Эргономические характеристики и средства обеспечения благоприятных условий труда на сельскохозяйственной технике

Что же касается экологической  стороны, то этот вопрос в первую очередь  решается за счет повышенных требований к герметичности конструкции УКВ и их высококвалифицированного обслуживания. Кроме этого осуществляется переход к экологически чистым озононе-разрушающим хладонам. В частности на тракторах «Джон-Дир» уже используются кондиционеры с экологически чистым хладоном.

Принципиальная схема  компоновки подобного устройства применительно к трактору с двигателем жидкостного охлаждения показана на рис. 3.

Работа УКВ происходит следующим образом. Компрессор 3, механически приводимый в движение от шкива на валу двигателя с помощью клиноременной передачи через электромагнитную муфту, сжимает парообразный хладон (хладагент), в результате чего температура и давление его повышаются. Далее он подается в конденсатор 1, где вследствие теплообмена с наружным воздухом (продувка осуществляется осевым вентилятором охлаждения радиатора двигателя) происходит охлаждение хладона, сопровождаемое конденсацией его паров с переходом в жидкую фазу.

Из конденсатора 1 жидкий хладон подается в ресивер 2, проходит в нем через фильтр-осушитель, где очищается от случайно попавших в него механических частиц и избавляется от паров воды. Далее хладагент по трубопроводу 8 поступает в терморегулирующий вентиль 5. Здесь происходит дросселирование хладагента с резким понижением его давления. После этого он направляется в испаритель 4, где происходит его кипение при температуре несколько выше 0°С. Отметим, что для режимов кондиционирования воздуха стандартная температура кипения хладона в испарителе составляет +5 °С.

Рис. 3. Схема компоновки УКВ с парокомпрессионной холодильной машиной на тракторе с ДВС жидкостного охлаждения:

1 - конденсатор; 2 - ресивер; 3 - компрессор; 4 - испаритель; 5 - терморегулирующий вентиль; 6 - вентилятор; 7 и 8 - трубопроводы

Процесс испарения хладона  сопровождается отбором теплоты  от воздуха, продуваемого через испаритель с помощью вентилятора 6 (в данном случае работает в режиме всасывания), который направляет этот воздух в кабину. Затем пары хладагента по трубопроводу 7 направляются к входному штуцеру компрессора 3, и цикл повторяется.

Основными функциональными  характеристиками УКВ являются температура t₀ охлажденного воздуха в °С, производительность L_o по воздуху (подача) в м³/с (м³/ч), по холоду (холодопроизводительность) Q_o в Вт (кВт) и потребляемая механическая мощность N_o на привод компрессора в Вт (кВт) при номинальной холодопроизводительности.

На тракторах привод компрессора УКВ механический от двигателя, и его мощность ограничивает применение установки на ряде машин. Так за рубежом УКВ такого типа применяют на тракторах с двигателями мощностью не менее 75 кВт. Кроме того, хладоновые УКВ дорогостоящи. Как показывает опыт, они технически и экономически целесообразны в случаях, когда объект кондиционирования эксплуатируется в условиях жаркого влажного климата, где обязательно требуется проводить обработку приточного воздуха с его осушением, или если стоит задача по обеспечению повышенного комфорта на рабочем месте при высокой температуре наружного воздуха с длительным пребыванием человека на объектах. При избыточном влагосодержании обрабатываемого воздуха в таких УКВ происходит его осушение за счет высадки конденсата на поверхности теплообменника-испарителя, температура которой ниже точки росы приточного воздуха, проходящего в кабину.

 

2.2. Вибрационная комфортабельность

С точки зрения реакции на механические возбуждения человек представляет собой некоторую механическую систему. При этом различные внутренние органы и отдельные части тела человека можно рассматривать как массы, соединенные между собой упругими связями с включением параллельных сопротивлений.

