ВИБРОЗАЩИТНАЯ РУКАВИЦА Российский патент 1997 года по МПК A41D13/08 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты рук от воздействия вибрации, генерируемой виброопасным оборудованием и ручным инструментом, и в основном может быть использована в лесной и деревообрабатывающей промышленности при работе оператора с бензиномоторинговыми пилами.

Бензиномоторная пила является мощным источником динамических нагрузок, которые в зависимости от режима работы полностью или частично воспринимаются руками оператора. В связи с этим одной из важнейших задач при создании виброзащитной рукавицы является максимальное снижение уровня вибрации на ладони руки, воспринимающей основной приток вибрационной энергии при работе оператора с пилой.

Сложность решения данной проблемы заключается в том, что в зависимости от режима работы с холостой ход на раскряжовке, раскряжовка, валка леса на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот 30-1000 Гц.

В странах Скандинавии (Финляндия, Швеция, Норвегия), где наиболее развитая лесная и деревообрабатывающая промышленность, операторами при работе с бензомоторными пилами широко применяются защитные рукавицы.Известны защитные рукавицы Nordfor. Они изготовлены из прочной и мягкой телячьей шкуры. Имеют форму, исключающую образование складок (морщин) на поверхности ладони, рассчитаны на защиту от поранений и удобства при захвате мотопилы. Элемент пильной защиты находится в левой рукавице с тыльной стороны. Как следует из описания конструкции рукавицы, они не предназначены для защиты рук оператора от вибрации, а предохраняют их только от механических поранений.

Известна виброзащитная рукавица, относящаяся к средствам индивидуальной защиты рук от воздействия вибрации, генерируемой виброопасным инструментом, в частности рубильными молотками (авт. св. N 901646, кл. A 41 D 13/08,1982). Введение в конструкцию виброзащитного вкладыша на ладонную часть рукавицы в виде ряда параллельных горизонтальных трубок, заполняемых воздухом, обеспечивает защиту рук от вибрации.

К недостаткам данной конструкции виброзащитной рукавицы можно отнести следующее:
сложная конструкция рукавицы и прежде всего виброзащитного вкладыша;
ограниченный диапазон применения рукавиц на рабочих частотах вибрации. Эффективное решение вибрации осуществляется только на резонансной частоте вкладыша, которая определяется геометрическим параметром и формой его трубок;
не защищен большой палец руки от вибрации. Таким образом через него вибрация проникает в организм рабочего;
уязвимость надувного виброзащитного вкладыша от механических повреждений;
четыре пальца вместе не обеспечивают удобства в работе и ограничивают для оператора управляемость рабочим инструментом.

Известны также виброзащитные рукавицы МВ (ГОСТ 12.4.010-75, ТО 78-349-75), принятые авторами в качестве ближайшего аналога, широко используемые в горно-рудной, строительной, металлургической и металлообрабатываемой промышленности для защиты рук оператора при работе с пневматическими зубилами, трамбовками, отбойными молотками, сверлами и другими видами ручного инструмента (Средства индивидуальной защиты работающих на производстве, Каталог-справочник. М.Профиздат, 1988, с. 96, рис.6).

Рукавица содержит корпус в виде тыльной и ладонной частей с напилком для большого пальца и виброзащитный вкладыш. Вкладыш выполнен из пенополиуретана с открытыми, сообщающимися между собой газовыми ячейками.

Гашение вибрации осуществляется в самом вкладыше за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала вкладыша. Поскольку основной объем вкладыша занимают сообщающиеся между собой газовые ячейки (поры), то самой полимерной основы (ее массы) недостаточно для эффективного гашения вибрации. Как отмечается в книге М.Л. Брайниной, Л.П.Климовой и др. Средства индивидуальной защиты рук. М. Профиздат, 1990, с. 22, выпускаемые промышленностью антивибрационные рукавицы (ГОСТ 12.4.010-75, ТО 78 349-75) с поролоновой прокладкой малоэффективны. Эффективное гашение вибрации такими рукавицами осуществляется только на строго определенной резонансной частоте вкладыша, определяемой физико-механическими характеристиками матрицы поролона.

