Прокошина Татьяна Сергеевна. Улучшение условий и охраны труда оператора-станочника апк за счет рационализации компоновки рабочего места

brief description

Прокошина Татьяна Сергеевна. Улучшение условий и охраны труда оператора-станочника апк за счет рационализации компоновки рабочего места: автореферат дис. ... кандидата Технических наук: 05.26.01 / Прокошина Татьяна Сергеевна;[Место защиты: ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный аграрный университет], 2017

ФГБОУ ВО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.В. ПАРАХИНА»
На правах рукописи
Прокошина Татьяна Сергеевна
УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И ОХРАНЫ ТРУДА
ОПЕРАТОРА-СТАНОЧНИКА АПК
ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛИЗАЦИИ КОМПОНОВКИ РАБОЧЕГО МЕСТА
Специальность 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК)
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гальянов Иван Васильевич
Орел - 2017
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
1.1 Анализ травматизма с летальным и тяжелым исходом на
металлообрабатывающих станках в АПК РФ 10
1.2 Анализ заболеваемости станочников 18
1.3 Физиологические аспекты труда оператора-станочника 22
1.3.1 Производственное утомление и способы его снижения 22
1.3.2 Работа оператора-станочника с точки зрения физиологии... 24
1.3.3 Влияние рабочего положения оператора-станочника на
утомление 26
1.4 Анализ общих требований к компоновке рабочего места
оператора-станочника 29
1.5 Анализ методов оценки компоновки рабочего места и
рабочего оборудования 32
1.6 Антропометрические измерения 39
1.7 Анализ существующих решений проблемы совместимости
органов управления станка и антропометрических данных оператора-станочника 42
1.7.1 Проектирование форм, размеров и оптимального
размещения органов управления 42
1.7.2 Проектирование компоновки рабочего места,
обеспечивающей рациональное рабочее положение оператора 45
1.7.3 Результаты патентных исследований 47
Выводы по главе 1 и задачи исследования 48
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ ОПЕРАТОРА- СТАНОЧНИКА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РУЧНОГО ОРГАНА УПРАВЛЕНИЯ (МАХОВИКА С РУКОЯТКОЙ) 52
2.1 Параметры работы локтевого и плечевого суставов руки
оператора-станочника при вращении рукоятки 53
2.1.1 Кинематика работы оператора-станочника вращательной
рукояткой 53
2.1.2 Расчет угловых скоростей звеньев механической
системы 56
2.1.3 Расчет сил, возникающих в руке оператора-станочника при
вращении рукоятки 58
2.2 Определение зависимостей радиуса вращения рукоятки и
компоновочных параметров, определяющих ее размещение относительно плечевого сустава, от момента сил трения органа управления 66
2.3 Определение оптимального взаимного расположения плечевого
сустава оператора-станочника и центра вращения рукоятки перемещения пиноли задней бабки токарно-винторезного станка 71
Выводы по главе 2 73
ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.... 75
3.1 Программа исследования 75
3.2 Методика проведения антропометрических исследований 76
3.2.1 Методика проведения антропометрических измерений 76
3.2.2 Методика обработки результатов антропометрических
измерений 79
3.2.3 Корреляционно - регрессионный анализ 86
3.3 Методика проведения анализа рабочего места
оператора-станочника 88
3.3.1 Динамический анализ 88
3.3.2 Хронометражные исследования 90
3.3.3 Позиционный анализ 91
3.3.4 Метод соматографии 91
3.4 Разработка и предложение инженерно-технических решений 92
3.5 Методика экспериментальных исследований 92
Выводы по главе 3 95
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 96
4.1 Результаты антропометрических исследований 96
4.1.1 Результаты обработки данных измерений антропометрических
размеров и их анализ 96
4.1.2 Результаты корреляционно-регрессионного анализа 107
4.2 Результаты анализа рабочего места оператора станочника
универсального токарно-винторезного станка 111
4.2.1 Динамический анализ 111
4.2.2 Результаты хронометражных исследований 117
4.2.3 Позиционный анализ 121
4.2.4. Результаты соматографических исследований 124
4.3 Инженерно-технические решения 134
4.3.1 Фундамент 135
4.3.2 Конструкция регулируемой подставки для ног 137
4.3.3 Обоснование рекомендуемой высоты регулируемой
подставки для ног 139
4.4 Результаты регрессионного анализа взаимосвязи производительности труда и индекса Робинсона оператора-станочника от компоновочных параметров, определяющих рабочее положение
его плечевого сустава 147
Выводы по главе 4 152
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 156
5.1 Определение себестоимости изготовления детали 157
5.2 Определение прироста годовой прибыли 159 
5.3 Технико-экономическая оценка регулируемой подставки для ног 159
5.3.1 Определение срока окупаемости капитальных вложений.... 162
5.3.2 Определение годового экономического эффекта 162
5.4 Экономическая эффективность мероприятий по улучшению условий и
охраны труда операторов-станочников 163
Выводы по главе 5 164
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 165
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 168
ПРИЛОЖЕНИЯ 186
Приложение А. Антропометрические признаки мужчин русской национальности в возрасте от 20 до 55 лет, проживающих
в Орловской области 187
Приложение Б. Обработка данных антропометрических измерений
статистическим методом 196
Приложение В. Наблюдательный лист хронометража 203
Приложение Г. Производительность труда и индекс Робинсона
оператора-станочника 205
Приложение Д. Акты о внедрении 207
Приложение Е. Патент на изобретение

