Безопасность труда при работе с оборудованием для защиты растений от вредителей и болезней обработкой ядохимикатами на опытных делянках

Введение . Одним из наиболее эффективных и доступных методов защиты сельскохозяйственных культур является химический, основанный на применении специальных препаратов – пестицидов. Наиболее распространенным способом их применения является опрыскивание. Обработка растений на опытных делянках химическими и биологическими препаратами производится, как правило, с применением ручных опрыскивателей. Качество опрыскивания при использовании ручных орудий зависит от квалификации исполнителя, выполнение рабочего процесса трудоемко, учитывая контингент работников, в основном женщин. Применение тракторных опрыскивателей на участках площадью не более 3 га экономически неэффективно. Необходима ориентация на ручные или моторизированные средства малой механизации, обладающие при этом высокой производительностью и качеством выполнения технологического процесса.

Цель исследования : повышение безопасности труда при проведении работ для защиты растений от вредителей и болезней обработкой ядохимикатами на опытных делянках.

При этом необходимо решить следующие задачи :

– определить расход жидкости в зависимости от характеристик распылителей, давления в ре- зервуаре, погектарный расход в зависимости от скорости движения при снижении давления;

– разработать мероприятия по исключению воздействия ядохимикатов на работника при опрыскивании опытных делянок.

Постановка задачи

При работе с проектируемым орудием существуют вредные факторы. Работы, проводящиеся орудием, служат для борьбы с вредителями и болезнями леса на опытных делянках. Первый фактор и опасность возникают сами – воздействие ядохимикатов, применяемых при обработке сеянцев и саженцев на человека. Большинство ядохимикатов в той или иной степени ядовиты для людей и животных. Второй фактор – удобство позы работников, способствующее их производительному труду. Третий фактор – климатические условия.

Поэтому задачей исследований можно считать как определение технических и эргономических характеристик орудия, так и разработку технологических и организационных мероприятий для исключения воздействия ядохимикатов на работника при опрыскивании опытных делянок.

Конструкция опрыскивателя и технология его применения

Опрыскиватель предназначен для выполнения следующих операций [1]:

– безвоздушного распыления химических препаратов при выполнении опрыскивания сельскохозяйственных культур на селекционных грядках мелкокапельными растворами химических препаратов;

– локального протравливания почвы на глубину 15–20 см.

Опрыскиватель состоит из следующих основных узлов: рамы, колес, резервуара, воздушного насоса, запорного крана, штанги с распылителями [2].

Назначение рамы – компоновка всех узлов опрыскивателя. Резервуар предназначен для перевозки жидкости и подачи ее к рабочим органам давлением воздуха. Штанга с распылителями используется при безвоздушной подаче химических препаратов на грядках. В качестве объекта исследований использовался малогабаритный ручной опрыскиватель [1, 2], представленный на рисунке 1.

Конструктивные показатели Габаритные размеры, мм 690*1600*1300

Масса конструктивная, кг 36.6

Производительность, м2/ч

• -    на опрыскивании – 1230;

• -    на протравливании почвы 12,5

  

  Рис. 1. Чертеж опрыскивателя

  
  

Обработка гряд на опытных участках производится в следующей последовательности. При опрыскивании растений оператор устанавливает на орудие штангу с распылителями, заправляет резервуар химическим препаратом, закрывает запорный кран, ножным насосом создает требуемое давление воздуха. Открыв кран, оператор перемещает орудие за рукоятки рамы вдоль гряды, обеспечивая покрытие растений распыленными препаратами при их безвоздушном распылении. Отраженные от почвы капли покрывают нижнюю поверхность листьев растений. При падении давления воздуха оператор останавливает орудие, закрывает кран, поднимает давление, после чего продолжает работу в описанной последовательности.