Указанная задача решена за счет того, что в виброзащитной рукавице, содержащей корпус в виде тыльной и ладонной частей с напалком для большого пальца и виброзащитный вкладыш, расположенный со стороны ладонной части, корпус снабжен напалком для указательного пальца и внутренней подкладкой, а виброзащитный вкладыш выполнен из пенополиуретана, расположен между корпусом и подкладкой и имеет толщину 0,05-0,1 от ширины ладонной части корпуса, при этом вкладыш представляет собой цельную деталь по форме выкройки ладонной части корпуса с напалками для большого и указательного пальцев, а газовые ячейки вкладыша неравномерно распределены по его толщине и имеют форму сфер равных диаметров, суммарный объем которых составляет 0,4-0,6 от общего объема вкладыша.

На фиг. 1 показан общий вид рукавицы; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 виброзащитный вкладыш.

Виброзащитная рукавица содержит корпус в виде тыльной 1 и ладонной 2 частей с напалком 3 для большого пальца и виброзащитный вкладыш 4, расположенный со стороны ладонной части 2. Корпус снабжен напалком 5 для указательного пальца и внутренней подкладкой 6, а вибрационный вкладыш 4 выполнен из пенополиуретана, расположен между корпусом и подкладкой 6 и имеют толщину 0,05-0,1 от толщины ладонной части корпуса. Вкладыш 4 представляет собой цельную деталь по форме выкройки ладонной части корпуса с напалками 7, 8 для большого и указательного пальцев, газовые ячейки вкладыша 4 неравномерно распределены по его толщине и имеют форму сфер разных диаметров, суммарный объем которых составляет 0,4-0,6 от общего объема вкладыша.

При пилении основной приток вибрационной энергии идет от пильного аппарата мотопилы и передается через опорную раму на рукоятки управления.

Работа рукавицы осуществляется следующим образом. При работе оператора он в рукавицах берется за рукоятки мотопилы с определенным усилием (до 150 Н) для удержания и управления мотопилой, в результате чего происходит деформация вкладыша.

Гашение вибрации осуществляется в самом вкладыше за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала вкладыша и за счет совершения работы деформирования оболочек внутренних газовых ячеек при воздействии вибрационной нагрузки. Таким образом, в отличие от прототипа в предложенной конструкции рукавицы совмещаются несколько механизмов рассеивания вибрационной энергии, поступающей на рукоятки управления пилы. Неравномерно распределенные по толщине вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки имеют разные диаметры, которые определяют их разные соответственные резонансные частоты. В результате этого обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в рукавицах в широком диапазоне частот.

На основе многочисленных экспериментальных данных (пиление на стенде в режимах: холостой ход, раскряжовка и валка с замером уровней вибрации на ладонях рук оператора) авторами было установлено, что большое значение на уровне вибрации, действующее на руки оператора, оказывает соотношение толщины вкладыша δ к ширине ладонной части корпуса рукавицы, сильно возрастают вибрационные нагрузки на руки оператора в режиме холостого хода. При данном режиме работы в руках оператора находится в подвешенном состоянии и представляет собой некую массу с виброисточником (двигатель пилы, работающие на холостом ходу).

Руки оператора в рукавицах, сжимающие эластичный вибрационный вкладыш и удерживающие пилу,представляют собой некую присоединенную массу к пиле через эластичные вкладыши рукавицы. При d >0,1 вкладыши представляют собой упругие элементы (типа пружины) и таким образом образуется динамическая система, в которой присоединенная масса (руки оператора) и упругий элемент (рукавица с вкладышем) становятся динамическим демпфером для мотопилы, в результате чего происходит мощный отбор энергии от виброисточника (двигателя пилы) и передача ее на руки оператора.

