Πειραματικός προσδιορισμός των δονήσεων και του θορύβου στο θάλαμο χειρισμού και οι επιπτώσεις τους στην υγεία των χειριστών των γεωργικών ελκυστήρων και μηχανημάτων εκτός δρόμου
Authors: Γιαλαμάς Θεόδωρος 
Published: August 2021

Στη διδακτορική αυτή διατριβή γίνεται μελέτη προσδιορισμού και κατα-γραφής των χαρακτηριστικών μεγεθών των μηχανικών και ακουστικών δονή-σεων στο θάλαμο χειρισμού των ελκυστήρων.Οι πειραματικές δοκιμές των μηχανικών δονήσεων πραγματοποιήθηκανκατά τη διάρκεια των αγροτικών εργασιών. Οι μηχανικές δονήσεις προέρχο-νται από τη λειτουργία της μηχανής, από την κατάσταση και την πίεση των ε-λαστικών επισώτρων, από τα παρελκόμενα γεωργικά μηχανήματα και από άλ-λους σημαντικούς παράγοντες.Οι μηχανικές δονήσεις μεταφέρονται αρχικά από τους τροχούς ή τη μη-χανή στο πλαίσιο του ελκυστήρα (δομόφερτος θόρυβος) και στη συνέχεια στοθάλαμο χειρισμού, στο κάθισμα του χειριστή και στα διάφορα χειριστήρια ε-λέγχου.Οι ακουστικές δονήσεις (θόρυβος) μεταφέρονται επίσης στο θάλαμο χει-ρισμού από τις προαναφερόμενες πηγές (αερόφερτος θόρυβος) και μαζί με τιςμηχανικές επιδρούν στην αύξηση της κόπωσης και των προβλημάτων υγείαςτων χειριστών.Η παρούσα διατριβή αποτελείται από δυο ενότητες, την ενότητα των μη-χανικών και των ακουστικών δονήσεων.Σε κάθε ενότητα πραγματοποιήθηκαν πειραματικές δοκιμές, σε πραγμα-τικές συνθήκες εργασίας, στις οποίες κατεγράφησαν οι εντάσεις των δονήσεωνσυναρτήσει των συχνοτήτων τους στο θάλαμο χειρισμού και κυρίως στο κάθι-σμα του χειριστή.Οι σκοποί της εργασίας ήταν:α) Nα καταγραφούν και να αναλυθούν σε πραγματικές συνθήκες εργασί-ας οι εντάσεις των μηχανικών δονήσεων (m/s2), στο κάθισμα του χειριστή στιςτρεις διευθύνσεις x,y,z, συναρτήσει των συχνοτήτων τους σε Hz.β) Να προσδιοριστούν οι Ημερήσιες Δόσεις Δονήσεων (ΗΔΔ) (m/s2), κα-θώς και οι Ημερήσιες Επιτρεπόμενες Ώρες Εργασίας (ΗΕΩΕ), των χειριστών,λαμβάνοντας υπόψη τα διεθνή όρια που εφαρμόζονται για την υγεία και την ασφάλεια των χειριστών, γεωργικών ελκυστήρων και μηχανημάτων εκτόςδρόμου.γ) Να προσδιοριστούν με τη βοήθεια της στατιστικής ανάλυσης οι αλλη-λεπιδράσεις και οι συσχετίσεις των μηχανικών δονήσεων, μεταξύ των γεωργι-κών ελκυστήρων, των ταχυτήτων, των γεωργικών μηχανημάτων καθώς καιτων διευθύνσεων κατεργασίας σε σχέση με την άροση.δ) Να καταγραφούν και να αναλυθούν σε πραγματικές συνθήκες εργασί-ας οι εντάσεις των ακουστικών δονήσεων dΒ(Α), κοντά στα αυτιά του χειριστήσυναρτήσει των συχνοτήτων τους σε Hz, κατά τη διάρκεια κίνησης σε ασφαλ-τόδρομο και να προσδιοριστούν οι Ημερήσιες Επιτρεπόμενες Ώρες Εργασίας(ΗΕΩΕ).