Оцінка якості мікроклімату в кабіні екскаватора ЕКГ-12К

Сергій Сахно Людмила Янова Олена Пищикова Володимир Козаріз
Отримано 15.06.2024, Доопрацьовано 30.09.2024, Прийнято 24.12.2024
Анотація

Дослідження вирішує ключові питання будівельної та гірничодобувної галузей, зокрема здоров’я і безпеку операторів, продуктивність, довговічність обладнання, і відповідність нормативним вимогам. Крім того, дослідження зосереджене на управлінні мікрокліматом, ергономіці і технологіях, і може поліпшити безпеку, комфорт, продуктивність і стійкість галузі. Мета – оцінка якості мікроклімату кабіни екскаватора ЕКГ-12К, з акцентом на потоки повітря, температури, комфорт і безпеку оператора. Використовуючи ANSYS Fluent, проведено моделювання мікроклімату в теплих і холодних умовах згідно з міжнародними стандартами. Результати вказують на недоліки вентиляції і кондиціонування. У теплий період розміщення вентиляторів не забезпечує належної циркуляції охолодженого повітря в зоні оператора. У холодних умовах взаємодія вентиляторів з тепловими завісами створює циркуляцію повітря навколо осі на рівні сидіння водія. Температурний аналіз показав, що в теплі періоди температура становить 23-25 °C, хоч це і вимагає значних зусиль системи кондиціонування. У холодні періоди існують зони з температурою до 5 °C, що викликає ризики конденсації і плісняви. Крім того, є занепокоєння щодо циркуляції пилу і ризику руйнування скла через температурні коливання. Висновки підкреслюють необхідність оптимізації мікроклімату в кабіні для захисту комфорту оператора, безпеки і ефективності екскаватора. Практична значимість роботи полягає у наданні рішень для поліпшення безпеки, комфорту, продуктивності і терміну служби обладнання

Ключові слова:
динаміка повітряного потоку в салоні; оптимізація теплового комфорту; зваженість частинок пилу; моделювання обчислювальної гідродинаміки; ефективність системи вентиляції; аналіз градієнта температури; оцінка ризику утворення конденсату

Взято з Том 22, № 2, 2024

Сторінки 37–47

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Ansys fluent theory guide. (2021). Retrieved from https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Theory_Guide.pdf.

[2] Arora, U., Luebke, A., & Duffy, V.G. (2022). Computer-aided ergonomic analysis for excavator using RAMSIS software. In V.G. Duffy & P.L.P. Rau (Eds.), HCI international 2022 – late breaking papers: Ergonomics and product design (pp. 3-22). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-21704-3_1.

[3] Arpino, F., Cortellessa, G., Grossi, G., & Nagano, H. (2021). A Eulerian-Lagrangian approach for the non-isothermal and transient CFD analysis of the aerosol airborne dispersion in a car cabin. Building and Environment, 209, article number 108648. doi: 10.1016/j.buildenv.2021.108648.

[4] Aulin, V., & Mahopets, M. (2024). Formation of the microclimate in the cabins of motor vehicles by heaters of various designs. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 9(40(2)), 146-157. doi: 10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.146-157.

[5] Bastien, D., & Winther-Gaasvig, M. (2018). Influence of driving rain and vapour diffusion on the hygrothermal performance of a hygroscopic and permeable building envelope. Energy, 164, 288-297. doi: 10.1016/j.energy.2018.07.195.

[6] Bonehill, J. (2010). Working environment. In Managing health and safety in the dental practice (pp. 240-250). Hoboken: Blackwell Publishing Ltd. doi: 10.1002/9781444324983.ch23.

[7] Doroshenko, V., Yanchenko, O., & Lysyi, M. (2022). Cast modular trawls and promising methods of making castings for earthmoving and tillage equipment. Journal of Mechanical Engineering and Transport, 8(2), 23-29. doi: 10.31649/2413-4503-2022-16-2-23-29.

[8] Hou, X., Wang, Y., Liu, S., Chen, X., & Zhang, X. (2021). CFD simulation and test of unconventional pollutant emissions in tractor cab. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 37(24), 22-29. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.24.003.

[9] Hwang, J.H., Jeong, C.S., Ko, J.H., & Yang, S.Y. (2013). A study on air-conditioning system for excavator using forced exhaust. Journal of Drive and Control, 10(2), 23-29. doi: 10.7839/ksfc.2013.10.2.023.

