2379
.pdfВ начальном периоде движения наблюдается переходный процесс длительностью 0,2–0,3 с, в ходе которого резко возрастает давление. Начало нагнетания жидкости в цилиндр не приводит к мгновенному смещению поршня ввиду его инерционности. Поэтому вначале происходит сжатие жидкости в гидросистеме и повышение давления, под действием которого поршень приходит в движение. С увеличением скорости поршня потенциальная энергия жидкости переходит в кинетическую энергию поршня и жидкости. По мере расширения жидкости давление перед поршнем снижается, что приводит к торможению поршня и последующему его движению по закону колебаний [2].
Информацию о массе отходов предполагается снимать в момент стабилизации давления при подъеме (заштрихованная область на графике). Видно, что при уменьшении нагрузки на штоке гидроцилиндра (т.е. массы отходов) уменьшается и давление в гидроцилиндре.
Выводы:
1.Проведены экспериментальные исследования на мусоровозе
МК-20.
2.Существует возможность определения массы ТБО в динамике, без остановок манипулятора.
3.Предполагаемый момент съема информации о массе отходов – момент стабилизации давления при подъеме бака с ТБО.
Список литературы
1.Мальцев Д.В. Разработка аппаратно-программного комплекса для автоматизированного взвешивания грузов на основе динамики тепломеханических систем // Инновации в науке, технике и технологиях: материалы всерос. науч.-практ. конф. (Ижевск, 28–30 апреля
2014 г.). – Ижевск: Изд-во Удмурт. гос. ун-та, 2014. – С. 165–166.
2.Тарко Л.М. Переходные процессы в гидравлических меха-
низмах. – М.: Машиностроение, 1973. – 168 с.
Сведения об авторах
Лобов Николай Владимирович – доктор технических наук,
профессор кафедры «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: lobov@pstu.ru.
241
Мальцев Дмитрий Викторович – аспирант кафедры «Автомо-
били и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: Saint89@mail.ru.
Генсон Евгений Михайлович – аспирант кафедры «Автомоби-
ли и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: Genson4@yandex.ru
Дмитренко Владимир Михайлович – доцент кафедры «Авто-
мобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: adf@pstu.ru.
242
УДК 631.17
К.В. Глемба, Ю.И. Аверьянов, О.Н. Ларин
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОБИЛЬНЫХ МАШИН
Приводится структура оценки технологической безопасности системы «оператор – машина – среда», рассматривается комплекс опасностей, сопровождающих оператора при выполнении им технологического процесса. Приведены основные факторы опасности, влияющие на безопасность оператора наземных мобильных машин в процессе их управления.
Ключевые слова: технологическая безопасность, технологический процесс, система «оператор – машина – среда», количественная оценка безопасности, интегральный критерий.
K.V. Glemba, Yu.I. Averianov, O.N. Larin
WAYS TO IMPROVE SAFETY PROCESS
OF MOBILE MACHINES
Identified the problem and ways to reduce the negative impact of the motor vehicle, the results of performance tests of engines with additives in engine oil nanomaterial company «Wagner» in the engine oil by the developed technique of diagnosing the motor.
Keywords: technological security, technological process, the system operator-machine-environment, quantitative safety assessment, an integral criterion.
Для правильного планирования и организации мероприятий по повышению безопасности мобильных технологических процессов на производстве важно выделить основные факторы, способствующие возникновению риска травмирования операторов мобильных машин (ОММ). Правильное выявление главных факторов риска – основа для выбора правильной меры воздействия и решения данной задачи с минимальными затратами [1].
Под технологической безопасностью подсистемы «машина» следует понимать состояние машины в технологическом процессе, при котором с определенной вероятностью исключено появление опасно-
243
стей, то есть негативных свойств подсистемы «машина», способных нарушить работоспособность машины и причинить ущерб здоровью людей, и которые могут характеризоваться наличием определенных источников и факторов опасности, потенциально присутствующих в операциях, связанных с управлением машиной и выполнением технологических регулировок [1–3].
Для оценки технологической безопасности подсистемы «машина» выделим подмножество операций, связанных с безопасностью действий человека-оператора при управлении машиной и выполнении технологических регулировок. Поиски интегрального критерия для количественной оценки безопасности технологической системы «оператор – машина – среда» (О–М–С) осложняются еще и тем, что нет целостной научной концепции, методологии и методик решения данной проблемы. Так, в своей работе В.Ю. Бузлуков предлагает рассматривать машину как элемент единой системы О–М–С. Общие представления об элементах системы О–М–С и связях между ними формируются с помощью обобщённой модели безопасности рассматриваемой системы. Модель представляется в виде графа, связывающего каждый элемент системы (рис. 1) [2, 4, 5].
