ВИБРОЗАЩИТНАЯ РУКАВИЦА Российский патент 1999 года по МПК A41D13/08 

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

Бензиномоторная пила является мощным источником динамических нагрузок, которые в зависимости от режиме 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 (холостой ход на раскряжевке, валка леса) на руки оператора воздействуют вибрационные нагрузки в широком диапазоне частот 30 - 1000 Гц.

В странах Скандинавии (Финляндия, Швеция, Норвегия), где наиболее развита лесная и деревообрабатывающая промышленность операторами при работе с бензомоторными пилами широко применяются защитные рукавицы (см. например, каталог рабочей одежды "Kladeroch Skyadsutusting for skograrbete", стр. 19 - 20). Согласно данному каталогу 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 удобство при захвате мотопилы. Элементы 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 (см. заявку СССР а.с. 901646, кл. A 41 D 13/08 за 1982 г.). В данной конструкции рукавицы виброзащитный вкладыш выполнен в виде ряда параллельных горизонтальных трубок, заполняемых воздухом.

Основными недостатками данной конструкции рукавицы являются: сложность конструктивного оформления, уязвимость надувного виброзащитного вкладыша от механических повреждений, ограниченный диапазон применения рукавиц на рабочих частотах вибрации.

Известны также рукавицы антивибрационные МВ (ГОСТ 12.4.010-75, ТО 78-349-75), широко используемые в промышленности для защиты рук оператора при работе с пневматическими зубилами, трамбовками, отбойными молотками, сверлами и другими видами ручного инструмента (см. книгу "Средства индивидуальной защиты работающих на производстве". Каталог-справочник, М., Профиздат, 1988 г., стр. 97).

Они изготовлены из хлопчатобумажных тканей. Ладонная часть рукавиц усилена накладкой из текстина и амортизационной прокладкой из поролона. Использование в качестве виброзащитного вкладыша поролона позволяет существенно упростить конструкцию рукавиц и сделать их более надежными в работе. Поролон представляет собой пенополиуретан с открытыми, сообщающимися между собой газовыми ячейками (порами).

Гашение вибрации осуществляется в самом вкладыше за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материла вкладыша-поролона. Поскольку основной объем вкладыша занимают сообщающиеся между собой газовые ячейки (поры), то самой полимерной основы (ее массы) недостаточно для эффективного гашения вибрации. Как отмечалось в книге М.Л.Брайниной, Л. П. Климовой и др. "Средства индивидуальной защиты рук" (М., Профиздат, 1990 г. , стр. 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.

Известна также виброзащитная рукавица (см. заявку РФ N 95110630/12, кл. A 41 D 13/08, 10.07.97), принятая авторами за прототип.

Она включает корпус в виде тыльной и ладонной частей, напалок на большой палец или на большой и указательный пальцы, внутреннюю подкладку и виброзащитный вкладыш из пенополиуретана, расположенный между корпусом и внутренней подкладкой со стороны ладонной части и имеющий в пенополиуретане неравномерно распределенные по толщине вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки сферической формы разных диаметров, при этом виброзащитный вкладыш выполнен в виде цельной конструкции.

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 данной конструкции рукавицы совмещается два механизма 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 соответствующие резонансные частоты. В результате этого обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в рукавицах в широком диапазоне частот.

Основным недостатком данной конструкции рукавицы является то, что ее эффективность существенно зависит от внутренней структуры материала вкладыша, а именно соотношения суммарного объема газовых ячеек V_г к общему объему вкладыша V_в. В соответствии с предметом на изобретение во вкладыше данной рукавицы суммарный объем газовых ячеек должен строго составлять 0,4 - 0,6 от общего объема вкладыша.

При суммарном объеме газовых ячеек V_г менее 0,4 от общего объема вкладыша V_в резко падают вибропоглощающие 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 этом 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 вкладыша 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.

Добиться строгого соотношения объема газовых ячеек и матрицы пенополиуретанового вкладыша на практике исключительно трудно. Каждый раз при заливке виброизолирующих вкладышей требуется изготавливать передовой образец и исследовать его на газонаполненность. Это существенно усложняет технологию изготовления рукавиц, что недопустимо в условиях их массового производства.

Вторым недостатком рукавицы, принятой авторами за прототип, является большая изгибная жесткость виброзащитного вкладыша, выполненного в виде цельной конструкции. Оператор совершает дополнительную механическую работу при сгибании пальцев к ладони руки для ударения виброинструмента, в результате чего руки быстро устают.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание виброзащитной рукавицы из пенополиуретанового вкладыша, не имеющего строгого соотношения между объемом газовых ячеек и матрицы материала, но более эффективно гасящей вибрацию в широком интервале частот (30-1000 Гц) при больших нагрузках (усилие нажатия на рукоятки управления инструментов до 150 Н). При этом рукавицы имеют практически нулевую изгибную жесткость виброзащитного вкладыша.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что виброзащитная рукавица, включающая корпус в виде тыльной и ладонной частей напалок на большой палец или на большой и указательный пальцы, внутреннюю подкладку и виброзащитный вкладыш из пенополиуратана, расположенный между корпусом и внутренней подкладкой со стороны ладонной части и имеющий в пенополиуретане неравномерно распределенные по толщине вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки сферической формы разных диаметров, отличающаяся тем, что виброзащитный вкладыш выполнен в виде ряда параллельных горизонтальных трубок-карманов, заполненных пенополиуретаном, нарезанным на кусочки размерами по граням 0,2 - 1,0 от толщины трубок вкладыша.

