Теоретическое обоснование повышения безопасности строительных работ за счет обеспечения устойчивости башенного грузоподъёмного крана

3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «АТМОСФЕРА» № 2015612931 от 26 февраля 2015г.

4. Картошкин А.П., Сысоева A.B. Регрессионный анализ возрастающего экологического давления в г. Архангельске // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2014. -№ 37. - С. 272-277.

5. Безуглая Э.Ю. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере: Справ, пособие. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983г. - 328 с.

6. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы.-Л.: Гидрометеоиздат, 1985г. - 272 с.

7. Pasquill F. The estimation of the dispersion of wind bome material / F.Pasquill - «Met. Mag», vol. 90, 1961-1971 -p. 1063.

УДК 387п

Аспирант A.B. СПИРИНА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННОГО ГРУЗОПОДЬЁМНОГО КРАНА

Устойчивость, башенный кран, строительство, безопасность

Строительство относится к ряду работ, связанных с повышенной тяжестью и напряженностью трудового процесса, что в свою очередь говорит о повышенной опасности для исполнителей рабочих операций. Например, на начало 2015 г. по «удельному весу работников организаций, занятых во вредных и опасных условиях труда» (по данным Росстата), количество занятых на тяжелых работах в стране составляет: 29,8% - добыча полезных ископаемых, 18,8% - строительство, 15,8% - транспорт [1].

ДОБЫЧА ПОЛЕЗНЫХ ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ ПРОИЗВОДСТВО И СТРОИТЕЛЬСТВО ТРАНСПОРТ СВЯЗЬ

ИСКОПАЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ГАЗА И ВОДЫ

Рис. 1. Удельный вес работников организаций, занятых во вредных и опасных условиях труда, по отдельным видам экономической деятельности (на начало 2015 года) в % от численности работников соответствующего вида экономической деятельности: занятые на работах с вредными и (или) опасными условиями труда; занятые на тяжелых работах; занятые на работах, связанных с напряженностью

трудового процесса

В то же время по объёму производимой продукции и количеству занятых людских ресурсов на строительную отрасль приходится примерно десятая часть экономики страны. Так, например, на конец 2015 г. численность работников в строительной отрасли составила

1,78 млн. человек. В строительной отрасли действуют около 133 тыс. строительно-монтажных организаций [2].

С каждым годом внедряются все новые технологии, производятся новые материалы и оборудование для возведения зданий и сооружений, готовых обеспечить высокую скорость возведения и надежность в дальнейшей эксплуатации строящегося объекта. Несмотря на то, что рынок производства с каждым разом пополняется более современными и казалось бы более безопасными в трудовой деятельности человека материалами, травматизм в строительной отрасли все же являет собой значительную проблему.

По данным мониторинга, проведенного департаментом Национального объединения строителей на тему несчастных случаев на строительных объектах, выявлена главная причина, по которой гибнут люди на строительных участках, - несоблюдение требований по технике безопасности. Следующая причина - аварии с техникой. На третьем месте в статистике - гибель людей в результате обрушения тяжелых конструкций [3].

Следует понимать, что коренные причины производственного травматизма это не только те, что напрямую приводят к травматизму (например, отсутствие защитных средств, низкая трудовая и производственная дисциплина, низкая квалификация персонала), которые можно отнести к организационным причинам, а также и такие, что создают условия для их возникновения (например, конструктивные недостатки оборудования, недостаточность освещения, неисправность защитных средств, оградительных устройств и т.п.) - их можно отнести к техническим причинам. И если организационные причины могут быть устранены только лишь при строгом контроле процесса производства, то технические причины требуют более серьезного и комплексного подхода.

Проводя оценку уровня надежности и безопасности тех или иных строительных работ, необходимо качественно характеризовать систему «Человек - башенный кран -строительная площадка - среда», которая наиболее достоверно описывает строительное производство. При анализе данной системы следует учитывать, что её характеристики влияют на условие и охрану труда и могут меняться под действием различных факторов.

Рис. 2. Оценочные показатели (критерии) и факторы строительных работ в сельском хозяйстве

Основным критерием безопасности строительных работ в сельском хозяйстве является риск травмирования оператора в системе «Ч-БК-СП-С», который зависит от многих групп факторов, структура которых представлена на рис. 2.

