ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Травматизм при эксплуатации зерноуборочных комбайнов (ЗУК) занимает одно из первых мест в растениеводстве. Наибольший процент травм (80%) приходится на устранение поломок, неисправностей, на техническое обслуживание и технологическую настройку комбайна.
Анализ литературы [25, 53, 55] показывает, что безопасность труда зависит от технического состояния комбайна, следовательно, может быть обеспечена за счет своевременного выполнения плановых технических обслуживании (ТО).
В силу сложившихся обстоятельств около 70% комбайнов эксплуатируется за пределами установленных сроков эксплуатации, и они представляют определенную опасность для обслуживающего персонала. Техническое состояние комбайна зависит от срока его эксплуатации. Поэтому для обеспечения безопасности персонала, необходимо поддерживать техническое состояние комбайна в соответствии с нормами охраны труда.
Во время работы комбайнов в полевых условиях устраняют поломки, неисправности, проводят техническое обслуживание и технологические регулировки специально обученные слесари-ремонтники. Однако травматизм этой категории работников один из самых высоких среди профессий в растениеводстве и требует специального изучения.
Основными причинами плохого технического состояния комбайнов являются: существенное отклонение режимов работы рабочих органов вследствие несвоевременного и некачественного технического обслуживания; несовершенство материально-технической базы; низкая приспособленность комбайнов к проведению операций ТО [3]. Многие из операций являются неудобными, сложными, трудоемкими и т.д. Но в настоящее время нет
достаточных данных о том, какая конкретно операция наиболее сложна, труднодоступна, опасна, трудоемка и неудобна [23, 86, 91, 116].
Поэтому проблема снижения риска травмирования, улучшения условий труда слесарей-ремонтников зерноуборочных комбайнов, а также повышения приспособленности ЗУК к проведению технического обслуживания и текущих ремонтов является актуальной.
Диссертационная работа выполнена в рамках целевой комплексной программы FKHT ОЦ.048 и научно-технической программы ЧГАУ - тема № 8 «Разработать и освоить прогрессивные методы организации, технологические процессы, приборы и оборудование, обеспечивающие повышение уровня использования тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин».
Цель работы. Повышение безопасности труда слесарей-ремонтников путем совершенствования материально-технической базы на основе оценки приспособленности к выполнению операций технического обслуживания зерноуборочных комбайнов.
Объект исследования. Выполнение технологических операций при проведении операций ТО и текущих ремонтов зерноуборочных комбайнов.
Предмет исследования. Закономерности влияния организационно-технических мероприятий на уровень риска травмирования слесарей-ремонтников ЗУК.
Научная новизна. Обоснован показатель риска травмирования слесаря-ремонтника ЗУК, обусловленный приспособленностью комбайна к выполнению операций технического обслуживания.
Разработана балльная методика оценки, позволяющая оценить удобство, доступность, сложность, безопасность и трудоемкость выполнения операций техобслуживания зерноуборочных комбайнов.
Разработан обобщенный показатель приспособленности, учитывающий перечисленные параметры и позволяющий количественно оценить каждую
операцию ТО по перечисленным параметрам, совокупность операций для каждого рабочего органа и различных марок комбайнов в целом.
Обоснованы и разработаны устройства для снижения риска травмирования слесарей-ремонтников при техническом обслуживании зерноуборочных комбайнов.
Практическая значимость. Разработаны пути улучшения условий и охраны труда слесарей-ремонтников ЗУК за счет совершенствования материально-технической базы для проведения ТО. В АОЗТ «Чесменское», сельскохозяйственном производственном кооперативе «Подовинное» Челябинской области и ООО «ГАЗ» внедрены устройства для вывешивания и монтажа-демонтажа крупногабаритных колес, устройство для автоматизации смены масла. Устройство для автоматизации замены масла внедрено в ЗАО «Уралмостострой» Челябинской области.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-технических конференциях ЧГАУ (Челябинск 2002 - 2005гг.); Оренбург 2003 г.; УФ МАДИ (ГТУ) 2005 г, на выездном заседании Российской Академии наук был представлен стендовый доклад (Миасс, 2005 г.) Работа отмечена грантом ЧГАУ (2005 г.). Отдельные положения работы используются в учебном процессе ЧГАУ.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в шести научных работах, получен патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 134 страницах и содержит 32 таблицы, 41 рисунок . Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, включающего в себя 118 наименований, и шести приложений.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Социально-экономические аспекты улучшения условий труда и снижения травматизма слесарей-ремонтников зерноуборочных
комбайнов
В настоящее время условия выполнения механизированных работ и использования техники в сельскохозяйственном производстве существенно отличаются от предыдущих лет. Вызвано это значительным сокращением технической оснащенности сельхозтоваропроизводителей всех форм собственности. На рис. 1.1 приведены данные по техническому оснащению агропромышленного комплекса России (АПК) базовыми техническими средствами (тракторы, зерно- и кормоуборочные комбайны) за 1985 - 2003 гг.
