Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в области создания новой техники для горной промышленности существует тенденция повышения производительности за счет увеличения скоростей работы машин и механизмов. Это приводит к повышению нагрузки и росту утомляемости человека, являющегося неотъемлемым звеном в системе оператор - горная машина. Создание очистного комплекса, позволяющего проводить выемку угля без постоянного присутствия людей в забое, в ближайшее время. не представляется возможным. Вместе с этим, в отечественной и зарубежной практике создания новой техники, наряду с чисто техническими вопросами, большое внимание уделяется проблеме совместимости человека и машины. Эффективное решение этой проблемы повышает производительность труда, обеспечивает его безопасность, сохраняет здоровье и главное создает мотивацию к работе в сложных горно-гесуюгических условиях.
Из основных элементов очистного механизированного комплекса наиболее важную роль играет механизированная крепь. В течение выемочного цикла, при любой схеме добычи угля, оператор крепи выполняет в среднем от 184 до 370 рабочих операций в зависимости от конструкции крепи, длины лавы, степени автоматизации систем управления, сложности горно-геологических условий. Машинист комбайна при тех же условиях совершает от 112 до 172 рабочих операций. Таким образом, в течение выемочного никла нагрузка, приходящаяся на оператора крепи, на 60-150 больше, чем на оператора комбайна.. При создании механизированных крепей нового поколения необходимо максимально снизить нагрузку на оператора. Физическая нагрузка состоит из статической и динамической составляющих. Статический компонент характеризуется' продолжительным напряжением одной группы мышц. Динамическая нагрузка возникает при выполнении движений и представляет собой кратковременное периодическое нагружение различных групп мышц, чередующееся с периодами отдыха. Кроме физической нагрузки оператор механизированной крепи испытывает целый спектр отрицательных воздействий: ограниченное рабочее пространство, тяжелый температурный режим, большая скорость воздушного потока, запыленность, загазованность, наклон рабочего пространства под углом к горизонтали, высокая влажность, вибрация, ограниченная освещенность и, как следствие, снижение порога цветовой видимости. На фоне подобных условий от оператора требуется быстрое и четкое выполнение движений, связанных не только с перемещением в рабочем пространстве и контролем за средствами мониторинга крепи, но и оценка общей обстановки на рабочем месте (состояние забоя, кровли, почвы, положение комбайна и т.д.). Поэтому обоснование рационального
размещения пульта управления в рабочем пространстве механизированных крепей является актуальной научной задачей.
Цель работы - повышение комфортности труда и снижение утомляемости оператора горношахтного оборудования за счет рационального размещения пульта управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи с учетом оптимальной досягаемости, вариативности антропометрических параметров оператора и его характерной рабочей позы.
Идея работы заключается в логическом моделировании совместимости поверхности пульта управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи с оптимальной зоной мотор'чго поля операторов.
Научные положения, разработанные лично автором, и новизна:
1. Новая зависимость конфигурации и объема оптимальной и
максимальной зон досягаемости оператора механизированной крепи от его
характерной рабочей позы, антропометрических параметров при работе на
пластах малой и средней мощности (0,8 - 2,5 м).
2. Математическая модель оператора горношахтного оборудования,'
отличающаяся от существующих количеством элементов и подвижностью
кинематических цепей, наличием секторов зрения, имеющих жесткую связь с
моделью, учетом рабочей одежды и спец. средств, используемых оператором
в рабочем процессе.
3. Новая аналитическая зависимость между функционально -
стоимостными показателями систем управления для существующих и
перспективных поколений механизированных крепей и эффективностью их
работы.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, использованием методов, основанных на апробированных положениях эргономики, инженерной психологии и математического моделирования, а іакже проверкой адекватности результатов аналитического моделирования и результатов стендовых 'испытаний, показывающих удовлетворительную сходимость (расхождение в зоне оценки не более 7-8%) результатов теоретического и экспериментального определения границ оптимальной зоны досягаемости оператора механизированной крепи.
Научное значение работы заключается в развитии исследований системы оператор - горная машина в условиях подземной добычи угля, что позволило оптимизировать размещение пульта управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи, установить зависимость конфигурации и объема оптимальной и максимальной зон досягаемости оператора механизированной крепи от его характерной рабочей позы и
антропометрических параметров при работе на пластах средней мошколмн (1,2-2,5 м.).
Практическое значение работы состоит в разработке методики и рекомендаций по рациональному размещению пульта управления, в рабочем пространстве механизированной крепи.
Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методика и рекомендации по размещению пульта управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи приняты для использования Гилроуглемаш.
Результаты работы использованы .при подготовке курса лекций по дисциплине «Основы проектирования горных машин и оборудования» для бакалавров техники и технологии по направлению 550600 - «Горное дело».
Работа имеет социальный эффект, основанный на снижении утомляемости операторов механизированной крепи.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции "Неделя горняка" (Москва, 1997); Международной межвузовской конференции "Неделя горняка" (Москва, 1998).
Публикации. По теме диссертация опубликованы четыре печатные работы.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из ПО наименований, двух приложений; содержит 12 рисунков и 4 таблицы.