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований доказано влияние компоновки рабочего места на условия труда оператора-станочника, характерных для отрасли АПК. Разработанное техническое решение, подтверждённое патентом на изобретение, позволяет на практике решить задачу рационализации компоновки рабочего места. Научные результаты, изложенные в диссертации, представлены математическими моделями и их расчетом, применение которых вносит вклад в развитие системы улучшения условий и охраны труда операторов-станочников.
В ходе диссертационного исследования получены следующие обоснованные результаты и выводы, подтверждающие достижение поставленной цели и решение сформулированных задач:
1. Полученные уравнения сил, действующие на плечевой сустав оператора- станочника при вращении рукоятки, позволили установить, что силы горизонтальная P и вертикальная Q зависят от радиуса рукоятки и от компоновочных параметров рабочего места, характеризующих взаимное расположение центра вращения рукоятки и плечевого сустава оператора- станочника, при этом их максимальное воздействие наблюдается в диапазоне угла поворота рукоятки от 2,2 до 3,2 рад.
2. Использование полученных зависимостей оптимальных компоновочных параметров, характеризующих взаимное расположение центра вращения рукоятки и плечевого сустава оператора-станочника, и радиуса рукоятки от момента сил сопротивления вращению обеспечивает работу станочника с ОУ приложением допустимых усилий, находящихся в пределах от 13 до 23 Н. Здесь же установлено, что полученные оптимальные значения компоновочных параметров (H, L), определяющих положения плечевого сустава относительно центра вращения рукоятки перемещения пиноли задней бабки универсального токарно¬винторезного станка для операторов-станочников, имеющих антропометрические признаки, соответствующие 1-му, 5, 50, 95 и 99-му перцентилям, изменяются в интервалах Н = 20,5...31,9 см, L = 43,1...56 см.
3. Выявленные числовые значения антропометрических признаков «досягаемость руки, отведенной в сторону», «высота плеча над полом», «высота локтя руки над полом» и «рост», соответствующих 5-му и (или) 95-му перцентилям, позволяют спроектировать компоновку рабочего места, удовлетворяющую 90...95% операторов-станочников; вычисленные числовые значения антропометрических признаков, соответствующих 1-му и 99-му перцентилям, могут использоваться при проектировании не только рациональной, но и безопасной компоновки рабочего места, увеличивая число удовлетворенных операторов-станочников до 99%. Корреляционно-регрессионным анализом установлено существование высокой степени связи между исследуемыми признаками, на что указывают значения коэффициента корреляции, находящегося в пределах от 0,75 до 0,99.
4. Анализ рабочего места оператора-станочника универсального токарно-винторезного станка позволил установить, что 43% от общего времени технологического процесса, затрачивается на оперирование ОУ станка, при этом 40% своего рабочего времени он выполняет работу в положении «стоя с наклоном корпуса». При анализе также выявлено пространственно-антропометрическое несоответствие расположения ОУ и размерных данных станочника, выраженное в том, что 95% операторов-станочников управляют станком в невыгодном функциональном положении, при котором локтевой угол больше 900, а у 99% операторов-станочников плечевой сустав находится выше установленного оптимального положения.
5. Предложенные инженерно-технические решения (подставка для ног, регулируемая по высоте (Патент № 2459563); установка станка на уровень 25 см над полом путем увеличения фундамента) обеспечивают рациональную компоновку рабочего места по компоновочным параметрам (H, L), определяющим положение плечевого сустава оператора-станочника относительно центра вращения рукоятки перемещения пиноли задней бабки универсального токарно-винторезного станка, в диапазоне Н = 20,5.31,9 см и L = 43,1.56 см.
6. Полученные оптимальные значения компоновочных параметров, определяющих положение плечевого сустава оператора-станочника относительно центра вращения рукоятки, обеспечивают рациональную компоновку рабочего места, при которой производительность труда увеличивается на 10,5%, а значения индекса Робинсона, характеризующего функциональное состояние человека, уменьшаются на 21,7%.