Дослідження ефективності гнучкого захисту об'єктів від механічних пошкоджень

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Полтавський державний аграрний університет

ТОВ «Політон-Україна»

Дослідження ефективності гнучкого захисту об'єктів від механічних пошкоджень

О.М. Костенко, М.М. Шпилька,

Т.Г. Лапенко, В.В. Дудник,

О.У. Дрожчана, А.В. Клименко,

А.М. Шпилька

м. Полтава, Україна

Анотація

У сучасних умовах інтенсивного розвитку технологічного транспорту важливого значення для забезпечення безпечних умов для людей, обладнання та елементів будівель набувають засоби захисту від механічних пошкоджень. У роботі обґрунтована необхідність застосування захисту у вигляді загорож для збереження життя і здоров'я персоналу, промислового обладнання та будівельних конструкцій. Традиційно такі загорожі виготовлялися здебільшого із сталі або бетону. Проте останнім часом набув поширення гнучкий захист із полімерних матеріалів. На відміну від традиційного металевого захисту зниження сили удару у разі застосування гнучкого захисту дозволяє: уникнути виривання анкерів із бетонного покриття; уникнути пошкоджень ударного об'єкта (кари, вантажу, автотранспорту тощо); зберегти презентабельний вид захисту під час експлуатації; суттєво знизити силу інерції, що впливає на водіїв транспортних засобів при ударах.

Мета роботи - визначити ефективність такого захисту. Для досягнення мети проведено аналіз даних літературних джерел, розглянуто види захисту, його функціональне призначення, проведені експериментальні дослідження. Дослідження проводили на ТОВ «Політон-Україна», який є єдиним виробником гнучкого захисту в Україні. Експеримент проводили методом краш-тесту на ударному стенді з подальшим застосуванням візуального методу оцінки пошкоджень та безпосереднього вимірювання абсолютних лінійних величин деформацій конструкцій. Створені таблиці та побудовані графіки залежності маси та швидкості об'єкта, що ударяє по загородженню в умовах максимально допустимої для досліджуваних конструкцій сили удару.

В результаті проведених досліджень повністю підтверджена ефективність використання гнучкого захисту робочих зон і об'єктів виробництва. Вони мають хороші показники міцності, високі показники гнучкості (при зіткненнях захист не пошкоджується, а лише поглинає удар, відсутні залишкові деформації при нормативній силі удару).

Ключові слова: гнучкий захист, стопер, захисні загорожі, залишкова деформація, краш-тест.

Annotation

Research on the efficiency of flexible protection of objects from mechanical damage

О. Kostenko, M. Shpylka, T. Lapenko, V. Duilnyk, Drozhchana A., Klymenko A., Shpylka А., Poltava State Agrarian University; LLC «Politon-Ukraine», Poltava

In modern conditions of intensive development of technological transport, means of protection against mechanical damage are important to ensure safe conditions for people, equipment and building elements. The paper substantiates the need to use protection in the form of fences to save the lives and health of personnel, industrial equipment and building structures. Traditionally, such fences were made mainly of steel or concrete. However, flexible protection made of polymeric materials has recently become widespread. The peculiarity of such fences is that they are almost entirely made of elastic polymeric materials.

This allows you to stretch the distribution of energy absorption over time and thus significantly reduce the impact force compared to "traditional" steel and concrete protections under equal conditions. In contrast to traditional metal protection, the reduction of impact force in the case of flexible protection allows you to: avoid tearing anchors out of the concrete floor; avoid damage to the impact object (cargo, vehicles, etc.); maintain a presentable type of protection during operation; significantly reduce the force of inertia that affects drivers when being injured.

The purpose of this work is to determine the effectiveness of such protection. To achieve this goal, the analysis of the data from literature sources are analysed, the types of protection and its functional purpose are considered and experimental studies are conducted. The research was done at Politon-Ukraine LLC, which is the only manufacturer of flexible protection in Ukraine. The experiment was performed by the method of crash test on the impact stand with the subsequent application of the visual method of damage assessment and direct measurement of absolute linear values of deformations of structures. Tables have been created and graphs of the dependence of the mass and velocity of the object hitting the fence under the maximum impact force allowed for the structures under investigation have been constructed. The research has fully confirmed the effectiveness of the use of flexible protection of work areas and production facilities. They have good strength values and high flexibility (in collisions the protection is not damaged but only absorbs the impact, there is no residual deformation under the standard force of impact).

Key words: flexible protection, stopper, safeguards, residual deformation, crash test.

Вступ

Функція захисних огороджень як технічних засобів полягає у запобіганні потраплянню частин тіла працівника до небезпечної зони, захисту робочої зони, уникненню пошкоджень технологічним транспортом обладнання або будівельних конструкцій [1-10]. Огородження мають бути надійними та мати можливість багаторазового використання в разі настання аварійних ситуацій.

Усі технічні засоби, що забезпечують безпечні умови праці та збереження обладнання на виробництві, поділяються на суб'єктивні та об'єктивні [8-19]. До суб'єктивних належать таблички, сигнальні пристрої та застережні написи [8, 9]. Об'єктивні засоби - це захисні та блокувальні пристрої, ізоляція, герметизація, заземлення, а також захисні огородження [10].

Найбільш дієвими є об'єктивні засоби, зокрема захисні огородження.

Залежно від призначення огородження виготовляють із металу, металевої сітки, пластмаси, а в деяких випадках - зі спеціальних матеріалів (наприклад, для захисту від радіоактивного випромінювання).