Объекты, методы и результаты исследования . Расход жидкости через центробежный наконечник определяют по формуле

Q = 0.06 ⋅ f 0 ⋅ µ ⋅ л/2 ⋅ g ⋅ p , (1)

где f 0 – площадь выходного отверстия (сопла) наконечника, м²; g – ускорение силы тяжести, м/с²; р – давление при входе жидкости в наконечник, в метрах водяного столба; μ – коэффициент расхода.

Преобразуя формулу (1) в вид, представляющий метры водяного столба р в кПа h , получим

Q = µ ⋅ f 0 ⋅

2 ⋅ g ⋅ h

9,8067 ^,

где 9,80665 – коэффициент перевода давления в метрах водяного столба в кПа.

Принимая диаметр выходного отверстия 2,0 мм по ГОСТ 2006–62 для полевых наконечников распылителей, предусматривающих диаметры сопла колпачка 1,0; 1,25; 1,5 и 2,0 мм, и подставляя численные значения, получим зависимость расхода от давления.

Проектируемое орудие соответствует требованиям, предъявляемым при его испытаниях и эксплуатации по ГОСТ 12.0.004–15 ССБТ. Проведенные эргономические исследования малогабаритного опрыскивателя показали, что мощность на привод насоса подкачки воздуха в резервуар не превышает 105 Вт, масса (сухая) модуля – 8,2 кг при габаритных размерах 670 × 560 × 1300 мм, что соответствует эргономике.

Конструкция баков орудия исключает вытекание химических препаратов во всех рабочих положениях. Рукоятки имеют покрытие из мягкого материала.

Основные органы управления орудием располагаются по правую сторону в зоне доступности. На резервуар нанесен знак химической опасности. Усилия, требуемые для включения рычага управления из рабочего в транспортное положение и обратно, должны соответствовать ГОСТ 12.2.064–81 ССБТ «Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности». Усилия, прилагаемые к орудию, определялись динамометром при движении со скоростью 1 м/с и выполнении технологического процесса в реальных условиях. Результаты измерений представлены в таблице.

Результаты определения усилий, прилагаемых к орудию при работе

Объект измерения	Масса орудия конструктивная, кг	Масса полезной нагрузки, кг	Направление усилия и его значение, Н
			Вертикально	Горизонтально
Рукоятки	26,45	–	2–4	30–50
Рукоятки	26,45	20	4–7	150–180
Рукоятки	19,5	3	2–3	20–40
Кран	–	–		20–30
Кронштейн насоса	–	–	4–5	–

Как следует из приведенных в таблице данных, усилия управления модулем не превышают допустимых по ГОСТ 5636-93.

В транспортируемом положении орудие легко разбирается на отдельные узлы. На резервуаре предупредительная надпись: «Яд».

Конструкция орудия соответствует требованиям: по безопасности и элементам конструкции – ГОСТ 12.2.003; по пожарной безопасности – ГОСТ 12.1.004; по сигнальным цветам и знакам безопасности – ГОСТ 12.4.026-2015; по ограждениям и блокировке – ГОСТ 12.2.042-2013. При эксплуатации орудия вредные производственные факторы не будут превышать показателей, полученных при испытаниях прототипа [1, 2], а также требований ГОСТ 12.1.003-2014 и ГОСТ 12.1.012.

Конструкция орудия обеспечивает: видимость с рабочего места; надежность фиксации рычага управления; удобство и безопасность доступа к узлам при монтаже, эксплуатации, ремонте и техническом обслуживании; наличие запрещающих знаков; удобство наблюдения за рабочим органом с рабочего места оператора. Углы обзора рабочего не превышают значений ГОСТ 12.2.019–2005.

Исследования, проведенные в соответствии с планом эксперимента на опрыскивателе, позволили определить влияние факторов на характеристики процесса [3]. Установлено, что при рабочем давлении 300–100 кПа рабочие скорости должны составлять 1,33–0,63 м/с. По результатам испытаний за одну заправку резервуара длина гона составляет 400 м, затраты времени на цикл – 12 мин, т. е. средняя скорость движения с учетом времени на создание и поддерживание рабочего давления в резервуаре составляет 0,6 м/с [2].

