Травмирование работников АПК карданными валами и обоснование средств защиты от них Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 658.382.2:631.3 Р.В. Шкрабак

ТРАВМИРОВАНИЕ РАБОТНИКОВ АПК КАРДАННЫМИ ВАЛАМИ И ОБОСНОВАНИЕ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ НИХ

В статье приведены результаты исследований по травмированию работников АПК карданными валами и обоснованию средств защиты от них. Даны сведения о доле летальных травм в результате травмирования карданными валами, причины, виды работ, состояние защитных кожухов валов в условиях эксплуатации. Обоснованы методами булевой алгебры пути профилактики травм. В основе их инженернотехнические решения, устраняющие травмоопасные зоны за счет автоматического прекращения передачи энергии на карданный вал при снятии ограждения опасной зоны.

Технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции широко используют карданный привод (почвообрабатывающие и уборочные агрегаты, внутрицеховая транспортировка, кормопри-готовление и корморазгрузка, разбрасывание удобрений и др.). В ряде случаев в эксплуатации карданные приводы и их элементы становятся источником травмирорвания работников с тяжелым и, большей частью, смертельным исходом. Этому способствует ряд обстоятельств, в основе которых лежит несовершенство и отсутствие защиты и блокировок карданных валов.

К примеру, для картофелеуборочных комбайнов доля травм в результате травмирования карданными валами в летальном травмировании в сельскохозяйственном производстве (в процентах) по России, Украине и Белоруссии за 13 лет (с 1977 по 1989 г.) характеризуется данными, приведенными в табл. 1.

Таблица 1

Доля летальных травм в результате травмирования карданными валами (в летальном травматизме в сельскохозяйственном производстве, %)

Субъект Год

1977 00 1^ 05 1979 1980 1981 1982 3 00 05 4 00 05 5 00 05 1986 7 00 СУ) 8 00 05 1989 Ср.зн.

Россия 3,43 3,9 3,77 3,94 4,13 4,02 3,37 3,8 3,46 4,0 2,58 1,36 1,3 3,38

Украина 1,74 0,0 1,42 2,12 2,76 1,27 2,79 2,62 2,98 1,81 2,85 2,14 1,67 2,18

Белоруссия - - - - - - - 2,2 2,37 1,9 2,5 1,6 1,6 2,02

Среднее значение по субъектам 2,58 3,9 2,59 3,03 3,44 2,64 3,08 2,87 2,93 2,57 2,71 1,7 1,52 2,52

По данным исследования [1], распределение травматизма с летальным исходом в АПК страны от наматывания на карданные валы по причинам травмирования приведено в табл. 2.

Таблица 2

Распределение травматизма с летальным исходом в АПК России от наматывания на карданные валы по причинам травмирования

Причина %

1 2

Опасное действие пострадавшего лица:

1. Нарушения правил пользования осветительными приборами 46,5

2. Нахождение в зоне движущихся и вращающихся деталей 38,6

3. Перешагивание через карданный вал 3,39

4. Использование защитных мер и приспособлений 3,6

5. Прочие нарушения 2,12

Итого 94,27

Нарушение организации Трудового кодекса:

1. Применение неисправного оборудования 40,38

Окончание табл. 2

1 2

2. Отсутствие контроля за безопасным проведением производственного процесса 23,47

3. Допуск к работе лиц без соответствующей подготовки по ТБ 15,64

4. Допуск лиц без соответствующей профессиональной подготовки 4,65

5. Отсутствие контроля дисциплины со стороны руководителя работ 4,23

Итого 88,37

Состояние окружающей среды:

1. Недостаточная видимость 0,63

2. Недостаточная освещенность территории, рабочих мест 0,43

3. Атмосферные осадки 0,43

4. Повышенная влажность 0,21

5. Высокая скорость ветра 0,21

6. Прочее 0,21

Итого 2,11

Неисправности и конструктивные недостатки машин, механизмов и оборудования:

1. Неисправность ограждений валов 74,00

2. Случай не связан с неисправностью 7,19

3. Машины и оборудование не исправны 4,65

4. Отсутствие ограждений движущихся и вращающихся деталей 3,80

5. Неисправность ограждений вращающихся деталей 2,96

6.Отсутствие ограждений движущихся и вращающихся деталей 2,11

Итого 94,71

С 1990 по 1999 г. доля летальных травм в среднем по России уменьшилась и составила 2,18%. Связано это с существенным уменьшением объема работ агрегатов с карданными приводами.