Так, применительно к оператору значимыми являются: уровень квалификации, условия труда, безопасность и безвредность производства, технологическая оснащенность, надежность эксплуатации оборудования; к грузоподъёмному крану значимость приобретают: срок и условия эксплуатации, технические характеристики и техническое обслуживание.

Параметры «Человек - башенный кран - строительная площадка - среда» существенно влияют на травматизм и несчастные случаи. Так, при использовании техники количество летальных исходов составляет более 80%, а при влиянии человеческого фактора - около 68% [4]. И если возможные причины, приводящие к авариям по вине оператора, могут быть предугаданы и устранены непосредственно на рабочем месте, то причины, которые могут привести к травматизму из-за конструктивных просчётов грузоподъёмной техникой, сразу на рабочем месте устранить невозможно. Поэтому следует уделить особое внимание всем возможным параметрам грузоподъёмной техники ещё на начальном этапе проектирования.

На сегодняшний день разработано ряд инженерных, патентных решений, обеспечивающих безопасность при эксплуатации грузоподъёмных кранов за счет повышения надежности конструкций и предотвращения их опрокидывания. К примеру, патент РФ №2281242 В66 С 23/76, где грузоподъёмный стреловой кран, содержащий основание, опорно-поворотное устройство, на котором установлена поворотная платформа с расположенным на ней функциональным оборудованием и стрелой, обеспечивает устойчивость крана при эксплуатации [5]. Аналогично патент РФ №2268234 В66 С 23/76, с подвижным противовесом грузоподъёмного самоходного крана, синхронно изменяющему вылет в зависимости от изменения вылета стрелы крана и величины транспортируемого груза. Данное изобретение позволяет увеличить массу поднимаемого груза и уменьшить общую массу крана [6]. Известен самоходный подъёмный кран и способ обеспечения его работы (патент РФ № 2467946 В66 С 23/76). Подъёмный кран, содержащий ходовое шасси с подвижными элементами, поворотную платформу, соединённую с ходовым шасси с возможностью вращения, стрелу, установленную на передней части поворотной платформы с возможностью вращения, подвижную секцию противовеса, линейный исполнительный механизм [7].

Рассмотренные патентные решения имеют конструктивную сложность в исполнении, т.к. необходимо перемещение функционального оборудования и стрелы, они являются громоздкими и тяжелыми из-за увеличения дополнительного оборудования, что снижает их манёвренность, также невозможно использование данных решений и для башенных кранов.

Также недостатками данных башенных кранов с поворотной башней и подъёмной стрелой является то, что не обеспечена устойчивость башенных кранов при дополнительных нагрузках, выходящих за пределы допустимых грузовых нагрузок (порывы ветра при нагруженном кране), а также возможно опрокидывание назад, в сторону противовесной части крана. В основном устойчивость обеспечивается собственным весом крана, нагрузки приложены за пределами опорного контура и создают опрокидывающий момент, смещая центр тяжести крана внутри его опорного контура. Обеспечение устойчивости против опрокидывания в данном кране определяется соотношением восстанавливающего и опрокидывающего моментов только посредством заранее определенных допустимых грузовых нагрузок и противовеса, не учитываются возможные сторонние нагрузки.

Поскольку устойчивость башенного крана - это одно из основных требований, выдвигаемых к этому механизму, необходимы конструкторские решения в этой области. Обеспечение устойчивости башенного крана возможно путем увеличения коэффициента противоопрокидывания за счет увеличения плеча противоопрокидывающего (удерживающего) момента при автоматическом изменении расстояния от оси опоры крана до

противовеса и восстановления центра тяжести внутри его опорного контура (рис. 3) можно представить в виде формулы:

Мопр — С^опр • Ьопр ,

Муд = <ЗкР . 1л + Опротив • АЬ ; АЬ = Ьг + Ьудл ,

к = Муд/Мопр,

где Муд - удерживающий момент; М0Пр - момент опрокидывания.