Относительные перемещения частей тела человека приводят к напряжениям в связках между этими частями и взаимному соударению и надавливанию. Такая вязкоупругая механическая система обладает собственными частотами и достаточно ярко выраженными резонансными свойствами. Резонансные частоты отдельных частей тела человека следующие: голова — 12...27 Гц, горло — 6...27 Гц, грудная клетка — 2... 12 Гц, ноги и руки — 2...8 Гц, поясничная часть позвоночника — 4... 14 Гц, живот — 4... 12 Гц. Степень вредного воздействия колебаний на организм человека зависит от частоты, продолжительности и направления действия вибрации, индивидуальных особенностей человека.

Продолжительные колебания  человека с частотой 3... 5 Гц вредно отражаются на вестибулярном аппарате, сердечнососудистой системе и вызывают синдром укачивания. Колебания с частотой 1,5... 11 Гц вызывают расстройства вследствие резонансных колебаний головы, желудка, кишечника и в конечном счете всего тела. При колебаниях с частотой 11... 45 Гц ухудшается зрение, возникает тошнота, рвота, нарушается нормальная деятельность других органов. Колебания с частотой более 45 Гц вызывают повреждение сосудов головного мозга, происходит расстройство циркуляции крови и высшей нервной деятельности с последующим развитием вибрационной болезни.

Поскольку вибрация при  постоянном воздействии оказывает  неблагоприятное влияние на организм человека, ее нормируют.

Общий подход к нормированию вибрации заключается в ограничении виброускорения или виброскорости, измеренных на рабочем месте оператора, в зависимости от направления действия вибрации, ее частоты и продолжительности.

Отметим, что плавность  хода машины характеризуется общей вибрацией, передающейся через опорные поверхности на тело сидящего человека. Локальная же вибрация передается через руки человека от органов управления машиной, и ее влияние менее существенно.

В настоящее время  определены и используются в практике нормативные показатели плавности хода машин, такие как виброускорения и виброскорости в вертикальной и горизонтальной плоскостях, устанавливаемые дифференцированно для различных частот колебаний. Последние группируются в семь октавных полос со средней геометрической частотой от 1 до 63 Гц.

На ряде специальных  колесных и гусеничных машин, эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях, где амплитуды микропрофиля значительные, трудно обеспечить значения показателей плавности хода, регламентируемые для транспортной техники. Поэтому для таких машин устанавливают нормативные показатели плавности хода на более низком уровне.

Для тракторов нормирование вибрации регламентирует ГОСТ 12.2.019—86. Предельные нормы вибрации на сиденье  оператора в вертикальном и горизонтальном направлениях приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Предельные параметры вибрации в различных направлениях на сиденье оператора трактора

Класс трактора	Средние квадратические значения ускорений, м/с2, в октановых полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
	1	2	4	8	16	31,5	63
В вертикальном направлении
0,6	-	1,15	0,80	0,60	1,14	-	-
0,9…1,4	-	1,30	0,60	0,50	0,40	-	-
2	-	1,20	0,60	0,50	0,40	-	-
3 (колёсные)	-	1,30	0,45	0,35	0,40	-	-
3 и более (гусеничные)	-	0,55	0,60	0,90	1,00	1,9	-
5 и более (колёсные)	-	1,30	0,40	0,25	0,25	-	-
1,4 (хлопководческие, свекловодческие)	-	0,79	0,57	0,60	1,14	-	-
В горизонтальном направлении
Все классы	0,316	0,423	0,80	1,62	3,20	6,38	12,76

 

Для улучшения показателей  плавности хода автомобилей и  тракторов используют следующие мероприятия:

• выбор компоновочной  схемы автомобиля или колесного  трактора, обеспечивающей независимость колебаний на передней и задней подвесках подрессоренной массы машины;

• выбор оптимальной  характеристики упругости подвески;

• обеспечение оптимального соотношения жесткостей передней и задней подвесок автомобиля или колесного трактора;

• уменьшение массы неподрессоренных частей;

•  подрессоривание  кабины и сиденья оператора трактора, грузового автомобиля и автопоезда.

