Предлагаемое автоматическое устройство обеспечивает подогрев пола кабины транспортного средства в холодное время года. Включенный в схему подогрева терморегулятор обеспечивает относительно комфортные условия по температуре 18…240С.
Рисунок 10 - Принципиальная схема и работа автоматического устройства для подогрева пола кабины: 1 - крыльчатка вентилятора; 2 - головка блока цилиндров; 3 - терморегулятор; 4 - приемная воронка конфузор); 5 - воздухопроводы; 6 - пол кабины; 7-насадок;8-заслонка
В четвертой главе «Методика и результаты экспериментальных исследований» приведены методики и результаты лабораторно-дорожных испытаний методов и автоматических устройств, позволяющих улучшить условия и безопасность труда операторов колесных машин в сельскохозяйственном производстве.
Результаты испытаний операторов на динамическом тренажере вождения марки ТТВ-172К до и после работы, связанной с буксованием, свидетельствуют о том, что при утомлении от процесса буксования колесных машин могут сохраняться в основном простые навыки (80%), достигшие автоматизма, которые позволяют правильно действовать в хорошо знакомых, стандартных ситуациях. Нарушаются же сложные виды психической деятельности (20%), что снижает готовность к действиям при неожиданном и необычном изменении дорожной обстановки.
Техническая эффективность предлагаемого автоматического самоблокирующегося дифференциала осуществлялась по скоростной характеристике при разгоне автомобиля и силе тяги по сцеплению на определенном участке несущей поверхности. Указанные характеристики автомобиля ЗиЛ - 433360 приведены на рисунке 11.
а) б)
Рисунок 11 - Скоростная характеристика разгона (а) и сила тяги по сцеплению (б) на обледенелом участке: 1 - автомобиль ЗиЛ - 433360 с автоматической блокировкой дифференциала; 2- серийный автомобиль ЗиЛ - 433360
Результаты скоростных характеристик и параметров, характеризующих опорную проходимость испытуемых автомобилей на исследуемых несущих поверхностях (обледенелый участок, снег, скользкий участок, дерн) показали, что скоростные возможности автомобиля, оборудованного автоматической блокировкой, значительно выше, чем автомобиля в серийной комплектации, в среднем - в 2 раза, а сила тяги по сцеплению - в 3…4 раза, особенно при большой разнице в сцеплении ведущих колес с несущей поверхностью.
Результаты сравнительных дорожных испытаний (рисунок 12) груженого (а) и негруженого (б) автомобиля с универсальным рисунком протектора
позволили получить регрессионные зависимости влияния коэффициента сцепления ц на коэффициент раздельного буксования при использовании автоматического устройства для разбрасывания сыпучего материала и без него.
Рисунок 12 - Регрессионная зависимость коэффициента раздельного буксования др от коэффициента сцепления ц груженого (а) и негруженого (б) автомобиля ЗиЛ-433360 с универсальным рисунком протектора при использовании автоматического устройства для разбрасывания сыпучего материала (2) и без него (1)
При использовании предложенного устройства коэффициент раздельного буксования уменьшается в среднем в 2,5…3 раза для груженого автомобиля и в 1,5…2 раза - для негруженого.
Результаты экспериментальных исследований тормозных качеств колесных машин с использованием представленных автоматических антиблокировочных систем показали (рисунок 13), что возрастание температуры тормозных барабанов в конце торможения достигала 70 ± 5°С, что соответствует нормативам. При этом неравномерность нагрева тормозных барабанов наблюдалась у автомобиля, необорудованного АБС. Разница нагрева тормозных барабанов у блокированного и неблокированного колеса составляла 20 ± 5°С.
Рисунок 13 - Зависимость температуры нагрева тормозных барабанов от начальной скорости торможения: а - "эталонное" торможение автомобиля УАЗ - 452; б - торможение автомобиля УАЗ- 452, оборудованного предлагаемой АБС; в - торможение автомобиля УАЗ - 452 серийной комплектации
Результаты экспериментальных исследований автоматического устройства для подогрева пола кабины транспортного средства представлены на графике (рисунок 14). Экспериментальные исследования показали, что при применении автоматического устройства для подогрева пола кабины транспортного средства комфортные условия в области ступней достигаются в среднем за 25…30 мин., при этом поддерживается температура - 18…240С.