\ / \ / \ / \ / \ / \у \ / \ /\ / \ / \ 7\7\

\ О

опр

Рис. 3. Определение устойчивости грузоподъемного крана: 0,!|||;1 - вес опрокидьшания (масса груза); Ьопр- вылет стрелы; 01ф- всс крана; Опр - вес противовеса; Ь] - расстояние от башни грузоподъемного крана до ребра опрокидывания; Ь2 - расстояние от первоначального положения противовеса до ребра опрокидывания; Ьуд - расстояние перемещения противовеса; А - ребро опрокидывания

Увеличение удерживающего грузоподъёмного дополнительных

коэффициента противоопрокидывания за счет удлинения плеча момента обеспечивает простоту в исполнении конструкций крана без его существенных изменений, так как не требуется установок противовесов на башенный грузоподъёмный кран, увеличивающих его массу.

Так, в целях обеспечения устойчивости и надёжности башенного грузоподъёмного крана была разработана полезная модель, задача которой - упрощение конструкции устройства противоопрокидывания и повышение надежности за счёт предотвращения опрокидывания крана [8].

Поставленная задача осуществляется за счет того, что башенный грузоподъёмный кран содержит поворотную башню с подъёмной стрелой, на которой установлена крюковая подвеска, свободный конец которой тросами через оголовок башни и распорку соединяется со стреловым полиспастом и противовесом, установленным напротив стрелы на поворотной платформе, на которой также закреплены стреловая и грузовая лебёдки со своими тросами, при этом поворотная платформа через механизм поворота установлена на опорно-поворотном устройстве, расположенном на ходовой раме с ходовыми тележками, при этом на удлинённой поворотной платформе жестко закреплён и - образный короб, на дне которого жестко закреплены направляющие, внутри которых установлены с возможностью вращения ролики, на которые установлен короб с противовесом, к боковой стенке этого короба жестко крепятся штоки гидроцилиндров, при этом датчик крена, установленный в центре тяжести башенного грузоподъёмного крана, электрически связан с блоком правления, выходы которого электрически соединены как через последовательно соединённые

двигатель, редуктор на стреловую лебедку, так и через последовательно соединенные второй двигатель, насос, гидрораспределитель к гидроцилиндрам.

Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства противоопрокидывания и повышении безопасности работы на грузовом кране за счет обеспечения устойчивости башенного крана путем увеличения плеча противоопрокидывающего момента при автоматическом изменении расстояния от оси опоры крана до противовеса и восстановления центра тяжести внутри его опорного контура. Конструкция проста в исполнении, т.к. не требуется дополнительных установок противовесов на башенный грузоподъёмный кран, увеличивающих его массу. Поворотная платформа удлиняется на величину максимального хода противовеса.

Снижается риск воздействия человеческого фактора на управляющее воздействие краном в процессе перегруза грузоподъёмного крана. Датчики крена подают сигнал на блок управления, который посредством насоса и штоков гидроцилиндров позволяет быстро привести в движение противовес, что уменьшит риск опрокидывания крана. Предложенная модель представлена на рис. 4.

Грузоподъёмный башенный кран работает следующим образом: при подъёме башенным грузоподъёмным краном груза, выходящего за пределы заданных грузовых нагрузок, или при воздействии резких ветровых нагрузок происходит увеличение опрокидывающего момента (Мопр), что в результате вызывает смещение центра тяжести грузоподъемного крана, а следовательно и крен. При наличии крена срабатывает датчик крена, который в свою очередь подает сигнал на блок управления, приводя в действие двигатель, запускающий насос, который через гидрораспределитель приводит в действие гидроцилиндры, штоки которых воздействуют на короб с противовесом. При этом происходит перемещение короба с противовесом по роликам на величину плеча опрокидывающего момента, создавая равный ему противоопрокидывающий момент, тем самым уравновешивая башенный грузоподъёмный кран.

Рис. 4. Полезная модель - подвижный противовес башенного грузоподъёмного крана

Одновременно сигнал с выхода блока управления подается на двигатель через редуктор, соединённый со стреловой лебедкой, обеспечивающей свободное перемещение противовеса, удлиняя стреловой полиспаст, предотвращая обрыв троса. Перемещение противовеса прекращается при обеспечении равновесия башенного грузоподъёмного крана, путем срабатывания датчика крена и выключения блока управления.

После опускания груза или уменьшения ветрового воздействия происходит крен в противоположную сторону, в результате повторно срабатывает датчик крена и вновь подается сигнал на блок управления, приводя в обратное движение противовес, пока датчик крена не зафиксирует равновесие башенного грузоподъёмного крана.