1600
1400
1200 -t 1000 -\ 800
Ъ 600
400 200 0 -
п
Е
F
1985 1990 1995 1997 1998 2000 2002 2003
Рис. 1.1 - Техническая оснащенность АПК России базовыми техническими средствами: 1 - тракторы; 2 - зерно- и кормоуборочные комбайны
Диаграмма показывает, что с 1990 г. происходит интенсивное снижение числа тракторов, зерно- и кормоуборочных комбайнов [25]. Аналогичная картина и с другой мобильной техникой: грузовыми автомобилями, мелиоративными машинами, специальными автомобилями, самоходными косилками и др.
На территории России в эксплуатации находится 48 тыс. комбайнов «Дон-1500Б» (22% парка зерноуборочных машин).
В целом уборочная техника устарела: до 60—65% комбайнов
эксплуатируется более 10... 12 лет, 32% - 6... 10 лет и только 8% - менее 6 лет. Число комбайнов на 1000 га посевов зерновых культур в России в среднем составляет (4,6), что почти в четыре раза ниже, чем в Европе (16,3). Средняя сезонная нагрузка на комбайн возросла с 150 га в 1990г. до 300 га в 2001 г [53, 55].
В результате уборка зерновых культур растягивается на 25...30 дней и более, что приводит к недобору около 30% выращенного урожая (в 2001 г. потери составили более 10 млн т). Снижается валовой сбор зерна - при потребности на душу населения более 1000 кг в России этот показатель не превышает 300.. .320 кг [57].
Необходимо отметить, что имеющиеся базовые технические средства значительно изношены: около 70% сельскохозяйственной техники выработали установленные сроки эксплуатации, до 80% тракторов — базовые модели возрастом 15 и более лет. По данным ГОСНИТИ, 60% тракторов и около 45% зерноуборочных комбайнов в хозяйствах использовались более 10 лет [71, 76]. Это в полной мере можно отнести и к другой мобильной сельскохозяйственной технике.
Уменьшилась покупательная способность сельхозтоваропроизводителей в приобретении технических средств вследствие диспаритета цен на сельскохозяйственную продукцию и технику. На рисунке 1.2 представлена динамика приобретения техники по годам сельхозтоваропроизводителями в Российской Федерации.
Приобретение тракторов в 2002 г., по сравнению с 1985 г., сократилось в 15, грузовых автомобилей - в 6,5, зерноуборочных комбайнов - в 9 раз.
В условиях монополизма машиностроительной отрасли сельские товаропроизводители вынуждены приобретать технику невысокого качества. Средняя наработка на отказ серийных зерноуборочных комбайнов не превышает 10...20 ч, а наиболее надежного и высокопроизводительного комбайна «Дон-1500» — 20...30 ч, что значительно ниже требуемого уровня
10
безотказности. В то же время этот показатель у зарубежных комбайнов - более 60 ч [11].
l~L«-n П___ г-1 П
п_
l~Ln
1985 1990 1995 1997 1998 2000 2002) 2003 |~ОД
Рис. 1.2 — Динамика приобретения сельскохозяйственной техники в Российской Федерации: 1 - тракторы; 2 - грузовые автомобили; 3 - зерноуборочные комбайны
Основные указанные причины привели к тому, что машинно-тракторный парк сельского хозяйства в настоящее время находится на грани полной выработки технического ресурса. Нагрузка на практически полностью изношенную технику значительно возросла и в 2...3 раза превышает нормативные данные [76]. Это происходит в результате сокращения машинно-тракторного парка, а объем выполняемых работ остается неизменным.
Анализ литературных источников показывает, что условия труда, в которых работают операторы по управлению сельскохозяйственной техникой, ее техническому обслуживанию и ремонту, меняются не только в течение сезона, но даже в течение одной смены [6, 25, 74, 92]. В последние годы резко повысился травматизм, увеличилось число профессиональных заболеваний и несчастных случаев у операторов и слесарей-ремонтников при работе на мобильных сельскохозяйственных машинах, их обслуживании и текущем ремонте [4, 118]. Значительно снизились показатели производительности и экономичности машин при существующей системе технического обслуживания и текущего ремонта [102].
11
1.2. Современное состояние системы технического обслуживания зерноуборочных комбайнов
Ремонт сельскохозяйственной техники составляет более половины общего объема ремонтных работ, проводимых силами хозяйств, поэтому необходимо непрерывное совершенствование организации ремонтной службы хозяйств.
