31

Лабораторна робота №1 тема. Дослідження параметрів мікроклімату на робочих місцях

Ціль роботи. Ознайомлення з основними принципами нормування метеорологічних умов на робочих місцях та методикою їх вимірювання.

1. Оснащення робочого місця

1.1 Методичні вказівки.

1.2 Кабіна комбайна СК-5 «Нива», змонтована на стенді.

1.3 Термометри, анемометри, психрометри.

1.4 Секундомір.

2. Література

1. Гряник Г.М., Лехман Д.А, Бутко Д.Аа та ін. Охорона праці.-К., Урожай, 1994.-269 с.

2. Бутко Д.А., Лущенков В.Л., Лехман С.Д. Практикум з охорони праці.-К., Урожай, 1995.-139 с.

3. Гандзюк М.П., Желібо Є.П., Халімовський М.О. Основи охорони праці.-К., Каравела, 2006.- 388 с.

4. Лабораторный практикум по охране труда: Учеб. Пособие для втузов/Под ред. Н.Д.Золотницкого.-М.:Высш. Школа, 1979.-215 с.

5. Яремко З.М. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник.-Київ:Центр навчальної літератури, 2005.- 320 с.

6. ГОСТ 12.2.002-81 Техника сельскохозяйственная. Методы оценки безопасности.-М.:Издательство стандартов, 1981.- 52 с.

3. Техніка безпеки

3.1 Перед початком роботи пройти інструктаж по загальним правилам безпеки із обов’язковим розписом у журналі.

3.2 Ознайомитися з прийомами робіт із застосовуваними приладами, з мірами пожежної безпеки.

3.3 У процесі роботи дотримуватися основних вказівок методики:

- обережно працювати із скляним посудом;

- категорично забороняється демонтаж огороджувальних засобів захисту (кожухів, огороджень, ін.);

- по закінченню роботи всі електроприлади відключити від джерела електричного струму;

- при виконанні лабораторної роботи дозволяється користуватися тільки комплектними і справними приладами;

- при зайнятті пальної суміші полум’я слід гасити за допомогою спеціальних кошм або піску. При необхідності – скористуватися вогнегасником.

4. Зміст заняття.

4.1 Приступаючи до виконання лабораторної роботи ознайомитися з правилами техніки безпеки на робочому місці.

4.2 Вивчити конструкцію приладів.

4.3 Задатися необхідними параметрами мікроклімату у кабіні комбайну СК-5 «Нива» та експериментально визначити фактичні значення:

- температури повітря, ⁰С;

- рухомості повітря, м/с;

- відносної вологості повітря, %.

4.4 Порівняти отримані дані з вимогами ГОСТ 12.1.005-88, ГОСТ 12.2.002-81, ГОСТ 12.2.019-79 та іншої нормативної документації.

4.5 Визначити кількісну оцінку умов праці за досліджуваними параметрами та зробити висновки.

4.6 Ознайомитися з впливом параметрів мікроклімату на організм працюючих.

4.7 Оформити звіт (додаток 4), який повинний містити:

- тему і ціль роботи;

- короткий опис будови приладів, що застосовувались, їх схеми;

- заповнені таблиці з результатами здійснених вимірювань і нормативними параметрами;

- необхідні розрахунки;

- аналіз отриманих результатів та їх порівняння з нормативними значеннями;

- заходи щодо усунення недоліків.

5. Теоретичні основи

Людина постійно перебуває у взаємодії з навколишнім середовищем, що характеризується чистотою повітря і метеорологічними (мікрокліматичними) умовами.

Метеорологічні умови або мікроклімат у робочій зоні оказує великий вплив на працездатність і здоров'я людини. Параметри повітря у виробничих приміщеннях повинні відповідати санітарним нормам та ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень».

Організм здорової людини прагне зберегти температуру 36,6° при будь-яких умовах роботи. При зниженні температури повітря підсилюється тепловіддача тіла і людина починає відчувати холод. Надмірне охолодження організму (особливо при низькій температурі з підвищеною вологістю і сильним рухом повітря) призводить до різних простудних захворювань і зниження працездатності. При високих температурі і відносній вологості повітря тепловіддача утруднюється і виникає перегрів тіла людини, що призводить до теплового або сонячного удару.