ε) Να προσδιοριστούν, με τη βοήθεια της στατιστικής ανάλυσης, οι αλλη-λεπιδράσεις και οι συσχετίσεις των ακουστικών δονήσεων, μεταξύ των γεωρ-γικών ελκυστήρων, των ταχυτήτων, των στροφών της μηχανής, των θαλάμων,με πόρτες ανοιχτές και κλειστές, σε στάση και σε κίνηση.Από τις παραπάνω πειραματικές δοκιμές προσδιορίστηκαν οι επιπτώσειςστην υγεία των χειριστών που προέρχονται από την ημερήσια κόπωση τους,τόσο από τις εντάσεις των μηχανικών όσο και των ακουστικών δονήσεων.Οι πειραματικές δοκιμές δονήσεων μηχανικές και ακουστικές πραγματο-ποιήθηκαν στο αγρόκτημα του ΤΕΙ/Λάρισας. Οι πειραματικές δοκιμές των μη-χανικών δονήσεων πραγματοποιήθηκαν σε αγροτεμάχιο 30 στρεμμάτων μεμήκος πλευράς 200m, και σύνθεση αμμοαργιλoπηλώδη (SCL).Ο μηχανικός εξοπλισμός για τις μηχανικές δονήσεις ήταν:α) Τρεις ελκυστήρες: α1) Lamborghini R6 130, ισχύος 126 ΗP, α2) HurlimannH 6115, ισχύος 115 ΗP και α3) Lamborghini 950 ισχύος 95 ΗP.β) Τρία γεωργικά μηχανήματα: β1) Άροτρο τρίυνο αναστρεφόμενο, β2)Δισκοσβάρνα, και β3) Καλλιεργητής τελευταίας προετοιμασίας με εύκαμπταελατηριωτά υνάκια.γ) Επιταχυνσιόμετρα, τύπου AS-065, τοποθετήθηκαν στο κάτω μέρος τουκαθίσματος του χειριστή, για τη λήψη των δονήσεων σε τρεις διαφορετικές δι-ευθύνσεις στους άξονες x,y,z. δ) Συσκευή καταγραφής των τιμών των δονήσεων από τα επιταχυνσιόμε-τρα στις τρεις διευθύνσεις x,y,z, της εταιρίας Bruel & Kjaer vibro, τύπου Vibrotest60.Ο μηχανικός εξοπλισμός για τις ακουστικές δονήσεις ήταν:α) Τρεις ελκυστήρες: α1) Renault 361 χωρίς θάλαμο χειρισμού, α2)Renault 461 με θάλαμο χειρισμού παλαιάς τεχνολογίας και α3) LamborghiniR6-130 με σύγχρονο θάλαμο χειρισμού.Οι ακουστικές δοκιμές (θορύβου) πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκειατης κίνησης των ελκυστήρων σε ασφαλτόδρομο μήκους 700m, στο αγρόκτηματου ΤΕΙ/Λάρισας.Οι τιμές των ακουστικών δονήσεων (θορύβου) ελήφθησαν με το ηχόμε-τρο Βruel & Kjaer, Type 2250, το οποίο διαθέτει την κλίμακα dB(A) και τηςσυχνότητας τους σε Hz. Το ηχόμετρο τοποθετήθηκε πλησίον στο δεξιό και α-ριστερό αυτί του χειριστή, σε στάση και σε κίνηση των ελκυστήρων, με διαφο-ρετικό αριθμό στροφών, με διαφορετικές ταχύτητες, με κλειστές και ανοιχτέςπόρτες.Τα γενικά αποτελέσματα που εξήχθησαν από τις πειραματικές δοκιμέςτων μηχανικών δονήσεων είναι:α) Οι ημερήσιες επιτρεπόμενες ώρες εργασίας των χειριστών με το 3υνοαναστρεφόμενο άροτρο δύναται να είναι περισσότερες από οκτώ (8) ώρες, χω-ρίς να εμφανίζονται προβλήματα υγείας.