Выбор технологических схем обработки сельскохозяйственных культур на делянках и расчеты режимов работы

Расчет выполняется на основании технической характеристики проектируемого оборудования и размеров гряд с посадками сельскохозяйственных культур на обрабатываемой площади селекционной делянки КФХ «Грицай». Схема расположения гряд селекционной делянки представлена на рисунке 2.

Время работы опрыскивателя на обработке сеянцев лесных культур химическими препаратами для работы на одной заправке резервуара определяется по выражению

^Т Е = t 3 + t n + t Г . Х . + t n 90 + t PX .1 + t n + t PX 2 + t П 180 + t P . Х 3 + t n 90 + t P . Х 4 + t П 90 + t n +   ^

^ t P . X 5 + t n 180 + t P . X 6 + t n 90 + t XX ,

где t З – время заправки резервуара опрыскивателя, с; t П – время подкачки резервуара опрыскивателя до давления 0,3 МПа, с; t г.х . – время грузового хода на гряду, с; t П90 – время поворота на 90⁰, с; t п.180 – время поворота на 180⁰, с; t р.х.1 , t р.х.2 ,

….. t р.х.5 – время рабочих ходов при опрыскивании сеянцев (при изменении давления в резервуаре с 0,3 до 0,1 МПа), с.; t х.х . – время движения на холостом ходу на заправку, с.

Рис. 2. Схема расположения гряд селекционной делянки и порядка ее обработки: 1 – емкость для приготовления и заправки химических препаратов объемом 200 дм3; 2 – гряды с посевами лесных культур, подлежащих обработке от вредителей и болезней с первой заправки резервуара орудия; 3 – рабочий ход с заправленным резервуаром; 4 – холостой ход с пустым резервуаром;

5-1, 5-2, 5-3 – места подкачек воздуха в резервуар орудия; 6 – орудие на обработке гряд;

7 – места поворотов

Время грузового хода на грядку tг.х. определяет-S ся по выражению t = ——,

Vr. Х, где SГ – длина пути грузового хода опрыскивателя с полной заправкой, м; VГ.Х. – скорость движения на данном участке пути, м/с.

Диаграмма затрат рабочего времени на обработку четырех гряд площадью 400 м2 представлена на рисунке 3.

Время обработки 32 гряд (8 циклов по 4 гряды за одну заправку) до расхода емкости рабочего раствора 200 дм3 (из расчета 25 дм3 × 8 = 200 дм3) составит: ТΣ1 = 492 с, ТΣ2 = 481 с, ТΣ3 = 492 с, ТΣ4= 481 с, ТΣ5= 492 с, ТΣ6= 481 с, ТΣ7=492 с, ТΣ8 = 481 с.

После обработки 32 гряд из одной емкости с рабочим раствором дальность холостого и грузового ходов возрастает на 16–32,8 м, что вызывает необходимость переноса емкости на новую позицию на расстояние 28 м, где в ней повторно разводится рабочий раствор химических препаратов.

Рис. 3. Диаграмма баланса затрат рабочего времени на обработку четырех гряд площадью 400 м2: 1 – работа на опрыскивании; 2 – холостой ход; 3 – заправка резервуара препаратами;

4 – подкачка воздуха в резервуар; 5 – повороты

Общее время обработки участка состоит из времени обработки двух делянок площадью по 0,36 га. Учитывая, что площадь посевов на делянке составляет 0,7 га, затраты времени на обработку растений от вредителей и болезней методом опрыскивания химическими или биологическими препаратами определится как сумма затрат времени:

Т обр 1 = Т Σ1 + Т Σ2 + Т Σ3 + Т Σ4 + Т Σ5 + Т Σ6 +Т Σ7 + Т Σ8 , (4)

