Введение 6
1. Состояние вопроса, постановка задачи 8
1.1 Анализ требований к параметрам микроклимата 8
1.1.1 Физиолого-гигиенические требования к параметрам
микроклимата в кабинах 9
1.1.2 Анализ нормируемых параметров микроклимата и
требований к системам отопления кабин 14
1.2 Анализ существующих методик расчета систем
отопления кабин горных машин 13
1.2.1 Системы конвективного отопления 16
1.2.2 Панельно-лучистое отопление кабины 20
1.2.3 Системы нормализации микроклимата кабин
круглогодового действия 20
1.3 Значения некоторых параметров микроклимата кабин из
из условий теплового комфорта оператора 23
1.3.1 Влияние теплоизоляции одежды оператора и физической
нагрузки на его теплообмен 23
1.3.2 Влияние ассиметричных тепловых воздействий
на оператора 25
1.3.3 Особенности теплового баланса головы, туловища и
ног оператора горной машины 29
1.3.4 Наружные климатические условия 30
1.4 Выводы и постановка задачи 32
2. Проектирование и расчет систем нормализации
микроклимата кабин 34
2.1 Обоснование выбора параметров модульной кабины и
отопительных приборов 34
2.2 Расчет систем нормализации микроклимата для
теплого времени года 34
2.2.1 Выбор типа системы нормализации микроклимата 38
2.2 Расчет нормализации микроклимата для холодного времени года 40
2.3.1 Выбор рациональной схемы распределения тепла
и воздуха в кабинах горных машин 43
2.3.2 Расчет теплоотдачи отопительных приборов 45
2.3.3 Радиационная температура в кабине 48
2.3.4 Расчет теплового баланса кабины с окружающей средой 49
3. Экономическая часть 52
4. Безопасность жизнедеятельности 63
4.1 Общие требования безопасности 63
4.2 Требования безопасности перед началом работы 66
4.3 Требования безопасности при выполнении работы 66
5. Заключение 68
Приложение 1 69
Приложение 2 73
Список литературы 81
Одним из основных направлений повышения технического уровня горных машин является улучшение их эргономических параметров. Современная кабина должна обеспечивать оператору защиту от неблагоприятного воздействия внешних метеорологических условий, в ней должны быть созданы комфортные условия, способствующие его производительной и безопасной работе, полноценному отдыху в перерывах. Комфортные условия рабочего места оператора определяется рядом факторов, к числу которых в первую очередь относятся параметры микроклимата.
Неблагоприятный микроклимат во время работы нарушает нормальное тепловое состояние оператора, вызывает недомогание, прежде временную усталость организма, нарушает умственную и нервную деятельность, уменьшая наблюдательность и снижая быстроту реакции. Почти 50% профессиональных заболеваний операторов связано с отрицательным воздействием микроклимата. Неблагоприятный микроклимат снижает производительность труда на 20% и более.
Учитывая, что большая часть горных машин в нашей стране эксплуатируется в зоне холодного и умеренного климата, отопление кабин имеет решающее значение для создания теплового комфорта оператору при низких температурах наружного воздуха.
Изучение конструкций и систем отопления кабин горных машин, обзор работ по созданию средств нормализации микроклимата в помещениях малого объема показали, что практические разработки во многих случаях не имеют достаточного научного обоснования. Часто отопительные устройства выбираются только по показателю теплопроизводительности, размещаются большей частью внутри кабин горных машин, вопросам распределения тепла и воздуха не уделяется необходимого внимания.
Нет единства в выборе номенклатуры параметров, их допустимых и оптимальных значений в ГОСТах, требованиях и других нормативных документах в части микроклимата.
Методики расчетов систем отопления учитывают только теплообмен между кабиной и окружающей средой, преимущественно в установившемся тепловом режиме, разрозненны, не отражают всех факторов, формирующих микроклимат. В расчетах не учитывается физическая нагрузка оператора, теплоизоляция его одежды, требования к его тепловому комфорту. В связи с этим при проектировании нельзя выбрать оптимальные параметры отопительного и вентиляционного оборудования, теплоизоляционные свойства кабины, оценить степень рациональности распределения тепловых потоков в ней.
Необходимо уточнение методики расчета теплового режима кабин горных машин с учетом достижений смежных отраслей науки и техники:
авиации, космонавтики, промышленного и гражданского строительства, достигших значительных успехов в нормализации микроклимата из условий теплового комфорта человека.
Целью настоящей работы является разработка эиергоэкономических систем отопления, обеспечивающих заданные условия в кабинах горных машин.
В настоящей работе были проанализированы способы нормализации микроклимата в кабинах мобильных машин. Информационный материал показал, что система нормализации, как в холодный, так и в теплый периоды года учитывают тепломассообмен между кабиной и окружающей средой. Системы кондиционирования воздуха наиболее полно отражают влияние радиационной составляющей ограждений кабины и солнечной радиации в зависимости от прозрачности остекления кабины на оператора. Расчет холодопроизводительности кондиционеров приводится достаточно полно, поэтому обеспечение теплового комфорта в теплый период года в настоящей работе рассматривается только как возможного совмещения с системой отопления в холодный период года.
С учетом того что добыча полезных ископаемых открытым способом с каждым годом все дальше продвигается в районы с холодным климатом года в работе рассматривается возможность создания системы отопления для кабин в районах с умеренным и холодным климатом. При наружных температурах до -40-60 градусов наиболее остро ощущается отрицательное воздействие на операторов радиационных температур идущих от ограждающих его внутренних поверхностей кабины.
Анализ физиологических исследований показал, что отдельные элементы операторов машин головы, туловища, бедер и ног в зависимости от находящихся на них одежды и интенсивности работы операторов требует различных значений влияющих на них результирующей температуры которая слагается из температуры конвективной и из радиационной. Поэтому при разработке системы отопления было предложено радиационно¬конвективная система отопления с греющим полом. Расчеты данной системы отопления с учетом коэффициентов облученности различных элементов поверхностей оператора показали эффективность такой системы при наиболее комфортной одежде оператора находящегося при работе в кабине.
При расчете теплообмена с окружающей средой учтен коэффициент запаса мощности системы отопления для более быстрого обеспечения теплового комфорта в кабине в соответствии с требованиями государственных стандартов. Применение новых теплоизоляционных материалов и стеклопакетов с двойным и тройным остеклением позволит значительно уменьшить энергозатраты на создание в кабине теплового комфорта.