β) Οι ημερήσιες επιτρεπόμενες ώρες εργασίας των χειριστών με δισκο-σβάρνα δύναται να είναι: β1) για κάθετη πορεία σε σχέση με την άροση καιταχύτητα 5,0 km/h, είναι 4h: 25min. β2) για ταχύτητα 8,0 km/h, είναι 1h:10min. β3) για πορεία με γωνία 300 σε σχέση με την άροση και ταχύτητα 5,0km/h, είναι 6h: 30min. β4) για ταχύτητα 8,0 km/h, είναι 1h:34min.γ) Οι ημερήσιες επιτρεπόμενες ώρες εργασίας των χειριστών με τον καλ-λιεργητή τελευταίας προετοιμασίας του εδάφους, με όλες τις ταχύτητες δύνα-ται να είναι περισσότερες από οκτώ (8) ώρες, χωρίς να εμφανίζονται προβλή-ματα υγείας. Tα αποτελέσματα των συσχετίσεων έδειξαν:1) Τη μεγαλύτερη επίδραση από τις αναπτυσσόμενες μηχανικές δονήσειςστην οριζόντια διαμήκη διεύθυνση (Χmax) μεταξύ: α) των ελκυστήρων εμφα-νίζει ο Lamborghini premium 950 και ακολουθούν ο Lamborghini R6-130 καιο Hurlimann 6115, β) των εργαλείων, το άροτρο και ακολουθούν η δισκο-σβάρνα και ο καλλιεργητής, γ) των εργαλείων και ταχυτήτων, το άροτρο μεταχύτητα 8km/h και ακολουθούν ο καλλιεργητής με 12km/h και η δισκοσβάρ-να.2) Τη μεγαλύτερη επίδραση από τις αναπτυσσόμενες δονήσεις στην ε-γκάρσια διαμήκη διεύθυνση (Υmax) μεταξύ: α) των ελκυστήρων εμφανίζει οLamborghini premium 950 και ακολουθούν ο Lamborghini R6-130 και ο Hurlimann6115, β) των εργαλείων, η δισκοσβάρνα και ακολουθούν το άροτρο καιο καλλιεργητής, γ) των εργαλείων και ελκυστήρων, η δισκοσβάρνα με τον ελ-κυστήρα Lamborghini Premium 950 και ακολουθούν το άροτρο με τον LamborghiniR6-130 και ο καλλιεργητής με τον Lamborghini Premium 950.3) Τη μεγαλύτερη επίδραση από τις αναπτυσσόμενες δονήσεις στην κα-τακόρυφη διεύθυνση (Ζmax) μεταξύ: α) των εργαλείων εμφανίζει η δισκο-σβάρνα και ακολουθούν το άροτρο και ο καλλιεργητής, β) των ελκυστήρωνκαι εργαλείων εμφανίζει η δισκοσβάρνα με όλους τους ελκυστήρες, γ) των ερ-γαλείων και ταχυτήτων η δισκοσβάρνα με 8,0 km/h και ακολουθούν το άροτρομε 8,0 km/h και το άροτρο με 5,0 km/h.Τα γενικά αποτελέσματα που εξήχθησαν από τις πειραματικές δοκιμέςτων ακουστικών δονήσεων είναι:Α. Ελκυστήρας Renault 361, χωρίς θάλαμο χειρισμού.α) Η ένταση του θορύβου σε όλες τις περιπτώσεις των δοκιμών, σε κίνη-ση και σε στάση ήταν μεγαλύτερη από τα επιτρεπόμενα όρια.β) Κατά τη διάρκεια της κίνησης σε ασφαλτόδρομο για κάθε αύξηση τωνστροφών της μηχανής από min – mean – max, παρατηρήθηκε αύξηση της έ-ντασης του θορύβου κατά 5%. γ) Κατά τη διάρκεια λειτουργίας της μηχανής σε στάση, για κάθε αύξησητων στροφών της μηχανής από min – mean – max, παρατηρήθηκε αύξηση τηςέντασης του θορύβου κατά 7%.Β. Ελκυστήρας Lamborghini R6-130, με σύγχρονο θάλαμο χειρισμού.α) Η μέγιστη μείωση του θορύβου κατά τη διάρκεια της κίνησης με πόρ-τες κλειστές σε σχέση με τις πόρτες ανοιχτές ήταν μέχρι 21,2% και στη στάσημέχρι 15%.