При сприятливих метеорологічних і виробничих умовах тепловіддача шляхом випару через шкіру складає 25...20 % у тепловому балансі організму, а за рахунок легеневого подиху — 75...80 %. Тепловіддача при високій температурі повітря (34° і більш) відбувається головним чином через шкіру (80-85 %), а під час дихання — 20-15 %. При цьому у працюючих підвищується схильність до серцево-судинних і шлунково-кишкових захворювань, підсилюється стомлюваність, знижується продуктивність праці.

Умови праці з достатнім ступенем точності можна характеризувати оціночними показниками:

1. метеорологічних умов або мікроклімату на робочих місцях у виробничих приміщеннях, у кабінетах операторів і в кабінах комбайнів: температурою повітря, С°; відносною вологістю, %; швидкістю руху повітря на робочому місці, м/с; барометричним тиском, Па.

Оптимальні і припустимі норми температури, відносної вологості, швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень у залежності від періоду року і категорії робіт встановлені ГОСТ 12.1.005—76. Періоди року приймають теплий, перехідний і холодний.

Теплий період року характеризується середньодобовою температурою зовнішнього повітря +10°С и вище. Холодний період року характеризується середньодобовою температурою зовнішнього повітря нижче +10° С.

При надлишках теплоти в теплий період року повітря робочої зони у виробничих приміщеннях допускається: перевищувати на 3...5°С від температури зовнішнього повітря в 13 годин самого жаркого місяця, але не більш 28° С при легкій і середній тяжкості робіт I—II категорії, при важких роботах III категорії — на 3...5⁰С, але не більш 26°С; відносна вологість допускається 55...75 % у залежності від температури повітря.

У холодний і перехідний періоди року зниження температури повітря поза постійними робочими місцями проти нормованих допускається: до 12° С при легких роботах, до 10° С при роботах середньої тяжкості і до 8 ° С при важких роботах.

Відносна вологість повітря нижче 40 або вище 70 % негативно впливає на організм людини. Якщо відносна вологість повітря не перевищує 20 %, робітник відчуває неприємну сухість слизуватих оболонок верхніх дихальних шляхів. При вологості більше 85 % і підвищеній температурі погіршується терморегуляція тіла людини, тому що затримується випар поту з поверхні тіла (отже, підвищується стомлюваність і утрудняється робота серця).

Санітарними нормами (СН 245—71) установлено, що найбільша працездатність (комфортна зона) людини буде при температурі 18...22° тепла, відносній вологості повітря 40...60%, швидкості руху повітря 0,3 м/с, витраті енергії до 172 Дж/с і атмосферному тиску — 760 мм рт. ст. У залежності від категорії робіт, періоду року допускається підвищення вологості повітря до 75 %, температури повітря до 13 і 26°, швидкості руху повітря 0,2 і 0,5 м/с.

Коливання тиску викликають слабість, запаморочення, нудоту, кровотечу з носа і рота.

Вимірювання температури повітря здійснюється за допомогою термометрів ртутних (ТЛ-2), показання яких порівнюють з нормативними даними.

Безпека і умови праці позначаються головним чином на фізичному стані тракториста і на показниках агротехнічної якості виконуваної операції. Шкідлива дія на організм тракториста викликає підвищену стомлюваність, зниження продуктивності праці і якості виконуваної роботи, а тривала безперервна дія на організм може приводити до хронічних захворювань тракториста, які прийнято називати професійною хворобою. Тому параметри безпеки є дуже важливими, а деякі з них – навіть визначними при оцінці мобільних енергетичних засобів.

Не дивлячись на безперечний прогрес у вдосконаленні ергономічних параметрів тракторів, в цілому умови тракториста залишаються достатньо напруженими. Це пояснюється тим, що реалізація основної тенденції розвитку машинобудування — підвищення енергонасиченості і зниження матеріаломісткості машин — неминуче супроводжується інтенсифікацією динамічних процесів і навантажень; росте напруженість роботи механізмів, тому збільшуються вібрації і шум всередині і зовні кабіни.

Разом з відміченим безперервно підвищується інтенсивність виконання технологічних процесів. Підвищуються робочі швидкості, розширюється область застосування комбінованих агрегатів, широко використовуються агрохімікати при обробітку сільськогосподарських культур.