Как показывают исследования [1], летальное травмирование карданными валами в АПК страны имеет место на многих видах работ (см. табл. 3).

Таблица 3

Распределение летального травматизма в результате наматывания на карданные валы в АПК России на различных видах работ

Вид работ %

1 2

Ремонт и техническое обслуживание машин и оборудования:

1. Ремонт техники 6,12

2. Техническое обслуживание машин и оборудования 9,49

3. Электрогазосварочные работы 7,17

4. Чистка, смазка и дезинфекция оборудования 0,42

5. Ремонт и наладка оборудования, машин 1,68

Всего 24,90

Уборка урожая:

1. Кошение трав 4,22

2. Подбор валков, скирдование сена, соломы 6,75

3 Прессование сена, соломы, льна 8,65

4. Копка картофеля 5,27

Всего 20,89

Основные технологические операции в животноводстве:

1. Раздача кормов 6,54

2. Уборка навоза 1,69

3. Приготовление кормов 1,05

4. Доение 0,63

5. Уход за животными 0,42

6. Погрузочно-разгрузочные работы в животноводстве 3,78

7. Прочие операции 1,89

Всего 9,46

Окончание табл. 3

1 2

Прочие работы:

1. Эксплуатация водогрейных и паровых котлов 0,42

2. Подъемно-транспортые и погрузочно-разгрузочные работы 2,95

3. Дежурства 0,63

4. Прочие виды работ 0,63

Всего 4,64

Транспортные перевозки:

1. Г рузов мобильной техникой 0,42

2. Людей мобильной техникой 0,63

3. Холостой пробег мобильной техники 0,42

Всего 1,47

Основные технологические операции в растениеводстве:

1. Вспашка 0,42

2. Боронование 0,42

3. Культивация 0,63

Всего 1,47

Посев и посадка сельхозкультур: 1,68

Всего 1,68

Погрузочно-разгрузочные работы в растениеводстве: 12,1

Всего 12,1

ИТОГО 76,61

Существенно усложняет положение забивание рабочих органов (так называемые технологические отказы). Устранение этих отказов связано с необходимостью передачи энергии на них через карданный вал, что часто заканчивается трагически для обслуживающего персонала.

Существующие защитные конструкции от захвата карданными валами в виде металлических сеток, решеток, щитков и защитных кожухов закрытого и полузакрытого типов не решают проблему. Не решает ее и оснащение сельскохозяйственной техники карданными валами согласно ГОСТ 13758-89, который подразделяет их на семь видов по конструктивному исполнению: 01 и 02 - телескопические и нетелескопические с универсальными карданными шарнирами без защитного кожуха; 10, 20 и 30 - телескопические с универсальными карданными шарнирами с защитным кожухом соответственно с карданным шарниром равных угловых скоростей и двумя карданными шарнирами равных угловых скоростей; 40 и 50 - соответственно телескопические с предохранительной муфтой и универсальным карданным шарниром равных угловых скоростей.

По величине передаваемого номинального крутящего момента карданные валы для сельскохозяйственных машин делят на 5 групп: 50 Нм, 160 Нм, 400 Нм, 630 Нм и 1000 Нм. Наибольшее распространение в АПК получили карданные валы 10-го типа с универсальными карданными шарнирами с защитным кожухом.

Как показано в работе [2], доли неиспользуемых ограждений R от срока эксплуатации машин t определяются зависимостью R = а^+Ь) , где а= 0,9 и Ь = 1,8 - коэффициенты регрессии.

Как видно, имеет место низкая долговечность защитных кожухов карданных валов из-за того, что не в полной мере учитывается специфика технологического процесса при оценке защитных свойств на стадии проектирования.

Результаты изучения по обследованию состояния защитных ограждений карданных валов типичных сельскохозяйственных агрегатов представлены в табл. 4.

