении визуальной информации 325

3.4. Уравнения кинетической энергии, затрачиваемой

оператором при управлении строительной машиной 333

3.4.1. Уравнения кинетической энергии, затрачиваемой

оператором при действии с органами управления 333

4 3.4.2. Уравнения кинетической энергии, затрачиваемой

оператором при переносе взгляда 340

  1. Выбор структуры динамической модели тела человека 341

  2. Теоретическое исследование динамической модели человека в положении «сидя», участвующего в сложном движении 348

3.5. Моделирование вынужденных колебаний тела человека-
оператора при выполнении действий по управлению
строительной машиной 361

3.5.1. Уравнения динамической модели «1» 365

3.5.2. Уравнения динамической модели «2» 369

  1. Уравнения динамической модели «3» 371

  2. Математическая модель динамической системы «двухзвенника» 374

3.6.Выводы 376

Глава 4. Программирование пространственного движения
человека-оператора строительной машины при
выполнении целенаправленной деятельности 378

4.1. Программирование пространственного движения модели руки
оператора при выполнении целенаправленных действий

по управлению строительной машиной 379

  1. Анализ расположения рычагов управления в кабинах строительных машин и рекомендации по совершенствованию эргономических параметров постов управления 388

  2. Программирование пространственного движения модели зрительного аппарата оператора строительной машины при выполнении целенаправленных действий на получение визуальной информации 402

  3. Анализ доступности визуальной информации из проектного

положения оператора строительной машины и рекомендации

по совершенствованию обзорных качеств кабин 418

4.5. Выводы 426

Глава 5. Результаты теоретических и экспериментальных
исследований способов и средств стабилизации
процесса раскачивания груза на канате
строительного крана» 428

5.1. Теоретические исследования процесса раскачивания груза на

канате строительного крана 432

5.2. Теоретические исследования инженерно-технических способов
и устройств, направленных на устранение процесса
раскачивания груза на канате строительного крана 453

  1. Теоретическое исследование способа по устранению раскачивания груза 453

  2. Теоретическое исследование устройства по успокоению раскачивания груза 474

5.3. Методика и результаты экспериментальных исследований 493

  1. Задача и программа исследования 493

  2. Объект исследования 494

  3. Особенности обработки ограниченного числа опытов 496

  4. Результаты расчетов геометрических и технических параметров опытного образца устройства для гашения колебаний груза подвешенного на канате строительного крана 499

  5. Методика исследования колебательного процесса системы подвеса с грузом без использования осесимметричного гироскопического стабилизатора и с его применением 503

  6. Методика экспериментальных исследований способа по уменьшению периода колебаний груза на канате строительного крана 510

  7. Результаты экспериментальных исследований 515

5.4. Выводы 530

Глава 6. Инженерно-техническое обеспечение устойчивости
системы «оператор - строительная машина -среда»
при возведении строительных объектов АПК 532

6.1. Пути повышения эффективности и безопасности эксплуатации

строительных машин при возведении строительных объектов
АПК 532

6.2. Мероприятия по совершенствованию обзорных качеств

кабин и параметров микроклимата воздуха рабочей зоны 539

  1. Конструктивные особенности кабин повышенной обзорности строительных машин 539

  2. Исследование влияния конструктивных особенностей кабины башенного крана повышенной обзорности на показатель устойчивости системы «оператор - строительная машина -среда» 546

  3. Мероприятия по обеспечению воздухообмена на рабочем месте оператора строительных машин 565

6.3. Мероприятия по солнцезащите оператора строительных

машин 569

6.4. Совершенствование эргономичности постов управления в
кабинах подъемно-транспортных машин 576

  1. Конструктивное решение поста управления оператора подъемно-транспортного средства 578

  2. Сиденье оператора строительных машин 584

  3. Безопасное сиденье оператора подъемно-транспортных машин 589

  4. Теоретическое исследование устойчивости системы «оператор-строительная машина - среда» на примере эксплуатации безопасного сиденья оператора строительных машин 597

6.5. Инженерно-техническое обеспечение безопасности и
эффективности грузоподъемных и стропальных работ 606

6.5.1. Устройство для гашения колебаний груза, подвешенного

на канате строительного крана 606

  1. Обеспечение устойчивости подсистемы «оператор -строительная машина» за счет использования осесимметрич-ного гироскопического стабилизатора 614