Внаслідок виняткової соціальної значущості умов праці механізатора, в 1960-і роки в нашій країні відбулося становлення нової науки в системі створення і виробництва сільськогосподарських машин — ергономіки, яка була визнана як науково-прикладна. У конструкторських і дослідницьких організаціях, зайнятих розробкою нових моделей тракторів, прогнозуючих перспективу їх розвитку, були створені підрозділи, що працюють над проблемами ергономіки.

Державними стандартами регламентовані наступні ергономічні показники:

• антропологічні (розміри, форми тіла і розподіл його маси);

• фізіологічні (силові, швидкісні і енергетичні можливості людини);

• психофізичні (зорові, слухові, дотикові, нюхові і смакові можливості людини);

• гігієнічні (показники шкідливої дії і небезпечних чинників виробничого середовища).

Параметри мікроклімату в кабіні регламентовані ГОСТ 12.120— 88. Стандарт встановлює наступні показники:

• максимальна температура повітря в кабіні в теплий період року для всіх сільськогосподарських зон і для зон з підвищеною температурою влітку;

• вологість повітря в теплий період року;

• мінімальна температура повітря в холодний період року;

• перепад температури повітря в кабіні між точками вимірювання на рівні голови і ніг в теплий і холодний періоди року;

• середня температура всіх внутрішніх поверхонь кабіни, за винятком поверхонь стекол, панелі моторного відсіку і щитка приладів;

• регулювання напряму і швидкості руху повітря в кабіні;

• швидкість руху повітря в зоні дихання тракториста;

• надмірний тиск повітря в кабіні і кратність обміну повітря в одиницю часу.

Практика експлуатації машин з регульованими параметрами мікроклімату в кабіні показала, що дуже важливим параметром є перепад температур повітря всередині і зовні кабіни. Якщо їх різниця перевищує 10- 15 ⁰С, то навіть короткочасний вихід і вхід в кабіну приводить до простудних захворювань.

Температура повітря в кабіні трактора без ефективного теплового захисту в конструкції кабіни і без засобів нормалізації клімату в теплий період року перевищує температуру зовнішнього повітря на 15-20 °С. Пасивні засоби теплозахисту, до яких належать світле забарвлення кабіни, тоновані стекла, теплові козирки і теплоізоляція, дозволяють істотно понизити перепад між температурою повітря всередині і поза кабіною.

Якщо разом з пасивними засобами теплозахисту застосовувати інтенсивну вентиляцію, то температуру повітря в кабіні можна довести до практично прийнятного значення при температурі зовнішнього повітря 20-25°С. При вищих температурах зовнішнього повітря необхідно застосовувати штучне охолодження.

Рисунок 1- Схема розподілу повітря у кабінах тракторів типу «Інтернешнл-харвест»:

1 – конденсатор; 2 – ресивер; 3 – компресор; 4 – випарник з терморегулюючим вентилем; 5 – опалювач; 6 – вентилятор; 7 – повітряний фільтр (з обох боків); 8 – забор зовнішнього повітря; 9 – отвори для подавання повітря в зону ніг тракториста; 10 – випускні отвори.

Пристрої для зниження температури повітря в кабіні в теплий час року, вживані на вітчизняних і зарубіжних тракторах, підрозділяють на два типи: автономні кондиціонери і повітроохолоджувачі випарного типу.

Кондиціонери бувають фреонові (або інший агент) і термоелектричні. Енерговитрати фреонових кондиціонерів складають 1,2 кВт на 1,36 кВт хладопродуктивності. У термоелектричних систем кондиціонування енерговитрати ще вищі. Вони вимагають установки вентиляторів високої продуктивності і характеризуються високою вартістю термоелектричних батарей.