Y
Рис. 1. Граф системы О–М–С: Х – множество элементов, определяющее человеческий фактор в модели безопасности системы; Y – множество, характеризующее мобильную машину; Z – множество, характеризующее фактор подсистемы «среда»
По данным В.Ю. Бузлукова, такой подход даёт возможность выявить основные факторы, влияющие на безопасность системы О–М–С. Безопасность системы зависит от управляющей деятельности человека, свойств машины и особенностей ее эксплуатации. Влияние среды и веро-
244
ятностный характер управляющих действий оператора предопределяет стохастический характер процессов, протекающих в системе О–М–С. Сложность анализа и синтеза таких систем усугубляется тем, что их безопасность зависит от большого числа разнообразных факторов. Эти факторы могут быть качественными и количественными. Качественные показатели – особенности конструкции механизмов, вид применяемого привода, особенности рабочего места оператора и т.п., а количественные – максимальные скорости и ускорения основных механизмов, некоторые свойства технологической среды. Недостатком данного подхода является то, что он не предполагает использование обобщенного (интегрального) показателя по оценке безопасности всей системы О–М–С, а рассматривает влия- ниетолькоотдельногофакторанабезопасностьэтойсистемы[6–11].
К факторам, связанным с системой О–М–С и определяющим потенциальный риск опасных происшествий и его тяжесть, можно отнести следующие группы (рис. 2). Кроме описанных факторов опасностей, возникающих при выполнении технологических операций, безопасность труда оператора зависит и от сложности управления наземными мобильными машинами транспортного комплекса [1, 2].
Таким образом рассмотренные схемы основных источников
ифакторов риска, сопровождающих ОММ, позволяют судить о их значимости в мобильном технологическом процессе выполнения различных операций и возможности снижения этих опасностей.
Факторы, связанные с человеком, машиной и средой являются элементами мобильного технологического процесса, где множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образуют определенную целостность и требуют применения системного подхода, который нацелен на выявление многообразных типов связей в системе и сведение их в единую теоретическую картину. С точки зрения безопасности мобильного технологического процесса интерес для системного изучения представляют как сами факторы риска, так
иих различные сочетания [1, 2, 5]. Например, быстрота и точность рабочих движений ОММ необходимы для обеспечения его надежности. Эти качества зависят и от рабочего места оператора, к которому относится кабина автомобиля со всем находящимся в ней оборудованием. Рабочее место оператора характеризуется размерами кабины, обзорностью, удобством доступа к органам управления, положением сиденья и расположением по отношению к нему органов управления,
245
246
Рис. 2. Технологические факторы риска в системе О–М–С
наличием и информативностью контрольно-измерительных приборов, особенностями среды в кабине (микроклимат, освещенность, шум, вибрация). Для оптимального решения этих вопросов необходима рациональная организация рабочего места в соответствии с антропометрическими требованиями и психофизиологическими возможностями человека. Врезультате несоответствия рабочего места этим требованиям увеличивается расход энергетических ресурсов, что приводит к более быстрому утомлению, снижению работоспособности и, как следствие, ошибкам при управлении автомобилем. Насколько удобно оператору в кабине, как свободно он пользуется рычагами, приборами, – вот вопросы, которые являются предметом исследования инженерной психологии, науки о взаимодействии человека и техники, цель которой облегчить деятельность ОММ, сделатьееболеепродуктивнойинадежной[10, 12].
Оценку сложности этих операций ОММ можно также произвести по баллам. Исходя из этого управление колесной машиной при выполнении технологического процесса можно охарактеризовать коэффициентом сложности управления Ксл. Физический смысл этого коэффициента заключается в степени сложности управления самой машиной, агрегатами и механизмами, слежения за направлением движения и рельефом несущей поверхности, скоростью движения, режимами работы машины и рабочих органов, дорожными знаками, подвижными и неподвижными объектами и др. [1, 2, 9, 12].
Таким образом, рассмотренная схема источников и факторов опасностей, сопровождающих ОММ, позволяет судить о значимости их в технологическом процессе выполнения различных операций, возможности снижения этих опасностей и целесообразности разработки критерия технологической безопасности для оценки работы оператора.
Определение значимости и возможности снижения источников и факторов опасности требует целесообразности разработки критерия для оценки безопасности технологической системы О–М–С.
Кроме основных операций и действий, которые производит оператор при управлении машиной, ему приходится выполнять и ряд дополнительных, значительно усложняющих управление машиной, следовательно, снижающих ее безопасность и эффективность. Уровень сложности операцийуправлениямашинойможнооценить, вчастности, вбаллах.
В современных условиях метод оценки безопасности технологической системы О–М–С может найти широкое применение при про-
247
ектировании и внедрении новых моделей мобильных машин, при разработке и внедрении инженерных решений, повышающих безопасность существующего наземных транспортно-технологических машин, а также при профессиональной подготовке ОММ.