Однако в последние годы научно-исследовательские организации сосредоточили свое внимание главным образом на вопросах технологии и организации ремонта машин в специализированных предприятиях. Многие же важные и весьма сложные вопросы организации работы мастерских хозяйств остаются нерешенными. Особенно это касается ремонта таких сложных машин, как комбайны [5].
Отказы устраняются в основном заменой составляющих частей и деталей (68 %) или их восстановлением (20 %). В хозяйствах необходимо иметь обменный фонд запчастей, который должен пополняться как новыми деталями с заводов, так и качественно восстановленными в ремонтных мастерских [115].
Правильная организация технического обслуживания тракторов и комбайнов в сельскохозяйственных предприятиях на современном этапе развития сельскохозяйственной техники является важным мероприятием в деле повышения производительности машин.
В настоящее время при выполнении многих операций технического обслуживания не соблюдаются нормы труда и правила выполнения операций.
Так, при каждом виде технического обслуживания проводятся операции с гидросистемой комбайна по замене или дозаправке маслом (табл. 1.1) [68, 94].
12
Таблица 1.1 — Операции с гидросистемой комбайна
Вид технического обслуживания Выполняемая операция
Ежесменное техническое обслуживание (ЕТО) Проверка и при необходимости долив масла в картер дизеля Проверка и при необходимости долив масла в бак гидросистемы
Первое техническое обслуживание (ТО-1) Проверка и устранение течи масла, топлива, воды Проверка и при необходимости долив масла в бак объемного гидропривода ходовой части Проверка и при необходимости долив масла в бортовые редукторы, коробку передач или коробку диапазонов
Второе техническое обслуживание (ТО-2) Очистка и промывка масляной центрифуги Очистка и промывка масляного фильтра турбокомпрессора Замена фильтрующего элемента основной гидросистемы Замена масла в картере дизеля
При выполнении этих операций необходимо сливать горячее масло из картеров двигателя, коробки передач, бортового редуктора и др. Часто требования охраны труда не соблюдаются, и в результате попадания горячего масла на кожу рук возникают ожоги. При частых ожогах возможно возникновение аллергических реакций кожи. При проведении этих операций масло попадает на рабочие части комбайна, на пол, что приводит к ухудшению санитарной обстановки в помещениях, возможности травмирования обслуживающего персонала с временной потерей трудоспособности.
При выполнении операций, связанных с монтажом-демонтажом колес комбайнов, приходится привлекать бригаду из двух-трех человек, т.к. колеса комбайна имеют большие габаритные размеры; при этом используются краны, кран-балки, домкраты и другие приспособления для подъема колеса на необходимую высоту. При проведении указанных работ также очень велик риск травмирования ремонтников в результате возможного срыва колеса с
13
домкрата. Существующие способы вывешивания колеса не могут обеспечить необходимый уровень безопасности. Схемы установки домкратов приведены на рис. 1.3 [94].
¦ *
Рис. 1.3 - Основные способы установки домкратов на ЗУК: а - вывешивание моста комбайна механическими домкратами; б - вывешивание стороны комбайна механическими домкратами; в - вывешивание винтовыми домкратами.
Если комбайн вышел из строя в поле и ремонтные работы необходимо проводить на месте, то существующие способы вывешивания крупногабаритных колес с помощью домкратов создают риск травмирования слесарей-ремонтников, так как повышают вероятность срыва колеса на неровной поверхности поля, мягком грунте и др.
С целью снижения травматизма и повышения производительности труда слесарей-ремонтников необходимо проектировать и совершенствовать приспособления для проведения перечисленных операций ТО, а также для многих других операций, что позволит улучшить качество технического обслуживания [80, 102, 105, 107].
Поддержание и восстановление в достаточных пределах
14
работоспособности комбайнов и других сельскохозяйственных машин обеспечивается, как известно, с помощью системы технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов машин в плановом порядке. Утвердившаяся система технического обслуживания и ремонта, создание для ее осуществления материально-технической базы, а также непрерывный процесс повышения квалификации механизаторских и ремонтных кадров способствует эффективному использованию техники в сельском хозяйстве [28, 41,48,112].
В свою очередь качество ТО и ремонта зависит от приспособленности конструкции комбайна к указанным операциям. В первую очередь необходим достаточно свободный доступ к местам регулирования и смазки механизмов. От этого зависит долговечность узлов и сопряжений. При проектировании следует избегать относительно большого числа разъемов патрубков и трубопроводов, не требующих регулирования и смазки до капремонта или в межремонтные периоды, необходимо совершенствовать конструкции узлов и сопряжений, применять световые или звуковые сигнализаторы, предупреждающие о возможности возникновения отказа, а также предохранители [52, 90].