Усі огородження поділяються на стаціонарні і переносні. Своєю чергою стаціонарні бувають відкидними і знімними. Стаціонарні огородження облаштовують як елемент устаткування. Відкидними огородженнями закривають рухомі елементи машин і механізмів, до яких часто потрібен вільний доступ. До них належать кожухи, футляри, дверцята. Знімними огородженнями закривають приводні та передавальні механізми, які не потребують частого доступу для налагодження або огляду. Переносні огородження використовують під час ремонтних і налагоджувальних робіт. Вони перешкоджають працівникам випадково доторкнутися до рухомих механізмів та струмопровідних частин [18, 19].

На кожному великому виробництві робочі процеси неможливі без транспортних засобів. Для забезпечення нормального режиму роботи об'єкту всі переміщення повинні виконуватися з достатньою швидкістю. Через це існує ризик пошкодження техніки та обладнання на складі або в цеху підприємства, заїзд транспорту в пішохідну зону і травмування людей. Огорожі для стелажів і стін, для обладнання, для пішохідних і робочих зон у такому разі є важливою необхідністю. Адже набагато дешевше і практичніше придбати, наприклад, захист колон або бампери транспорту, ніж замінювати дорогу техніку та обладнання через короткий час використання. А найважливіше - це захист людей від травмування.

Сучасні рішення для захисту об'єктів у різних сферах діяльності полягають у використанні для виготовлення огороджень (стоперів) високоміцних полімерів. Особливістю таких стоперів є те, що вони практично повністю виготовлені з пружних полімерних матеріалів. Це дає змогу розтягнути розподіл поглинання енергії у часі і тим самим істотно знизити силу удару порівняно з «традиційними» сталевими та бетонними захистами при рівних умовах. Як відомо, пружна складова деформації сталевих загороджувальних конструкцій настільки мала, що нею можна знехтувати. У разі застосування сталевого захисту відсутність залишкових деформацій можливе лише у разі слабкого удару. Якщо удар середній або сильний, то виникають великі пластичні деформації.

Це видно на фото (рис. 1), де можна помітити вм'ятини на поперечині з прямокутної профільної труби і аркоподібні вигини п'ят опор сталевого захисту.

Рис. 1. Гнучкий захист ВН140 виробництва ТОВ «Політон-Україна» на тлі частково пошкодженого металевого захисту після однакового удару. Джерело: зображення авторів

Також поширеною проблемою є виривання анкерів з бетонного покриття, оскільки через жорсткість сталевих конструкцій істотна частка енергії удару припадає саме на них.

На відміну від традиційного металевого захисту зниження сили удару у разі застосування гнучкого захисту дозволяє:

- уникнути виривання анкерів із бетонного покриття;

- уникнути пошкоджень ударного об'єкта (кари, вантажу, автотранспорту тощо);

- зберегти презентабельний вид захисту під час експлуатації;

- суттєво знизити силу інерції, що впливає на водіїв транспортних засобів при ударах.

Рис. 2 Випробування стопера BV140 на стенді Джерело: зображення авторів

Матеріали і методи досліджень. Експериментальні дослідження ефективності захисних конструкцій проводились методом краш-тесту на ударному стенді ТОВ «Політон-Україна» [20]. Застосовувався метод випробування з використанням маятника [10] з подальшим застосуванням візуального методу оцінки пошкоджень, методу безпосереднього вимірювання абсолютних лінійних величин деформацій конструкції.

12. Resse, C.D. (2017). Occupational Safety and Health: Fundamental Principles and Philosophies. New York: CRC Press.

13. Fuller, T.P. (2019). Introduction to Global Occupational Safety and Health. Global Occupational Safety and Health Management Handbook, 1-17.

14. Pedro, M., Jiao, S., Monica, P., Paula, C., & Kindle, E. (2019). Occupational and Environmental Safety and Health Springe. Berlin: Springer Nature.

15. Chambers, G. (2011). Concise Guide to Workplace Safety and Health: What You Need to Know, You When Need It. New York: CRC Press.

16. Cheremisinoff, N., & Graffia, M. Environmental and Health and Safety Management: A Guide to Compliance. New York: William Andrew.

17. Ridley, J., & Channing, J. (2007). Safety at Work. 7th Edition. Elsevier: Butterworth-Heinemann.

18. Holin'ko, V.I. (2014). Osnovy okhoronypratsi. Dnipropetrovs'k: Natsional'nyy himychyy universytet [In Ukrainian].

19. Vynokurova, L.E., Vasyl'chuk, M.V., & Haman, M.V. (2001). Osnovy okhorony pratsi. Kyyiv: Viktoriya [In Ukrainian].

20. Klymenko, A.V., Shpyl'ka, A.M., & Shpyl'ka, M.M. (2020). Stend udarnykh vyprobuvan' dlya hnuchkoho zakhystu vyrobnytstva TOV «Politon-Ukrayina». Materially IV Vseukrayins'koyi naukovo-tekhnichnoyi konferentsiyi «Stvorennya, ekspluatatsiya i remont avtomobil'noho transportu i budivel'noyi tekhniky (m. Poltava, 26 lystopada 2020 roku). Poltava: Natsional'nyy universytet «Poltavs'ka politekhnika imeni Yuriya Kondratyuka» [In Ukrainian].

Размещено на Allbest.Ru