На фиг. 1, 2 показан общий вид рукавицы. В состав рукавицы входят корпус 1, виброзащитный вкладыш 2, выполненный из горизонтальных трубок 3, заполненных нарезанными кусочками пенополиуретана 4, напалок на большой палец 5, внутренняя подкладка 6.

При пилении основной поток 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 рукавицы.

Гашение вибрации осуществляется в самом вкладыше за счет внутреннего трения в полимерной основе (матрице) вязкоупругого материала пенополиуретана и за счет совершения работы деформирования оболочек внутренних газовых ячеек при воздействии вибрационной нагрузки. Неравномерно распределенные по толщине в нарезанных кусочках пенополиуретана вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки имеют разные диаметры, которые определяют их разные соответствующие резонансные частоты. В результате этого обеспечивается эффективное снижение уровня вибрации в рукавицах в широком диапазоне частот. Таким образом, как и в прототипе, в предложенной конструкции рукавицы сохранены эти два типа механизмов рассеивания вибрационной энергии, но при этом добавляется дополнительный механизм борьбы с вибрацией.

Это дополнительное гашение вибрации за счет механического трения между поверхностями нарезанных кусочков пенополиуретана в трубках-карманах вкладыша при воздействии на них вибрационной нагрузки.

При этом необходимо отметить, что поскольку упаковка нарезанных кусочков пенополиуретана в трубках-карманах вкладыша осуществляется произвольно, то и трущиеся между собой поверхности нарезанных кусочков пенополиуретана имеют разные площади. Это обеспечивает эффективное гашение вибрации в широком диапазоне рабочих частот (30-1000 Гц).

На основе многочисленных экспериментальных данных (пиление на стенде в режимах холостой ход, раскряжевка и валка с замером уровней вибрации на ладонях рук оператора) авторами было установлено, что большое значение на уровни вибрации, действующие на руки оператора, оказывает соотношение размеров граней нарезанных кусочков пенополиуретана от толщины заполняемой трубки-кармана вкладыша.

При размере грани нарезанных кусочков пенополиуретана меньше 0,2 от толщины заполняемой трубки-кармана вкладыша резко снижается эффективность гашения вибрации за счет пореза большого количества внутренних газовых ячеек пенополиуретана вкладыша. Это приводит к резкому снижению суммарного количества изолированных друг от друга газовых ячеек и, как следствие, к снижению величины рассеивания вибрационной энергии за счет работы деформирования оболочек от воздействия вибрационной нагрузки.

При размере грани нарезанных кусочков пенополиуретана больше 1,0 от толщины заполняемой трубки-кармана вкладыша также снижается эффективность гашения вибрации. В данном случае, когда размеры нарезанных кусочков пенополиуретана превышают толщину трубок-карманов вкладыша, они находятся в предварительно сжатом состоянии. Оболочки газовых ячеек частично смыкаются, суммарная работа деформирования их уменьшается от воздействия вибрационной нагрузки, что, как и в первом случае, приводит к возрастанию уровня вибрации на руки оператора.

В настоящее время проведены стендовые и натурные испытания предложенных виброзащитных рукавиц, которые показали высокую эффективность гашения вибрации в диапазоне рабочих частот 30-1000 Гц.

Для улучшения управляемости пильным аппаратом допускается изготовление рукавиц по предлагаемому изобретению с двумя напалками на большой и указательный пальцы рук оператора.

Виброзащитная рукавица предназначена для защиты рук от воздействия вибрации, генерируемой виброопасным оборудованием и ручным инструментом, и может быть использована в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Виброзащитная рукавица включает корпус в виде тыльной и ладонной частей, напалок на большой палец или на большой и указательный пальцы, внутреннюю подкладку и виброзащитный вкладыш из пенополиуретана, расположенный между корпусом и внутренней прокладкой со стороны ладонной части и имеющий в пенополиуретане неровномерно распределенные по толщине вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки сферической формы разных диаметров, причем виброзащитный вкладыш выполнен в виде ряда параллельных горизонтальных трубок-карманов, заполненных пенополиуретаном, нарезанным на кусочки размерами по граням 0,2-1,0 от толщины трубок вкладыша. Виброзащитная рукавица обеспечивает эффективное снижение уровня вибрации в рукавицах в широком диапазоне частот. 2 ил.

Виброзащитная рукавица, включающая корпус в виде тыльной и ладонной частей, напалок на большой палец или на большой и указательный палец, внутреннюю подкладку и виброзащитный вкладыш из пенополиуретана, расположенный между корпусом и внутренней подкладкой со стороны ладонной части и имеющий а пенополиуретане неравномерно распределенные по толщине вкладыша изолированные друг от друга газовые ячейки сферической формы разных диаметров, отличающаяся тем, что виброзащитный вкладыш выполнен в виде ряда параллельных горизонтальных трубок-карманов, заполненных пенополиуретаном, нарезанным на кусочки размерами по граням 0,2-1,0 от толщины трубок вкладыша.