Обследованием технического состояния защитных кожухов и ограждений на машино-тракторных агрегатах и стационарных сельскохозяйственных машинах установлено, что к концу первого года эксплуатации на машинах остается 80% средств защиты, второго - 69, третьего - 50, четвертого - 35, пятого - 30, шестого - 15, седьмого - 12, восьмого - 9, девятого года - 3%. Причинами снятия и неустановки защитных ограждений карданных валов на место являются: частые присоединение - рассоединение вилки карданного вала с валом отбора мощности (28%); забивание растительной массы под защитный кожух (22%); соприкосновение карданного вала с защитным кожухом при поворотах агрегата, приводящее к повышенному шуму (20,8%); затруднение стыковки вилки с валом отбора мощности трактора, создаваемое защитным кожухом (10,8%); проведение технического обслуживания и ремонта карданного вала (6,5%); фиксация - расфикса-ция вилки карданного вала с валом отбора мощности трактора фиксирующим болтом (5,4%); прочие поломки защитного кожуха и фиксирующих устройств, беспечность и др. (6,5%).

Таблица 4

Состояние защитных кожухов на карданных валах сельскохозяйственных агрегатов

Наименование и марка агрегатируемой машины Кол-во обследо- ванных агрегатов, шт. Состояние защитного кожуха карданного вала, шт. Показатель эксплуатации без защитного кожуха Удельный вес травматизма с летальным исходом Относительный показатель трав-моопасности машин

Всего на валу Исправлен- ный Неисправ- ленный Снат с вала

Пресс-подборщик ПС-1,6; ПСБ-1,6 10 6 4 2 4 0,60 0,24 24,0

Косилка измельчительная КИР-1,5 53 11 8 3 42 0,85 0,104 10,4

Подборщик-копнитель ПК-1,6 28 8 4 4 20 0,86 0,07 7

Кормораздатчик КТУ-10; КУТ 7 4 3 1 3 0,07 7

Силосоуборщик КС-1,8 45 19 17 2 26 0,62 0,02 2

Силосоуборочный комбайн КС-2,6; КСС-2,6 22 11 9 2 11 0,59 0 0

Измельчитель соломы КУФ-1,8 13 9 8 1 4 0,38 0,03 3

Ботвоуборочная машина БМ-6А 30 17 15 2 13 0,5 0 0

Косилка роторная навесная КРН-21 9 9 1,0 0 0

Картофелесажалка СН-4Б 11 1 1 10 0 0

Картофелеуборочный комбайн ККУ-2 5 1 1 4 0,80 0,104 10,4

Картофелекопатель КТН-2В 8 - - - 8 1,0 0 0

Опрыскиватель ОВТ-1А 12 1 1 - 11 0,92 0,011 1

Разбрасыватель органических удобрений 15 3 1 2 12 0,9 0,1 10

Итого 268 91 72 19 177 0,72 - -

Как видим, причин множество и все они в смысле опасности поражения равнозначны. Как показывает практика, избежать их для исключения фатальных последствий не представляется возможным. Это обстоятельство вынуждает искать другие реальные пути предотвращения наматываний на карданные валы. Эти пути требуют обоснования. К настоящему времени реально повышение эксплуатационной безопасности агрегатов с карданными приводами за счет профилактических мероприятий трех уровней. Один из них связан с минимизацией экспозиции вынужденного нахождения оператора в опасной зоне; другой - с повышением эффективности защиты работающих в зонах карданных валов; третий - с ликвидацией травмоопасной зоны блокировочными устройствами. Выбор этих путей для реализации предполагает моделирование травмоопасных ситуаций в виде блок-схем событий или деревьев событий при устранении технологических, технических, эксплуатационных, эргономических, экологических, пожарно-технических, психофизиологических и других отказов. Моделирование ситуации с технологическими отказами условно представлено на рис. 1. Здесь событие Т - возможное травмирование в результате пересечения событий А, В, С, Д. Событие А связано с нахождением работника в опасной зоне агрегата; событие В обусловлено наличием неогражденной зоны карданного вала; событие Д может произойти при устранении технологических отказов в зонах карданных валов (на расстоянии, достаточном для травмирования).

В свою очередь, событие В есть результат суммы событий В1, когда вал отбора мощности трактора при устранении технологических отказов не отключен и В2, когда указанный вал отключен и может произойти его самовольное включение по известным причинам. Событие С может наступить в связи с использованием серийных защитных кожухов карданных валов (С1) или перспективных (С2) предохранительных устройств.

