Noise in cab of a crawler agricultural tractor

全文:

Введение Условия труда оператора рассматриваются как один из важнейших показателей технического уровня машины и ее конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках с.-х. техники. Без создания нормальных условий труда оператора, неразрывно связанных с эффективностью использования машины, трудно реализовать потенциальные возможности, заложенные в ее конструкции. Цель исследования Рассмотрим некоторые изменения конструкции гусеничных с.-х. тракторов, влияющие на комфортность условий труда оператора, выявленные в ходе испытаний тракторов на Северо-Кавказской машиноиспытательной станции (МИС). Материалы и методы Материалами для проведения анализа комфортности условий труда оператора по шуму послужили результаты многолетних испытаний гусеничных с.-х. тракторов тягового класса 3 общего назначения производства Волгоградского тракторного завода (ВгТЗ). Приемочные испытания проводились более двадцати лет - начиная с трактора типа ВТ-100 до современного Агромаш-90ТГ (протоколы испытаний Северо-Кавказской МИС № 11-34-94, 11-23-95, 11-46-96, 11-45-96, 11-33-00, 11-71-11, 11-63-12, 11-43-13, 11-46-14, 11-41-15). Измерения шума на рабочем месте оператора проводились шумомерами ВШВ-003 и «Октава-101АВ» во время вспашки. Результаты и их обсуждение В результате первой крупной модернизации базовой модели трактора ДТ-75 с двигателем А-41 мощностью 66 кВт (90 л.с.) был создан трактор ВТ-100. Тракторы моделей ВТ-100Д, ВТ-100Н и ВТ-100РМ выпуска 1996-2000 гг. оснащались двигателями Д-442-24, СМД-20Т и РМ-120.3 эксплуатационной мощностью 88-90 кВт (120 л.с.). Кабина трактора ВТ-100 (рис. 1, а) обеспечивала комфортные условия труда по шуму. Если в кабине базовой модели ДТ-75 уровень шума на рабочем месте оператора во время выполнения основной энергоемкой операции - вспашки зяби на глубину 25-27 см - составлял 90 дБА, то в кабине нового трактора он был снижен до 78-80 дБА. Кабина трактора ВТ-100 представляла собой жесткую конструкцию, оснащенную спереди и сзади стеклопакетами. Именно применение стеклопакетов в сочетании с тем, что выхлопная труба для выпуска отработавших газов находилась в средней части моторной установки на расстоянии примерно 1 м от переднего стекла кабины, позволило добиться уменьшения шума в кабине до уровня 80 дБА, допустимого по санитарным нормам [1]. В ходе последующей модернизации базовой модели ДТ-75 Концерном «Тракторные заводы» был создан обновленный трактор «Агромаш-90ТГ» с двигателями мощностью 69-75 кВт (94-102 л.с.), при компоновке которого уделялось больше внимания внешнему дизайну (рис. 1, б). Внешний вид трактора стал более эстетичным, воздухозаборную и выхлопную трубы закрепили на стойках кабины. При этом уровень шума в кабине трактора, представленного на испытания в 2010 г., поднялся до 85 дБА. Впоследствии взамен кабины производства ВгТЗ установили кабину конструкции Владимирского моторо-тракторного завода (ВМТЗ). После установки новой кабины на тракторах «Агромаш-90ТГ» (рис. 1, в) резко ухудшились условия труда по шуму. Звуковое давление на рабочем месте оператора выросло в 2,5-3 раза, а уровень шума достиг 88-90 дБА, что соответствует уровню двадцатилетней давности (см. таблицу). Уровень шума на рабочем месте оператора тракторов тягового класса 3 Модель трактора, заводской номер, год выпуска Уровень шума, дБА ВТ-100Д, № I-388, 1993 г. 80 ВТ-100ДП, № 000009, 1994 г. 78 ВТ-100Д, № 66, 1995 г. 78 ВТ-100Н, № 33/30, 1995 г. 79 ВТ-100РМ, № 355, 2000 г. 80 Агромаш-90ТГ 1040А, № 000191, 2010 г. 85 Агромаш-90ТГ 1040М, № 001136, 2012 г. 89 Агромаш-90ТГ 1040А, № 001585, 2013 г. 88 Агромаш-90ТГ 1040А, № 001769, 2014 г. 90 Агромаш-90ТГ 1040А, № 001916, 2015 г. 88 Уровень шума в кабинах тракторов «Агромаш-90ТГ» измеряли современным шумомером 1-го класса «Октава-101АВ» с микрофоном ½ дюйма. Для исключения влияния помех испытания проводили в поле. Источниками шума в кабине трактора во время вспашки служат двигатель, трансмиссия и гусеничный движитель. Для выявления основного источника шума измерение его уровня проведено в разных условиях (рис. 2, 3): во время вспашки зяби трактором «Агромаш-90ТГ» в агрегате с плугом ПЛН-5-35 на глубину 25-27 см при рабочей скорости 7 км/ч; при холостой работе двигателя и номинальной частоте вращения коленчатого вала во время стоянки трактора. Измерения шума проведены напротив переднего