Показатели приспособленности комбайнов к проведению ремонтов даны в таблице 1.2. Затраты времени на проведение ЕТО приведены на диаграмме (рис. 1.4) [111].
Резерв сокращения числа отказов заложен в совершенствовании условий эксплуатации комбайнов. Из-за неправильной эксплуатации возникает до 37 % отказов, из них 13 % приходится на нарушение правил ТО, 3 % - на неподготовленность механизаторов и нарушение режимов работы машины, 14% - на применение загрязненных горючесмазочных материалов, 7 % -некачественный ремонт. До 76 % отказов устраняются в хозяйствах, около 18 % - в мастерских и лишь небольшая часть - на РТП [48, 73].
15
Таблица 1.2 - Показатели приспособленности комбайнов последствий отказов
к устранению
Показатели СК-5 «Нива» СК-6 «Колос» «Дон-1500»
Наработка общая, ч 176,62 191,3 166
Продолжительность ремонта, ч 39,07 33,85 8,3
Трудоемкость ремонта, чел.-ч 46,22 59,88 34,86
Удельная трудоемкость ремонта, чел.-ч/ч 0,26 0,31 0,21
Средние затраты времени на восстановление, ч 0,67 0,39 1,05
Средняя трудоемкость восстановления, чел.-ч 0,81 0,69 6,58
Коэффициент доступности при замене узлов и агрегатов 0,41 0,36 0,40
Трудоемкость замены узлов и агрегатов, чел.-ч 13,96 24,65 30,0
Доля простоя машин при устранении последствий отказов, % 21,5 17,7 5,0
10 — 9 ^~ 8 — 7 — 6 — 5 -— 4 -— 3 -•— 2 — 1 — ¦ О —
-9,2
-5,2
щ
Фж
ш
6,8
4,7
щ ш
Рис. 1.4 - Продолжительность ежедневного техобслуживания и текущих ремонтов комбайнов за нормируемую продолжительность смены: 1 - СК-5М-1; 2 - «Енисей-1200Р»; 3 -«Дон-1500Б»
16
Уровень ремонтопригодности техники закладывают при проектировании, обеспечивают- при изготовлении и поддерживают в эксплуатации. Он зависит от многих факторов, которые условно можно разделить на определяющие ремонтопригодность и характеризующие условия проявления этого свойства, на измеряемые количественно и качественно, на управляемые и неуправляемые. Управляемые факторы устанавливают с учетом минимальных издержек на изготовление и использование комбайна (рис. 1.5) [44].
Коэффициент унификации комбайна «Дон-1500» с предшественником СК-5 «Нива» составляет менее 20 % (при нормативе более 30 %). Из 50 наименований имеющихся ремонтно-технологического оборудования и оснастки можно использовать лишь пять, остальное оборудование требует доработки или должно быть спроектировано и изготовлено заново [12, 56]. Показатели ремонтопригодности приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3 - Ремонтопригодность сложной уборочной техники
Машины Марка Удельная трудоемкость, чел-ч/ч Трудоемкость ТОР за 100 ч работы, чел.-ч
ТО ТР общая
Корнеуборочные комбайны РКС-6, КС-65 0,37 0,21 0,58 58
Ботвоуборочные комбайны МСК-6, БМ-6А 0,33 0,24 0,57 57
Свеклопогрузчик -очиститель СПС-4,2 0,23 0,15 0,38 38
Кукурузоуборочные комбайны КСКУ-6, ККП-3 0,15 0,22 0,37 37
Зерноуборочные комбайны «Дон-15 00», СК-6 «Нива» 0,18 0,16 0,34 34
17
Факторы
Конструкционные
блочность; контролепригодность; доступность; легко-съемность
взаимозаменяемость стандартизация и
унификация; восстанавливаемость; преемственность
монтажепригодность;
эргономичность; регулируемость;
смазываемость; защищенность;
стабильность крепежа;
устойчивость к коррозии;
единственность сборки;
гигиеничность
Производственные
организационно-технические
технологические
организация
труда;
наличие
современного
оборудования;
методы контроля;
квалификация работников ОТК
обеспечение точности; термообработка; методы обработки поверхностей; сварка; сборка; обкатка
Эксплуатационные
организационные
реализация системы ТОР;
квалифи -
кация специалистов;
обеспечение запчастями и материалами;
документация для ТОР
технические
содержание
ТОР;
техническая оснащенность;
сборка и восстановление деталей; хранение машин
Рис. 1.5 - Факторы, определяющие ремонтопригодность комбайна |