 

2.3. Акустическая комфортабельность

В кабине трактора возникают  различные шумы, которые отрицательно сказываются на работоспособности оператора. Прежде всего, страдает слуховая функция, но шумовые явления, обладая кумулятивными свойствами (т.е. свойствами накапливаться в организме), угнетают нервную систему, при этом изменяются психофизиологические функции, значительно снижается скорость и точность движений. Шум вызывает отрицательные эмоции, под его влиянием у водителя появляются рассеянность, апатия, нарушение памяти.

Воздействие шума на человека может быть подразделено в зависимости от интенсивности и спектра шума на следующие группы:

• очень сильный шум  с уровнями 120... 140 дБ и выше — независимо от спектра способен вызывать механические повреждения органов слуха и быть причиной тяжелых поражений организма;

•  сильный шум с  уровнями 100... 120 дБ на низких частотах, выше 90 дБ на средних и выше 75...85 дБ на высоких частотах — вызывает необратимые изменения в органах слуха, а при длительном воздействии может быть причиной ряда заболеваний и в первую очередь — нервной системы;

• шум более низких уровней 60 ...75 дБ на средних и высоких  частотах — оказывает вредное  воздействие на нервную систему  человека, занятого работой, требующей сосредоточенного внимания, к которой относится работа оператора трактора.

Санитарные нормы подразделяют шумы на три класса и устанавливают для них допустимый уровень:

1  класс – низкочастотные шумы (наибольшие составляющие в спектре расположены ниже частоты 350 Гц, выше которой уровни понижаются) с допустимым уровнем 90 ...100 дБ;

2 класс — среднечастотные  шумы (наибольшие уровни в спектре расположены ниже частоты 800 Гц, выше которой уровни понижаются) с допустимым уровнем 85...90 дБ;

3 класс — высокочастотные  шумы (наибольшие уровни в спектре расположены выше частоты 800 Гц) с допустимым уровнем 75...85дБ.

В табл. 3 приведены нормируемые параметры звука в кабинах тракторов в соответствии с ГОСТ 12.2.120—88 и ГОСТ 12.1.003—83.

 

 

Таблица 3. Нормируемые параметры звука в кабинах тракторов

Уровни звукового давления, дБ, в октановых полосах со среднегеометрическими частотами, Гц								Уровень звука и эквивалентный уровень звука
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
95	87	82	78	75	73	71	69	80

 

Общий шум движущегося  трактора складывается из шума, создаваемого двигателем, агрегатами и его составными частями, шумом вспомогательного оборудования и качения шин, а также шумом от потока воздуха.

Шум в конкретном источнике  порождается определенными физическими  явлениями, среди которых в тракторе наиболее характерными являются: ударное взаимодействие тел; трение поверхностей; вынужденные колебания твердых тел; вибрация деталей и узлов; пульсация давления в пневматических и гидравлических системах.

В целом источники  шума трактора можно разделить на следующие:

• механические — двигатель внутреннего сгорания, корпусные детали, трансмиссия, подвеска, панели, шины, гусеницы, система выпуска;

• гидромеханические – гидротраснформаторы, гидромуфты, гидронасосы, гидромоторы;

• электромагнитные — генераторы, электромоторы;

• аэродинамические — система впуска и выпуска двигателя внутреннего сгорания, вентиляторы.

Динамическое взаимодействие частей агрегатов трактора порождает  колебательную энергию, которая, распространяясь от источников колебаний, создает звуковое поле трактора, т.е. шум трактора.

В соответствии с этим для снижения интенсивности шума можно наметить следующие пути:

• снижение виброактивности  агрегатов, т.е. уменьшение уровня колебательной энергии, генерируемой в источнике;

•  принятие мер для  снижения интенсивности колебаний на пути их распространения;

• воздействие на процесс  излучения и передачи вибраций присоединенным деталям, т.е. уменьшение их виброакустической активности.