Список литературы
1.Факторы опасности мобильных технологических процессов / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, И.Н. Старунова, С.Ю. Попова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2003. – № 7. – С. 4–6.
2.Оценка потенциальной технологической безопасности подсистемы / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, О.Ф. Скорняков, И.Н. Старунова // Тракторы и сельскохозяйственные машины,
№12. – 2003. – С. 40–41.
3.Безопасность технического обслуживания машин // К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, И.Н. Старунова, Е.В. Шаманова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2003. – № 11. –
С. 21–22.
4.Глемба К.В., Ларин О.Н. Обзор методов определения надежности оператора в динамических эргатических системах // Транспорт Урала. – 2012. – № 1 (32). – С. 17–22.
5.Глемба К.В., Ларин О.Н., Майоров В.И. Вопросы применения системного подхода для повышения безопасности дорожного движения // ТРАНСПОРТ: наука, техника, управление: ежемес. науч. ин-
форм. сб. / ВИНИТИ РАН. – М., 2013. – № 11. – С. 52–55.
6.Обоснование безопасной скорости движения колесных машин / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, Э.Ю. Кульпин, И.Н. Старунова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2002. –
№12. – С. 27–30.
7.Автоматический контроль за исправностью тормозной системы / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, И.Н. Старунова, С.Ю. Попова // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2003. –
№5. – С. 20–22.
8.Самоочищаемость колесных движителей технологических машин – фактор активной безопасности / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, Э.Ю. Кульпин, Н.В. Светлакова, С.Ю. Попова // Механизацияиэлектрификациясельскогохозяйства. – 2004. – №2. – С. 18–20.
248
9.Показатель уровня квалификации оператора мобильной сельскохозяйственной машины / К.В. Глемба, Ю.Г. Горшков, Ю.И. Аверьянов, О.Ф. Скорняков, Н.В. Светлакова // Тракторы и сельскохозяйст-
венные машины. – 2005. – № 3. – С. 32.
10.Глемба К.В., Ларин О.Н. Влияние условий ОДД на процесс восприятия водителем информации // Транспорт: наука, техника, управление: ежемес. науч. информ. сб. / ВИНИТИ РАН. – М., 2012. –
№11. – С. 55–57.
11.Глемба К.В., Горбачев С.В. Влияние на безопасность движения уровня формализации информационного потока в эргатических системах // Вестник Оренбург. гос. ун-та, 2011. – № 10 (129). – С. 88–93.
12.Глемба К.В., Аверьянов Ю.И., Кожанов В.Н. Интегральный критерий оценки комфортности условий микроклимата в кабинах мобильных сельхозмашин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2005. – №4. – С. 36–38.
Сведения об авторах
Глемба Константин Вячеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта», Южно-Уральский государственного университет (НИУ), е-mail: glemba77@mail.ru.
Аверьянов Юрий Иванович – доктор технических наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности», Челябинская государственная агроинженерная академия, e-mail: aver541710@mail.ru.
Ларин Олег Николаевич – доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта», Южно-Уральский государственногоуниверситет(НИУ), е-mail: larin_on@mail.ru.
249
УДК 621.43.044
Д.В. Головин, А.А. Горбунов
ПРИМЕНЕНИЕ ЕМКОСТНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Рассмотрен вопрос использования емкостных накопителей энергии в системе запуска ДВС автомобилей с целью повышения срока службы аккумуляторной батареи и ее надежности в зимний период эксплуатации.
Ключевые слова: аккумуляторная батарея, ионистор, запуск ДВС, зарядный баланс.
D.V. Golovin, A.A. Gorbunov
THE USE OF SUPERCAPACITORS FOR LIFE EXTENSION
OF CARS STORAGE BATTERY
The article deals the issue of the use of supercapacitors in cars start engine system for life extension of cars storage battery and increase reliability in winter operation.
Keywords: storage battery, supercapacitors, engine start, charging balance.
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются основой систем электростартерного пуска двигателей современных автомобилей. Преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторов является высокая удельная энергоемкость, компактность, простота обслуживания, невысокая стоимость и высокая надежность, достигнутые за более чем 100-летнюю историю производства. Однако есть и недостатки, которые не удалось преодолеть. Один из них – зависимость характеристик АБ от температуры. При снижении температуры увеличивается внутреннее сопротивление R0 батареи, и процесс заряда сопровождается уменьшением зарядного тока. При температуре ниже –10 ºС процесс заряда ухудшается настолько, что разряженная на 50 % АБ может зарядиться только до 70 % [1]. Немаловажной проблемой является и утилизация свинцово-кислотных аккумуляторов.
250