Рисунок 14 - Изменение температуры Тп поверхности пола и Тв воздуха в зависимости от времени ф прогрева кабины транспортного средства в серийной комплектации (Тп1, Тв1) и с использованием автоматического устройства подогрева пола кабины (Тп2, Тв2)
В пятой главе «Экономическая оценка результатов исследования» приведены экономические расчеты, результаты которых показывают, что рост производительности труда операторов за счет повышения работоспособности при оснащении МКСМ предлагаемыми автоматическими устройствами составит в среднем 11%, годовая экономия, полученная в связи с уменьшением расходов, связанных с временной утратой трудоспособности операторов - 3200 руб. на одного оператора, годовая экономия на текущих расходах за счет сокращения текучести рабочей силы - 7500 руб.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:
1. В настоящее время в агропромышленном комплексе абсолютные и относительные показатели травматизма работников сельскохозяйственного производства остаются достаточно высокими. Наибольшую опасность травмирования представляют мобильные колесные сельскохозяйственные машины, на долю которых приходится более половины погибших. Высокие показатели травмирования операторов отражают специфику их профессиональной деятельности, относительно невысокую безопасность указанных машин и технологических процессов, протекающих в условиях постоянно меняющихся параметров производственной среды.
2. Обоснован и предложен метод оценки риска системы «оператор - машина» в транспортно-технологическом процессе сельскохозяйственного производства, позволяющий получить достаточно объективную количественную оценку риска системы «оператор - машина». При этом выявлено, что вероятность травмирования оператора низкой квалификации в 2 раза больше, чем высококвалифицированного оператора.
3. Установлено, что показатель утомления оператора мобильной колесной машины с ухудшением дорожной обстановки (например, буксование машины) возрастает с 40 до 160 отн.ед., что характеризует наиболее тяжелые и напряженные условия труда.
4. Теоретически обоснована и разработана конструкция автоматической
блокировки дифференциала (решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка № 2008112419/22 (013431)), позволяющая в особых условиях движения (снег, грязь, песок, размытые грунтовые и полевые дороги, гололед и др.) улучшить тягово-сцепные свойства в 3…4 раза по сравнению с серийным автомобилем, особенно при большой разнице в сцеплении колес, снизить расход топлива на 12…15%, повысить скоростные возможности автомобиля, в среднем - в 2 раза. Автомобиль, оборудованный автоматической блокировкой, при поломке полуоси способен реализовывать тяговое усилие через другую полуось, улучшить тормозные качества на 10…15%, повысить курсовую и боковую устойчивость. В обычных и указанных условиях эта конструкция не ухудшает свойств шестеренчатого дифференциала.
5. Обосновано и разработано автоматическое устройство для разбрасывания сыпучих материалов, позволяющее снизить буксование колесных машин на 25…30%, расход топлива на 8…10% в условиях скользких, укатанных снежных и обледенелых дорог, улучшить условия труда оператора (патент на изобретение № 2332308).
6. Оснащение колесных машин сельскохозяйственного назначения предложенными конструкциями АБС, в условиях поверхностей с малой несущей способностью и на скользких дорогах, улучшает курсовую и боковую устойчивость, снижает вероятность возникновения ДТП в среднем на 10…20%.
7. Автоматическое устройство для подогрева пола кабины колесных машин сельскохозяйственного назначения позволяет поддерживать температуру пола со стороны водителя и пассажира в допустимых пределах (18 - 240С), что положительно влияет на микроклимат рабочего места оператора в холодный период года.
8. Ожидаемая экономическая эффективность от использования автоматических устройств составит 10700 руб.
Рекомендации
В результате теоретических и экспериментальных исследований рекомендуется:
на стадии проектирования:
- разработка автоматических устройств, повышающих тягово-сцепные свойства мобильных колесных сельскохозяйственных машин и улучшающих условия труда операторов на поверхностях с малой несущей способностью и скользких дорогах;
- разработка антиблокировочных тормозных систем (АБС) с целью улучшения тормозных качеств колесных машин, повышения безопасности труда оператора и снижения числа и тяжести ДТП;
- разработка автоматического устройства для подогрева пола кабины с целью улучшения условий труда операторов.