Компоновка елементів систем нормалізації мікроклімату в кабіні трактора і організація потоків повітря відрізняються великою різноманітністю. На рисунку 1 зображений один з варіантів компоновки автономного кондиціонера на зарубіжній моделі трактора. Конденсатор 1, ресивер 2 і компресор 3 встановлені в підкапотному просторі, а випарник 4, опалювач 5, чотиришвидкісний вентилятор 6 і фільтр 7 — в передній частині даху кабіни. На бічних стінках передньої частини кабіни влаштовані повітрозабірники, через які засмоктується зовнішнє повітря. Очищене і охолоджене (або підігріте) повітря поступає в кабіну через декілька вентиляційних отворів, що знаходяться в різних місцях кабіни. Направлені потоки переміщаються на переднє скло, за спину тракториста і в зону його ніг на висоті 150 мм від підлоги. Канали, що підводять повітря системи, виконані в елементах кабіни. Для виходу надмірного повітря в порожнистих вертикальних силових елементах кабіни виконані отвори 10. Через силові елементи відбувається додаткове охолоджування або підігрів (залежно від режиму роботи кондиціонера) бічних стінок кабіни.

На деяких тракторах очищене повітря охолоджують з метою зменшення його вологості, а потім підігрівають до температури, відповідної комфорту.

Подачу обробленого повітря можна регулювати. Блок управління режимом роботи пристроїв нормалізації мікроклімату встановлений в передній частині стельової панелі кабіни. Система може працювати в трьох режимах вентиляції: з охолодженим або підігрітим повітрям і повітрям без підігріву і охолоджування. Якщо необхідності в примусовій вентиляції немає, то можна використовувати природну вентиляцію, відкривши вікна або люк в даху.

На деяких моделях тракторів з боків даху кабіни розміщують відділення для підігріву або охолоджування їжі.

В більшості випадків для підігріву повітря використовують рідину системи охолоджування або мастила двигуна.

Кліматичні умови експлуатації вітчизняних тракторів різноманітні. Так, в Закавказзі і на Далекому Сході повітря відрізняється підвищеним вмістом вологи. У північних і деяких центральних зонах Росії необхідні параметри мікроклімату можна досягти тепловим захистом і інтенсивною вентиляцією кабіни. Тому застосовувати засоби нормалізації клімату слід в економічно обгрунтованих випадках, і їх тип повинен бути узгоджений з кліматичними умовами в зоні експлуатації трактора.

На вітчизняних тракторах встановлюють повітроохолоджувачі випарного типу. Вони в 5...6 разів дешевше за фреонові кондиціонери, витрачають в 4 рази менше енергії. На відміну від фреонових кондиціонерів повітроохолоджувачі випарного типу надійно працюють в умовах підвищеної вібрації, прості по конструкції. Їх обслуговування і ремонт не вимагають спеціального устаткування і можуть бути виконані механізатором.

Ефективність роботи випарного кондиціонера багато в чому залежить від вологості охолоджуючого повітря: чим менше вологість, тим більше ефект охолоджування. Нижче приведені дані про зниження температури повітря випарним кондиціонером залежно від вологості при температурі зовнішнього повітря 37,8 °С:

Відносна вологість, % 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Температура повітря,

що охолоджує, ⁰С 25,0 26,7 28,9 30,6 31,6 33,3 35,5 36,7 37,8

Відносна вологість

Охолодженого по-

вітря, % 65 75 78 85 85 95 97 99 100

Перепад темпера-

тур, ⁰С 12,8 11,1 8,9 7,2 7,2 4,5 2,8 1,1 0

В процесі охолоджування повітря насищається парами води, внаслідок чого відносна вологість охолодженого повітря підвищується в порівнянні з його початковим станом. Відомо, що граничне значення вологості повітря, що характеризує комфортні умови праці, відповідає 70 % при нерухомому повітрі. Ця межа може бути підвищена до 80 % за рахунок створення в кабіні руху повітря із швидкістю 1,5 м/с. Тоді при температурі зовнішнього повітря 37,8 °С відносна вологість охолодженого повітря 78 % буде близькою до граничної за умовами комфорту (виділена напівжирним шрифтом) буде досягнута при дуже низькій вологості зовнішнього повітря — тільки 40 %. Перепад температур зовні і в кабіні складе 8,9⁰С . Отже, ефективність застосування повітроохолоджувачів випарного типу обмежується кліматичними умовами. Їх слід застосовувати в районах з сухим і жарким кліматом.

Розроблені в нашій країні конструкції повітроохолоджувачів розрізняються в основному способами зволоження повітря. Так, на Волгоградському тракторному заводі для трактора ДТ-75С створена дуже компактна повітроохолоджувальна установка. Вона складається з циліндра, заповненого керамічними кільцями, які зверху зрошують водою, а знизу обдувають повітрям. Проходячи в зазорах між кільцями, повітря зволожується, температура його знижується. Одночасно він очищається від пилу.