[10] International Standard (ISO) No. 10263-4 “Earth-Moving Machinery – Operator Enclosure Environment”. (2009, February). Retrieved from https://www.iso.org/standard/42456.html.

[11] Kayar, E.C., & Özcan, H. (2024). Air quality optimization in excavator cabinets using CFD. Orclever Proceedings of Research and Development, 4(1), 19-29. doi: 10.56038/oprd.v4i1.436.

[12] Koushik Balaji, K., & Alphin, M.S. (2016). Computer-aided human factors analysis of the industrial vehicle driver cabin to improve occupational health. International Journal of Injury Control and Safety Promotion, 23(3), 240-248. doi: 10.1080/17457300.2014.992351.

[13] Lai, Q., Liu, H., Feng, C., & Gao, S. (2024). Comparison of mold experiments on building materials: A methodological review. Building and Environment, 261, article number 111725. doi: 10.1016/j.buildenv.2024.111725.

[14] Lan, F., Chen, H., Chen, J., & Li, W. (2023). Effect of urban microclimates on dynamic thermal characteristics of a vehicle cabin. Case Studies in Thermal Engineering, 49, article number 103162. doi: 10.1016/j.csite.2023.103162.

[15] Mao, Y., Wang, J., & Li, J. (2018). Experimental and numerical study of air flow and temperature variations in an electric vehicle cabin during cooling and heating. Applied Thermal Engineering, 137, 356-367. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.03.099.

[16] Mehmood, I., Li, H., Umer, W., Arsalan, A., Saad Shakeel, M., & Anwer, S. (2022). Validity of facial features’ geometric measurements for real-time assessment of mental fatigue in construction equipment operators. Advanced Engineering Informatics, 54, article number 101777. doi: 10.1016/j.aei.2022.101777.

[17] Palega, M., & Rydz, D. (2018). Work safety and ergonomics at the workplace an excavator. International Scientific Journal “Trans Motoauto World”, 3(1), 25-29.

[18] Perišić, M., Spasojević-Brkić, V., Mihajlović, I., Brkic, A., & Janev, N. (2024). Excavators’ cabins ergonomic design influential factors modelling: Preliminary study. In I.L. Nunes (Ed.), Human factors and systems interaction. Nice: Université Côte d’Azur; AHFE. doi: 10.54941/ahfe1005351.

[19] Pirouz, B., Mazzeo, D., Palermo, S.A., Naghib, S.N., Turco, M., & Piro, P. (2021). CFD investigation of vehicle’s ventilation systems and analysis of ACH in typical airplanes, cars, and buses. Sustainability, 13(12), article number 6799. doi: 10.3390/su13126799.

[20] Qiao, J., Zhang, X., Xiao, F., Li, Y., & Gao, W. (2024). Experimental investigation of mold growth risk among typical residential indoor materials: Case study in coastal city, China. Energy and Buildings, 304, article number 113885. doi: 10.1016/j.enbuild.2024.113885.

[21] Shaheed, R., Mohammadian, A., & Kheirkhah Gildeh, H. (2019). A comparison of standard k-ε and realizable k-ε turbulence models in curved and confluent channels. Environmental Fluid Mechanics, 19(2), 543-568. doi: 10.1007/s10652-018-9637-1.

[22] Voichyshyn, Yu., Holenko, K., Horbay, O., & Honchar, V. (2023). Methodology of analytical research of the microclimate of the bus drivers cab using the ANSYS-FLUENT software environment. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 109(1), 90-98. doi: 10.33108/visnyk_tntu2023.01.090.

[23] Xu, B., Chen, X., & Xiong, J. (2018). Air quality inside motor vehicles’ cabins: A review. Indoor and Built Environment, 27(4), 452-465. doi: 10.1177/1420326x16679217.

[24] Yakymenko, I., Lysenko, V., & Witaszek, K. (2022). Methodology of development of intellectual energy efficient system of control of temperature-humidity regime in industrial heat. Machinery & Energetics, 13(1), 18-25. doi: 10.31548/machenergy.13(1).2022.18-25.

Sakhno, S., Yanova, L., Pyshchykova, О., & Kozariz, V. (2024). Assessment of the quality of the microclimate in the EKG-12K excavator cab. Journal of Kryvyi Rih National University, 22(2), 37-47. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2024-2-22-37-47
uk