  2. Способ и устройство для гашения колебаний груза,

подвешенного на канате строительного крана 617

  1. Анализ требований и устройств по строповке строительных конструкций 631

  2. Конструктивные особенности и принцип работы нового устройства по строповке грузов 634

6.6. Выводы 645

Глава 7. Социально-экономическая эффективность

результатов исследований 647

7.1. Расчет ожидаемой социально-экономической эффективности

мероприятий, направленных на стабилизацию раскачивания

груза на канате строительного крана 648

7.1.1. Расчет окупаемости устройства для гашения колебаний

груза, подвешенного на канате строительного крана 653

  1. Расчет эффективности строительно-монтажных работ при использовании новой конструкции стропа 657

  2. Результаты использования технических способов и средств, направленных на обеспечение безопасности строительно-монтажных работ 657

  3. Выводы 662

Общие выводы и рекомендации 663

Литература 669

Приложение А 707

Приложение Б 770

Приложение В 776

Введение к работе:

Кризисное состояние экономики России, которое она испытывает в последние годы, не могло не сказаться на всех отраслях агропромышленного комплекса и на сельском строительстве в том числе, что, прежде всего, связано с резким сокращением капитальных вложений. Глубокий спад инвестиционной активности на селе практически парализовал работу проектных и научно-исследовательских организаций, на проектно-технологическую базу и научные рекомендации которых в свое время опирались как сельское строительство, так и все отрасли агропромышленного комплекса.

Сельский строительный комплекс более чем за тридцать лет своего суще
ствования впервые переживает столь критическое состояние, в которое он по
пал по вине непродуманности проводимых в стране реформ. Капитальные го
сударственные вложения в сельское хозяйство страны сокращены до крайнего
минимума. Если в целом по стране инвестиции в основной капитал с 1991 по
1998 годы сократились в 4 раза, то в агропромышленном комплексе (АПК) это
падение превысило 30 раз. За этот же период ввод жилья на селе уменьшился с
14,3 млн. кв. метров в год до 700 тысяч. Бюджетные намерения в части капи
тального строительства в АПК в сравнении с 1990 годом снизились почти в 300
раз, а отсутствие иных поступлений на капитальные затраты и собственных ис
точников у заказчиков поставили строительную отрасль в безвыходное поло-
жение [1, 2, 3]. За 1996-1998 годы в 30-ти субъектах Российской Федерации не

было построено ни одного детского сада, 10-ти - ни одной школы, в 37-ми -клуба, в 33-х - больницы. Практически совсем не велось производственного строительства на сельских территориях Севера и дальнего Востока [4]. Беспредел с ростом цен на энергоресурсы, диспаритет цен на потребляемую промышленную продукцию и продукцию села уничтожил собственные средства сельхозпроизводителей, перерабатывающих предприятий, направляемые на расширение производства, модернизацию, техническое перевооружение и ремонт

9 зданий. За годы реформ утеряно около половины основных фондов АПК, устарело и пришло в негодность большое количество техники, оборудования.

Неслучайно поэтому, каждая третья травма с временной потерей трудоспособности и каждая четвертая со смертельным исходом, происшедшая в народном хозяйстве страны, приходится на АПК России [5]. Важен и тот факт, что при общем снижении объемов строительства травматизм и заболеваемость в отрасли существенно не снижаются: по данным ВНИИОТ (г. Орел) за последние десять лет число пострадавших с летальным исходом в сельском строительстве составило более 2726 человек или около 9% от числа пострадавших во всех отраслях АПК, и это подтверждает информацию о том, что среди прочих отраслей АПК строительство по показателю травматизма стабильно занимает пятое место после растениеводства (23,2%), ремонта и технического обслуживания машин (18,1%), животноводства (16,2%) и пищевого производства (9,9%) [6, 7].

Наиболее травмоопасными видами работ, при выполнении которых погибли люди, являются непосредственно строительные, транспортные перевозки, погрузочно-разгрузочные работы.

Самыми травмоопасными источниками в строительстве, как и в других
отраслях АПК, остаются мобильные машины. При эксплуатации машин и обо
рудования по производству строительных работ погибло 253 работника [8]. На
работах с использованием башенных, мостовых и козловых кранов погибло 35
работников в основном в результате падения грузов на пострадавших и падения

самих работников с кранов [9]. Значительное число случаев смертельного травматизма зарегистрировано при падении на работников незакрепленных элементов строительных конструкций (115 человек из 253), а также при нарушении правил погрузки, разгрузки и крепления грузов (38 человек) [8].