на стадии эксплуатации:
- обеспечить подвижной состав транспортных и технологических машин, предлагаемыми автоматическими устройствами для повышения тягово-сцепных свойств; улучшения тормозных качеств и микроклимата на рабочем месте оператора.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Полунин И.А. Метод повышения тягово-сцепных и тормозных качеств колесных машин [Текст]/ И.А. Полунин, Ю.Г. Горшков, А.В. Богданов,
М.С. Дмитриев, О.А. Гребенщикова // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - М., 2007. - № 7. - С. 14 - 16.
2. Полунин И.А. Улучшение тормозных качеств колесных машин [Текст]/ Ю. Г. Горшков, А.В. Богданов, А.В. Зайнишев, О.А. Гребенщикова // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - М., 2007. - № 8. - С. 36 - 38.
3. Полунин И.А. Улучшение сцепных и тормозных качеств буксующих колес на скользких несущих поверхностях [Текст]/ И.А. Полунин, Ю.Г. Горшков, А.В. Богданов, М.С. Дмитриев, О.А. Гребенщикова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М., 2007. - № 9.- С. 42 - 44.
4. Полунин И.А. Обоснование принципа автоматической блокировки простого шестеренчатого дифференциала [Текст]/ И.А. Полунин, Ю.Г. Горшков, А.В. Богданов, М.С. Дмитриев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М., 2008. - № 1.- С. 30 - 32.
Публикации в других изданиях:
1. Полунин И.А. Метод повышения безопасности дорожного движения путем применения устройства противоскольжения на дорогах, покрытых укатанным снегом и льдом [Текст]/ И.А. Полунин //Научный вестник ЧВВАКИУ. - Челябинск, 2007.- Т.19. - С. 51 - 56.
2. Полунин И.А. Улучшение условий труда операторов мобильных машин в холодное время года [Текст]/ И.А. Полунин, Ю.Г. Горшков, И.Н. Старунова, В.В. Старших, М.С. Дмитриев //Наука. - Костанай: КИнЭУ, 2007. № 2.-С.71-76.
3. Полунин И.А. Улучшение тормозных качеств колесных машин сельскохозяйственного назначения с пневматическим приводом тормозов [Текст]/ И.А. Полунин, Ю.Г. Горшков, Д.В. Потемкина, А.Р. Ваймер // Вестник Челябинского государственного агроинженерного университета. - Челябинск, 2007. -Т.50.- С. 22 - 26.
4. Полунин И.А. Улучшение условий труда операторов мобильных машин в холодное время года [Текст]/ Ю.Г. Горшков, И.Н. Старунова, В.В. Старших, М.С. Дмитриев // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - Алматы, 2008. - № 2. - С. 58 - 60.
5. Полунин И.А. Устройство для предотвращения буксования колесных пневматических движителей в условиях скользких несущих поверхностей [Текст]/ Ю.Г. Горшков, Д.В. Потемкина, М.С. Дмитриев, О.А. Гребенщикова //Материалы XLVI междунар. науч. - практ. конф. «Достижения науки - агропромышленному производству». - Челябинск, 2007. - Ч. 3. - С. 132 - 136.
6. Патент 2332308 Российская Федерация, В60В 39/04 (2006.01) Устройство для улучшения сцепных и тормозных качеств буксующих колес на скользких несущих поверхностях [Текст]/ Горшков Ю.Г., Богданов А.В., Дмитриев М.С., Полунин И.А., Гребенщикова О.А., Алексеев А.А.; заявитель и патентообладатель ЧГАУ. - № 2007107554/11; заявл. 28.02.2007; опубл. 27.08.2008, Бюл. № 24.
7. Решение о выдаче патента на полезную модель. Автоматический самоблокирующийся дифференциал [Текст]/ Горшков Ю.Г., Полунин И.А.; заявитель и патентообладатель ЧВВАКИУ. - № 2008112419/22; заявл. 31.03.2008.