β) Η μέγιστη ένταση του θορύβου εμφανίστηκε στις 1500 rpm, σε κίνησημε την 5η και 6η σχέση μετάδοσης της κίνησης, και στις ίδιες στροφές σε στά-ση.γ) Η ελάχιστη ένταση θορύβου 81,91dB(A) εμφανίστηκε σε κίνηση μετην 6η σχέση, με 2200 rpm, με πόρτες κλειστές και η μέγιστη 105,95 dB(A), μετην 6η σχέση με 1500 rpm, με πόρτες ανοιχτές.δ) Η ελάχιστη ένταση θορύβου 76,02 dB(A) εμφανίστηκε σε στάση με1000 rpm, με πόρτες κλειστές.Γ. Ελκυστήρας Hurlimann 6115, με θάλαμο χειρισμού παλαιάς τεχνο-λογίας.α) Κατά τη διάρκεια της κίνησης με στροφές της μηχανής min - mean –max, και τις σχέσεις μετάδοσης της κίνησης 5η και 6η, η ένταση του θορύβουμε πόρτες κλειστές σε όλες τις περιπτώσεις ήταν μεγαλύτερες σε σχέση με τιςανοιχτές πόρτες.β) Η ένταση του θορύβου σε όλες τις περιπτώσεις των δοκιμών ήταν με-γαλύτερες από τα επιτρεπόμενα όρια.γ) Η ένταση του θορύβου κατά τη διάρκεια της κίνησης με την 6η σχέσημε 1500rpm με πόρτες κλειστές ήταν κατά 6,8% μεγαλύτερη από την περίπτω-ση που οι πόρτες ήταν ανοιχτές. Τα συμπεράσματα από τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι:α) Κατά τη διάρκεια της άροσης με το 3υνο αναστρεφόμενο άροτρο καικατεργασίας του εδάφους με δισκοσβάρνα, οι μέγιστες αναπτυσσόμενες τιμέςτων επιταχύνσεων των δονήσεων στο κάθισμα του χειριστή εμφανίστηκανστον κατακόρυφο άξονα (Ζ), σε ποσοστό 100%. Στους άξονες (Χ,Υ) οι ανα-πτυσσόμενες δονήσεις ήταν σε πολύ μικρότερες τιμές.β) Κατά τη διάρκεια της κατεργασίας του εδάφους με τον καλλιεργητήτελευταίας προετοιμασίας του εδάφους, οι μέγιστες αναπτυσσόμενες τιμές τωνεπιταχύνσεων των δονήσεων στο κάθισμα του χειριστή εμφανίστηκαν στο ορι-ζόντιο επίπεδο και συγκεκριμένα με το ίδιο ποσοστό 50%, στη διαμήκη διεύ-θυνση (Χ) και 50% στην εγκάρσια (Υ).γ) Οι εντάσεις των μηχανικών και ακουστικών δονήσεων σε ελκυστήρεςμε σύγχρονους θαλάμους χειρισμού είναι πολύ μικρότερες σε σχέση με τουςελκυστήρες που διαθέτουν θαλάμους παλαιάς τεχνολογίας.δ) Στους ελκυστήρες με σύγχρονους θαλάμους χειρισμού κατά τη διάρ-κεια των εργασιών με κλειστές πόρτες οι εντάσεις των ακουστικών δονήσεωνείναι σημαντικά μικρότερες από τις περιπτώσεις που οι πόρτες είναι ανοιχτές.ε) Στους ελκυστήρες παλαιάς τεχνολογίας κατά τη διάρκεια των εργασιώνμε κλειστές πόρτες οι εντάσεις των ακουστικών δονήσεων είναι μεγαλύτερεςσε σχέση με τις περιπτώσεις που οι πόρτες είναι ανοιχτές.Τέλος οι χειριστές ελκυστήρων παλαιάς τεχνολογίας με ή χωρίς θαλάμουςχειρισμού κατά τη διάρκεια της εργασίας θα πρέπει πάντα να λαμβάνουν μέτραπροστασίας της υγείας τους από τις μηχανικές και ακουστικές δονήσεις.