Операторы грузоподъемных и транспортных средств по показателю травматизма входят во вторую десятку из 95 профессий различных отраслей производства АПК, что вызвано дорожно-транспортными происшествиями,

10 морально и физически устаревшим оборудованием [10]. Детальный анализ причин травматизма позволяет среди таких недостатков как неисправность опорно-поворотных устройств кранов, низкая трещиностойкость металлических конструкций, неисправность приборов и устройств безопасности выделить особо оттягивание груза от вертикали во время его подъема, защемление груза, обрыв каната, строповка и монтаж с нарушениями требований проекта производства работ, неисправное состояние сменного грузозахватного приспособления.

Основными причинами травмирования являются: нарушение организации трудового процесса (отсутствие контроля за проведением работ, нарушение трудовой дисциплины, отсутствие средств индивидуальной защиты, допуск к работе лиц, не имеющих соответствующей профессиональной подготовки); техническая неисправность строительных машин, стационарного и передвижного оборудования.

Среди общих причин: резкое снижение инвестиций на техническое перевооружение, правовой беспредел, низкая заработная плата, ослабление государственного и ведомственного контроля, несовершенство организационно-технических нормативов.

В условиях, не отвечающих санитарно-гигиеническим нормам, работают более 15% от общей численности работающих в строительной отрасли [11]. Растет уровень профессиональных заболеваний в связи с неудовлетворительными условиями труда на рабочем месте: операторы мобильных строительных машин работают в условиях повышенной запыленности и загазованности, повышенных уровней шума и вибрации, при низком уровне показателей обзорных качеств кабин, при недостаточной тепло-и звукоизоляции ограждающих конструкций кабины, несовершенных органов управления и рабочего места, при отсутствии средств связи и средств индивидуальной защиты. Такие условия труда не только влияют на состояние здоровья оператора, но и приводят к повыше-

нию утомляемости в течение рабочей смены, что часто является причиной аварийной ситуации на производстве.

Вопросы улучшения условий труда операторов строительных машин, применяемых в сельском строительстве, безопасности ведения строительно-монтажных работ являются актуальными и требуют специального изучения.

Всё вышеперечисленное свидетельствует о необходимости совершенствования службы охраны труда в сельском строительстве, прежде всего с позиций сохранения и назначения системы как механизма защиты интересов работающих, гарантии сохранения их жизни, здоровья, трудоспособности в процессе профессиональной деятельности, а также с целью эффективности сельскохозяйственного строительного производства.

Проблемы, направленные на обеспечение безопасности и высокой производительности строительно-монтажных работ, требуют глубокого анализа и научно-технического подхода к их разрешению.

Цель исследования - совершенствование условий и охраны труда в сельскохозяйственном строительстве за счет разработки и внедрения инженерно-технических методов и средств, обеспечивающих устойчивость системы «оператор - строительная машина - среда».

Объектом исследования являются условия и средства охраны труда операторов строительных машин, используемых в сельскохозяйственном строительстве и других отраслях АПК.

Научную новизну исследований составляют:

концептуальная теория оценки устойчивости человеко-машинной системы на примере системы «оператор - строительная машина - среда» с использованием энерго-энтропийного подхода и предложенный на ее основе критерий оценки устойчивости системы ОСМС и ее подсистем;

структурные динамические модели тела человека-оператора строительной машины и построенные на их основе математические модели, позволяю-

12 щие исследовать физические и психофизиологические возможности человека

при выполнении целенаправленной сенсомоторной деятельности;

разработанные имитационные модели для исследования эргономических параметров поста управления и параметров обзорности кабин операторов строительных машин;

теоретические положения по стабилизации раскачивания груза на гибком подвесе строительного крана;

- теоретические положения по обоснованию новых инженерно-
технических решений элементов кабин и их оснастки, направленных на обеспе
чение устойчивости динамической системы «оператор - строительная машина -
среда» и ее подсистем.

Практическую значимость диссертации представляют:

результаты анализа причинно-следственной связи условий и охраны труда операторов строительных машин, используемых при возведении объектов АПК, с травматизмом и профессиональной заболеваемостью;

результаты исследования параметров постов управления и обзорных качеств кабин строительных машин и рекомендации по совершенствованию этих параметров;

разработанные программы исследования энергетических затрат операторов строительных машин при выполнении двигательной и визуальной задач;

научно обоснованные и подтвержденные патентами РФ на изобретения методы и средства, обеспечивающие безопасность строительно-монтажных и грузоподъемных работ.