стекла кабины и на рабочем месте оператора. Во время вспашки шум на рабочем месте оператора составил 88 дБА, а на стоянке - 86 дБА при норме не более 80 дБА [2, 3]. Измерения шума напротив переднего стекла кабины проводились на расстоянии 100 мм от него через каждые 200 мм между точками измерений вдоль мест установки выхлопной трубы и воздухозаборника. В первой точке измерений (левом нижнем углу кабины) уровень шума при работе двигателя на стоянке был ниже, чем шум во время вспашки (см. рис. 2), всего на 1,8 дБА и составил 95,7 дБА. Разница между уровнями шума в точках измерений 2, 3, 4 и 5 также незначительна - от 1,1 до 2,3 дБА. Со стороны воздухозаборника в зоне, закрытой от звукового давления выхлопа (от правого нижнего угла кабины до линии расположения капота), уровень шума в кабине составил 90,3-85,7 дБА, что ниже в 1,8-3 раза, или на 5-10 дБА в сравнении со стороной, где находится выхлопная труба. Над линией капота уровень шума в кабине со стороны воздухозаборника ниже на 4 дБА, чем со стороны выхлопной трубы. Результаты измерений наглядно показывают, что повышенный уровень шума в кабине связан с выхлопными газами двигателя. Анализ конструкций тракторов позволил выявить несколько путей решения задачи снижения шума на рабочем месте оператора: разработка нового эффективного глушителя; экранирование выхлопной трубы от стекла кабины; применение стеклопакетов для остекления передней части кабины; возврат к первоначальному варианту выбора места выхлопного тракта (опыт двадцатилетней давности) и т.д. В руководстве по эксплуатации трактора «Агромаш-90ТГ» и технических условиях рекомендовано применение индивидуальных средств защиты для обеспечения нормальных условий труда по шуму. На рынке представлено множество эффективных конструкций индивидуальных средств защиты, например противошумные наушники, позволяющие снизить уровень шума на 27 дБА. Однако эта рекомендация не выполняется механизаторами по следующим причинам: 1) при использовании наушников оператор не способен различать частотные составляющие шума от работы машинно-тракторного агрегата, что не позволяет ему во время выполнения полевых работ заметить появление каких-либо нехарактерных звуков и вовремя остановить трактор для предотвращения или устранения отказа; 2) при эксплуатации в климатических условиях большинства земледельческих районов страны в летний и осенний периоды при температуре окружающего воздуха выше 32 °С использование противошумных наушников проблематично из-за высокой температуры в кабине, так как вызывает дискомфорт у оператора. Системы нормализации микроклимата, примененные в кабинах тракторов «Агромаш-90ТГ», не обеспечивают снижение температуры воздуха до комфортной (24-27 °С) [4]. Отклонение от комфортных условий труда ухудшает физическое и моральное состояние оператора машины, влияет на его работоспособность. Температура воздуха в кабине гусеничного трактора «Агромаш-90ТГ», оборудованной вентиляционной установкой, достигает 42 °С [5] при температуре окружающего воздуха 32 °С, что не соответствует требованиям ГОСТа. Эффект от установки системы кондиционирования незначителен: температура воздуха в кабине не снижается до комфортного уровня и находится в пределах температуры окружающего воздуха 32 °С [6], тогда как по требованиям ГОСТа она не должна превышать 27 °С. По результатам испытаний установлено, что конструкция кабины гусеничного трактора «Агромаш-90ТГ» не обеспечивает комфортные условия работы механизатора. Несмотря на это, гусеничный трактор общего назначения тягового класса 3 имеет ряд преимуществ в сравнении с колесной техникой того же класса и пользуется спросом у мелких и средних с.-х. товаропроизводителей. При проведении ранних весенних работ применение гусеничного трактора целесообразно в связи с меньшим удельным давлением на почву, а на других полевых работах - с меньшим удельным расходом топлива благодаря высокому тяговому КПД. Вывод Концерну «Тракторные заводы» при организации нового производства гусеничного с.-х. трактора тягового класса 3 общего назначения необходимо учесть предыдущий опыт конструкторских разработок ВгТЗ и результаты государственных испытаний тракторов.

作者简介

I. Belyy

North Caucasus Machine-Testing Station

Email: mis1@mail.ru
PhD in Engineering Zernograd, Russia

I. Bogdanova

North Caucasus Machine-Testing Station

Email: mis1@mail.ru
Engineer Zernograd, Russia

参考

补充文件