где ТΣ1 – на приготовление рабочего раствора на первой делянке – 0,5 ч; ТΣ2 – обработку сеянцев на первой делянке как суммы времени обработки гряд с каждой заправки опрыскивателя; ТΣ3 – переноску емкости для рабочего раствора на вторую делянку – 0,1 ч; ТΣ4 – приготовление рабочего раствора на второй делянке – 0,5 ч; ТΣ5 – обработку растений на второй делянке; ТΣ6 – двух- кратную очистку резервуара опрыскивателя посредством промывки его водой со сливом через распылители – 0,25 ч; ТΣ7 – очистку фильтрующего элемента с его промывкой – 0,2 ч; ТΣ8 – промывка емкости для рабочего раствора и перевозку опрыскивателя к месту хранения – 0,8 ч.

Общие затраты времени Т общ на выполнение цикла работ – 4,51 ч.

Коэффициент использования рабочего времени смены составляет 0,6 ввиду того, что после работы с ядохимикатами следует снять и отдать в стирку рабочую одежду, принять душ.

Суммарные затраты рабочего времени составят 4,51 : 0,6 = 7,51 ч.

Диаграмма баланса затрат рабочего времени на обработку всей селекционной делянки площадью 0,7 га представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Диаграмма баланса затрат рабочего времени на обработку всей селекционной делянки площадью 0,7 га: 1 – обработка первой деляны из 32 гряд за 8 циклов; 2 – переноска емкости для рабочего раствора на вторую деляну; 3 – приготовление раствора; 4 – обработка второй деляны; 5 – очистка резервуара опрыскивателя; 6 – очистка фильтра; 7 – промывка емкости рабочего раствора; 8 – перевозка опрыскивателя к месту хранения; 9 – принятие рабочим душа;

10 – отдых и спецпитание после работы с химическими препаратами

При работе с ядохимикатами следует пользоваться противопылевыми респираторами или респираторами с противогазовыми патронами (РУ-60, РПГ-67). Для защиты от ртутьорганических соединений применяют противогазовый патрон марки Г, для фосфор-, хлор- и других органических соединений – противогазовый патрон марки А. Ежедневно после работы резиновые части противогазов и респираторов, соприкасающиеся с лицом, тщательно моют в теплой воде с мылом и дезинфицируют ватным тампоном, смоченным в спирте или 0,5 % растворе марганцовокислого калия, после чего их вновь промывают в чистой воде и сушат при температуре 30–35 °С. Для защи- ты рук применяют специальные резиновые перчатки. При работе с жидкими ядохимикатами – резиновые сапоги; на складах ядохимикатов используют специальную обувь. Глаза защищают с помощью противопылевых очков типа ПО-3.

По окончании работы сначала, не снимая с рук, моют резиновые перчатки в обезвреживающем растворе, промывают в воде, затем снимают защитные очки, респиратор, сапоги и комбинезон, потом снова моют перчатки в обезвреживающем растворе и воде. Ядохимикаты перевозят только на специально оборудованном транспорте с бортовой надписью «Ядохимикаты». Транспорт для перевозки ядохимикатов, а также аппаратура, предназначенная для их применения, должны обезвреживаться не реже 2 раз в месяц кашицей хлорной извести на специально отведенных участках. Запрещается сброс загрязненных ядохимикатами вод и остатков ядохимикатов в водоемы.

Выводы . Из анализа технологий обработки сельскохозяйственных культур ядохимикатами для их защиты от вредителей и болезней на селекционной делянке можно отметить, что для этой цели эффективны ручные средства малой механизации, обладающие при этом высокой производительностью и безопасностью выполнения технологического процесса.

Разработано техническое средство для улучшения условий труда при проведении работ на опытных делянках, позволяющее снизить воздействие ядохимикатов на организм работников.

Экономический анализ затрат на опрыскивание культур на грядках показал целесообразность внедрения нового оборудования.