На защиту выносятся следующие основные вопросы: 1. Результаты анализа причинно-следственной связи условий и охраны труда операторов строительных машин, используемых при возведении объектов АПК, с травматизмом и профессиональной заболеваемостью;

2. Теоретическая концепция оценки устойчивости человеко-машинных
систем на примере системы «оператор - строительная машина - среда» (ОСМС)
на основе энерго-энтропийного подхода;

  1. Критерий оценки устойчивости системы ОСМС и ее подсистем для оценки условий и безопасности труда операторов строительных машин;

  2. Результаты теоретических исследований о корреляционной связи несчастного случая с энергоемкостью строительной машины;

  3. Модель энергетического состояния подсистемы «оператор - строительная машина» системы ОСМС;

6. Структурные динамические и математические модели человека-
оператора строительной машины;

7. Программирование целенаправленной деятельности оператора строи
тельной машины при выполнении им двигательной и визуальной задач и ре
зультаты исследования параметров элементов постов управления и обзорных
качеств кабин строительных машин;

8. Теоретические обоснования нового способа и устройств, направлен
ных на стабилизацию колебательного процесса грузового подвеса строительно
го крана;

9. Новые инженерно-технические решения кабин строительных машин и
их оснастки, направленные на обеспечение устойчивости динамической систе
мы «оператор - строительная машина - среда» и ее подсистем;

10. Результаты научно-практических исследований, рекомендованных и ис
пользуемых в производстве и учебном процессе.

Основные материалы диссертации доложены на научных конференциях Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (СПбГАУ) и Ярославской государственной сельскохозяйственной академии (ЯГСХА) в 1996 - 2003 г.г.; в группе технического надзора открытого акционерного общества «Грузоподъемные машины» (ОАО ГПМ) г. Ярославля (1996-1998 г.г.); во Всероссийском научно-исследовательском институте охраны труда (г. Орел) в

14 1997-1998 тт.; в отчетах НИР, выполненных совместно с ОАО ГПМ «Грузоподъемные машины» (г. Ярославль) в 1997-1998 г.г.; представлены в материалах конференций Рязанской, Ивановской, Костромской сельскохозяйственных академий; в публикациях научно-производственного журнала «Техносфера» управления Верхнє - Волжского округа Госгортехнадзора России (г. Ярославль) в 2002 г., а также на международной научной конференции «Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК» (г. Ярославль) в 2003 г.; на международной научно-практической конференции «Межрегиональные проблемы экологической безопасности» (Украина, г. Сумы) в 2002 г.; оформлены в виде депонированных рукописей по материалам отчетов НИР во ВНИИТЭИагропрома (1998 г.).

Диссертация состоит из 7 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 416 наименований, 3-х приложений. Работа изложена на страницах 788 машинописного текста, содержит 162 рисунка, 92 таблицы.

Подобные работы
Черкасов Алексей Юрьевич
Улучшение условий и охраны труда машиниста автогрейдера в сельском строительстве за счет совершенствования параметров рабочего места
Аверьянов Юрий Иванович
Повышение безопасности процесса уборки зерновых культур на основе совершенствования системы "оператор - машина - среда"
Потемкина Дарья Васильевна
Повышение безопасности системы "оператор-машина-среда" в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства
Полянский Дмитрий Александрович
Разработка научных основ совершенствования охраны труда в электроэнергетике в условиях внедрения энергосберегающей техники и технологии
Григорьева Мария Васильевна
Улучшение условий и охраны труда работников АПК путем совершенствования комплекса профилактических мероприятий
Смирнова Нина Калиновна
улучшение условий и охраны труда работников ремонтных предприятий АПК путем совершенствования средств безопасности машин и оборудования (На примере Курганской области)
Дмитриев Михаил Сергеевич
Улучшение условий и охраны труда операторов зерноуборочных комбайнов за счет совершенствования механизмов регулирования рабочих органов
Старунова Ирина Николаевна
Улучшение условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения за счет инженерно-технических мероприятий
Шуруев Александр Владимирович
Улучшение условий и охраны труда механизаторов агропромышленного комплекса при запуске двигателя трактора в холодное время года
Яковлева Елена Сергеевна
Улучшение условий и охраны труда операторов машинного доения за счет снижения уровня шума на молочных фермах и комплексах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net