Конструкцію Повітроохолоджувача для трактора Т-150 розробив також Харківський тракторний завод. З бака повітроохолоджувача вода насосом з електроприводом подається в охолоджуючий пристрій, змонтований в даху кабіни. На крильчатці вентилятора вода розбризкується. Зволожене таким чином повітря поступає в кабіну. Очищення повітря відбувається в паперових фільтрах.

Швидкість повітря вимірюють за допомогою кататермометрів, термоанемометрів, мікроманометрів або анемометрів. Циліндричним або кульовим кататермометром (рис. 4 а,б) вимірюють швидкість від 0,04 до 1,5 м/с; термоанемометром ЕА-2М - від 0,1 до 5 м/с; диференціальним мікроанемометром - від 0,02 до 2 м/с; крильчастим анемометром (рис. 4г) АСО-3 від 0,3 до 5 м/с; чашковим анемометром (рис.4в) МС-13 від 1 до 30 м/с. Якщо швидкість повітря вимірюють кататермометром, його попередньо нагрівають у гарячій воді (65...75°С) доти, поки спирт із нижнього резервуара не підніметься до половини верхнього розширення приладу, потім прилад виймають з води, обтирають насухо і поміщають у місце виміру, де прилад охолоджується навколишнім повітрям. У момент, коли стовпчик спирту досягне оцінки 38°, включають секундомір і відраховують час охолодження приладу на три градуси (від 38 до 35°). Після цього швидкість повітря визначають по формулах.

Анемометрами швидкість повітря вимірюють у такий спосіб. Записують вихідне положення стрілок на циферблатах тисяч і сотень оборотів. Показання великої стрілки записують цілком. Відключають за допомогою ерриєтира, - приладу, що знаходиться на бічній стороні. Поміщають прилад у потік повітря. Чекають, поки крила або чашки анемометра переборють інерцію приладу і придбають максимальну швидкість, потім включають стрілки й у цей момент відзначають час за секундоміром. Через 60 або 120 с, не відводячи прилад з місця досліджень, виключають стрілки й одночасно відзначають час. Записавши нове положення стрілок і віднявши перші показання від других, поділяють отриманий результат на час експозиції приладу.

Якщо поділки анемометра не відповідають точно метрам, отриманий результат (число поділків у секунду) множать на корективи, зазначені в паспорті приладу.

При вимірюванні швидкості руху повітря ручним крильчастим анемометром (АСО-3), тривалість досліду дорівнює 1-2 хв. Показники лічильника (К₂) записують, за формулою 1 визначають число поділок (n) як різницю між кінцевими і початковими даними лічильника:

n= (1)

За допомогою тарувального графіка (рис. 2) визначають швидкість руху повітря. На вертикальній шкалі відзначають число поділок. Від цієї точки проводять горизонтальну лінію до перетину з похилою лінією. Точка перетину дає шукану швидкість за шкалою абсцис.

Відносна вологість W_в- це відношення кількості водяних парів, що є у даному об’ємі повітря, до гранично можливого при даній температурі.

Визначення температури і відносної вологості повітря проводять із використанням психрометра Августа або Астмана.

Найбільш поширений аспіраційний психрометр Астмана МВ-4М (рис. 5), який вимірює температуру від 25 до +51⁰С та відносну вологість від 10 до 100% з відносною похибкою ±2-4% в умовах припустимої температури. Принцип його дії заснований на різниці показників сухого та змоченого термометрів, показники яких знімають через 3-5 хвилин.

Відносну вологість повітря визначають за психрометричним графіком (рис. 6).

Відносну вологість повітря в приміщенні можна вимірювати і по гігрометру метеорологічному волосному ГМВ-1. Він одразу показує відносну вологість від 10 до 100 %. Тарується цей прилад за показниками аспіраційного психрометра.

Для реєстрації температури і відносної вологості застосовуються термографи М-16, гігрографи М-21 і інші прилади.

2 ,4
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	м/с

Рисунок 2 – Графік переведення показників лічильника в показники швидкості руху повітря