С целью выявления дополнительного запаса по устойчивости предложенной модели был проведен первичный расчет по определению грузового момента грузоподъёмного башенного крана на примере КБ-403 ПС. По принятым характеристикам данный башенный кран имеет: массу крана - 50т, массу противовеса - 30т, расстояние от противовеса до оси вращения крана - Зм. Максимальная грузоподъёмность крана - 8т, вылет стрелы до и после применения подвижного противовеса приведены на рис. 5.

Проверка устойчивости крана и выявления дополнительного запаса по устойчивости осуществлялась исходя из определения коэффициента противоопрокидывания: к = МУд/М0пр, где Мопр - момент опрокидывания (Мопр = 0<шр . Ьопр); Муд - удерживающий момент (в первом случае, без подвижного противовеса: Муд = <Зкр . Ь] + Сиротив ; во втором случае, с передвижением противовеса на 4,5м от оси вращения крана: Муд = (Зкр . 1л + Сиротив • ЛЬ, где ДЬ = Ь2 + Ьудл).

о*

8 =

7.

и £

§ 6.

и 4

3

14

ОА

8 *

7.

8 >>

4

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Вылет, м

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Вылет, м |_

Рис. 5. График зависимости вылета стрелы от грузоподъёмности КБ-403 ПС до и после применения подвижного противовеса

Таким образом, в результате применения подвижного противовеса удерживающий грузовой момент башенного крана увеличивается на 100кг*м, что обеспечивает устойчивость грузоподъёмного башенного крана при дополнительных грузовых нагрузках (порывы ветра и т.д.).

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к грузоподъёмным поворотным стреловым башенным кранам, и может быть использована в строительстве.

Литература

1. Федеральная служба государственной статистики. Удельный вес работников организаций, занятых во вредных и опасных условиях труда, по отдельным видам экономической деятельности

2. Доклад заместителя Министра строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации Натальи Антипиной на заседании межведомственной рабочей группы по мониторингу ситуации на рынке труда от 17 ноября 2015г. URL: http://www.minstroyrf.ru/press/chislennost-rabotnikov-v-stroitelnoy-otrasli-sostavlyaet-l-78-mln-chelovek-/

3. Федеральная служба государственной статистики. Сведения о пострадавших на производстве по Российской Федерации по видам экономической деятельности за 2015 год. URL:

http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/wages/working_conditions/

4. Информационный бюллетень Федеральной службы управления энергетического и строительного надзора - Объекты, на которых используются стационарно устанавливаемые грузоподъёмные механизмы и подъёмные сооружения за 2000 - 2011 год. URL: http://ib.safety.ru/assets/pdf/Bull_58/Bull_58_12-34.pdf

5. Патент РФ №2281242 В66 С 23/76. Способ уравновешивания грузоподъёмного стрелового крана и устройство для его осуществления. Балезин Н.М.; Заявка: 2005105229/11, 24.02.2005; Опубликовано: 10.08.2006 Бюл. №22.

6. Патент РФ №2268234 В66 С 23/76. Подвижный противовес грузоподъёмного крана. Магафуров Д.Б.; Заявка: 2004108563/11, 22.03.2004; Опубликовано: 20.01.2006 Бюл. №02.

7. Патент РФ № 2467946 В66 С 23/76. Самоходный подъемный кран и способ обеспечения его работы. Печ Д.Д., Порубкански К.Д., Леннинг Д.М.; Заявка: 2008114296/11, 15.04.2008; Опубликовано: 27.11.2012 Бюл. №33.

8. Патент РФ на полезную модель №152997 В 66 С 23/76. Башенный грузоподъёмный кран. Шкрабак B.C., Спирина A.B. и др.; Заявка: 2014142713/11, 22.10.2014; Опубликовано: 27.06.2015 Бюл. №18.

УДК 631.95; 631.53.027.2

Доктор техн. наук Е.И. КУБЕЕВ

УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И ОХРАНЫ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Предпосевная обработка семян, охрана труда, микроклимат, ядохимикаты

Обеспечение безопасности технологических процессов в агропромышленном комплексе остается актуальной задачей, особенно при предпосевной обработке семян. Поскольку все еще приметаются высокотоксичные, чрезвычайно опасные пестициды, велик риск загрязнения окружающей среды.

Организация работы операторов должна быть направлена на создание условий и охраны труда в соответствии с Законом «Об основах охраны труда в РФ». При организации