Кроме того, при толщине вкладыша более 0,1 ширины ладонной части корпуса оператору при работе (пилении) трудно удержать пилу в руках, в результате чего ухудшается управляемость пильным аппаратом. При толщине вкладыша менее 0,05 ширины ладонной части корпуса резко снижается эффективность гашения вибрации в режиме валка и раскряжовка. Это связано с тем, что в режиме пиления за счет создания оператором надвигающего усилия пильным аппаратом на древесину руки оператора сжимают эластичные вкладыши и при их малой толщине происходит продавливание (смыкание) оболочек газовых камер, в результате чего исключается работа их деформирования от воздействия вибрационной нагрузки. Диссипация вибрационной энергии в данном случае происходит только за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала рукоятки и уровень вибрации на ладони оператора резко возрастает.

Экспериментально установлено также, что на эффективность виброгашения решающее значение оказывает соотношение суммарного объема газовых ячеек к общему объему вкладыша.

При суммарном объеме газовых ячеек V_г менее 0,4 от общего объема вкладыша V_в резко падает вибропоглощающиеся свойства рукавиц, так как малое количество газовых ячеек приводит к снижению величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования их оболочек от воздействия вибрационной нагрузки. В данном случае вибропоглощение осуществляется только за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала вкладыша. При суммарном объеме газовых ячеек более 0,6 от общего объема рукоятки существенно ухудшаются вязкоупругие свойства полимерной основы (матрицы) рукоятки. Уменьшение вязкостных свойств матрицы полимерного материала рукоятки связано с общим уменьшением ее массы при V_г > 0,6 V_в, в результате чего происходит снижение величины рассеивания вибрационной энергии за счет внутреннего трения в матрице полимерного материала вкладыша. Кроме того, при V_г> 0,6 V_в существенно уменьшаются толщины перегородок между газовыми ячейками, что приводит к ухудшению упругих свойств полимерной основы (матрицы) материала вкладыша.

В результате этого в режиме работы (например, пиления) за счет силового обжатия руками оператора через рукавицы рукояток мотопилы происходит продавливание полимерной основы (матрицы) материала вкладыша, смыкание оболочек газовых ячеек и как следствие снижение величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования оболочек от воздействия вибрационной нагрузки.

Выполнение вкладыша по форме выкройки ладонной части корпуса с напалками для большого и указательного пальцев в виде цельной конструкции полностью защищает кисть руки от вибрации и исключает ее проникновение в организм рабочего. Наличие напалка для указательного пальца делает предложенные виброзащитные рукавицы удобными в работе и не ограничивает для оператора управляемость рабочим инструментом.

В настоящее время проведены стендовые и натурные (в леспромхозах Башкортостана) испытания предложенных виброзащитных рукавиц. Достигнуто двухкратное гашение вибрации (до 6 Дб) на рукавицах в октавных полосах рабочих частот 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц.

Сущность изобретения: виброзащитная рукавица содержит корпус в виде тыльной и ладонной частей с напалком для большого пальца и виброзащитный вкладыш, расположенный со стороны ладонной части. Корпус снабжен напалком для указательного пальца и внутренней подкладкой, а виброзащитный вкладыш выполнен из пенополиуретана, расположен между корпусом и подкладкой и имеет толщину 0,05 - 0,1 от ширины ладонной части корпуса. Вкладыш представляет собой цельную деталь по форме выкройки ладонной части корпуса с напалками для большого и указательного пальцев. Газовые ячейки вкладыша неравномерно распределены по его толщине и имеют форму сфер разных диаметров, суммарный объем которых составляет 0,4 - 0,6 от общего объема вкладыша. 3 ил.

Виброзащитная рукавица, содержащая корпус в виде тыльной и ладонной частей с напалком для большого пальца и виброзащитный вкладыш, расположенный со стороны ладонной части, отличающийся тем, что корпус снабжен напалком для указательного пальца и внутренней подкладкой, а виброзащитный вкладыш выполнен из пенополиуретана, расположен между корпусом и подкладкой и имеет толщину 0,05 0,1 от ширины ладонной части корпуса, при этом вкладыш представляет собой цельную деталь по форме выкройки ладонной части корпуса с напалками для большого и указательного пальцев, а газовые ячейки вкладыша неравномерно распределены по его толщине, и имеют форму сфер разных диаметров, суммарный объем которых составляет 0,4 0,6 от общего объема вкладыша.