Событие А (рис. 2) проявляется как результат суммы событий М,О,Е. Событие М появляется в случаях, приводящих к срабатыванию предохранительных муфт приводных агрегатов в результате технологических отказов (к примеру забиваний) Мо (т.е. Мо1, Мо2....Моп); не приводящих к срабатыванию предохранительных муфт - событие М 0, которое представляет собой сумму событий М 01 (событие в процессе непосредственного выполнения технологических операций) и М02 (событие при простоях агрегата по организационным причинам). Само событие М01 и М02 есть сумма соответственно событий М011, М012, М 021, М022, связанных соответственно с устранением технологических забиваний агрегата и неисправностей из-за забивания рабочих органов. Событие Е связано с устранением технических отказов, проведением технического обслуживания и ремонта (здесь это событие не рассматривается).

Возможность травмирования в соответствии с блок-схемами математически выражается при использовании конъюнкций (логические умножения) и дизъюнкций (логические сложения) булевых переменных:

Т = А*В*С = А(В^В2) С^), где знак V - логическое сложение булевых переменных В1, В2, С1,С2.

Функция А выражается так:

А = Оv(Мн1vМн2V...Мнn) V (Мои V Мо^ Мо2^; Мо22М(Мо^Мо12К..^(Моп^Моп2)].

Математически представленная методами булевой алгебры приведенная блок-схема событий, определяющих вероятность травмирования работающих на агрегатах с карданными приводами, позволяет моделировать различные травмоопасные ситуации, связанные с устранением технологических отказов для прогноза вероятности травмирования (событие А), если известны вероятности элементарных событий О, Мн1, Мн2 Мо11, Мо12, Мо21, Мо22, Моп1, Моп2.

Результаты такого прогноза при ныне существующих методах и средствах защиты от наматывания на карданные валы не утешительны: травмы по этой причине в указанных условиях и дальше будут иметь место. Поэтому правомерна постановка вопроса о дополнении существующих методов и средств предупреждения травматизма инженерно-техническими мероприятиями, которые способствовали бы радикальному решению вопроса, - устранению травмоопасных зон за счет автоматического прекращения передачи энергии на карданный вал при снятии ограждений. Практикой такое утверждение подтверждено [1].

Рис. 1. Моделирование травмоопасных ситуаций при нахождении в опасных зонах приводных агрегатов:

□ - выделение рассматриваемого события; О - основное событие, происходящее с известной вероятностью; О1 - не учитываемое или не наблюдаемое событие; О- операция логического умножения; С- ^ - операция логического сложения

М

є>

Мн

Осмотр рабочих органов

М

Устранение технических и технологических отказов

Устранение технических отказов. Проведение ТО и ремонта в условиях мастерской

При срабатывании различных сочетаний предохранительных муфт

Мн1 Мн2 Мнп

М01

Мо

При срабаты-вани и одной предохранитель ной муфты

Без срабатывания предохранительных муфт

Мо

М02

М0п

Мої

(Моїї ) ( М012 ) (М021 ) ІМ022 ) Мопї ) I Моп2

М02

І Моїї

І М012 ) ( М021

І М022

Рис. 2. Моделирование травмоопасных ситуаций при устранении технических и технологических отказов в условиях эксплуатации приводных агрегатов

Е

Приведенные положения показывают, что направления профилактики травматизма от наматывания на карданные валы устранением травмоопасных ситуаций (зон) автоматическим прекращением передачи вращения на карданные валы при снятом ограждении перспективны. Разработанные и разрабатываемые средства реализации этого направления требуют скорейшего внедрения.

Литература

1. Инженерно-технические методы и средства профилактики травматизма в АПК: мат-лы к НТС МСХ РФ /

B.С. Шкрабак, А.А. Попов, Р.В. Шкрабак [и др.]. - М., 2003. - С. 490.

2. Прыгунов, М.И. Исследование и пути совершенствования защитных ограждений сельскохозяйственной техники / М.И. Прыгунов, А.Б. Пыталев // Охрана труда в АПК: сб. науч. тр. - Вильнюс, 1988. - Т.2. -

C. 133-138.

♦