АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕЛОВЕКА

Антропометрические характеристики определяются размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных, а значит и безопасных условий труда, так как они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конст­руктивных параметров рабочего места и приспособлений (высота, ширина, длина, глубина и т. п.).

Антропометрические характеристики (АХ) подразделяют на дина­мические и статические. Их состав показан на рис. 2.6.

Динамические АХ используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости (табл. 2.5, рис. 2.7) и видимости, по ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места.

Рис. 2.6. Классификация антропометрических характеристик

Рис. 2.7. Зоны досягаемости (1—8) рук человека в вертикальной плоскости

Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на продольные (высота различных точек над полом или сиденьем), попе­речные (ширина плеч, таза и т. п.), переднезадние (передняя досягае­мость руки и др.). Последние две группы линейных АХ иначе называются диаметрами.

Минимальные и максимальные значения антропометрических ха­рактеристик используются с учетом характера выполняемой рабочей операции или выбора параметра приспособления; в тех случаях, когда оператор что-то должен доставать, до чего-то дотянуться, выбирают минимальные значения, а при определении размеров сиденья, высоты ниши для ног и т.п. — максимальные.

Таблица 2.5. Размеры зоны досягаемости рук человека, мм

Следует отметить, что (рис. 2.8, а, в) поза «стоя» требует больших энергетиче-ских затрат и менее устойчива из-за поднятого центра тяжести. Поэтому в этой позе быстрее наступает утомление.

Рабочая поза «сидя» (рис. 2.8, б — г) имеет целый ряд преимуществ: резко уменьшается высота центра тяжести над точкой опоры, благодаря чему возрастает устойчивость тела, значительно сокращаются энерге­тические затраты организма для поддержания такой позы, вследствие этого она является менее утомительной.

Рабочая поза выбрана правильно, если проекция общего центра тяжести лежит в пределах площади опоры. Если в процессе работы действует небольшая группа мышц, то предпочтительнее поза «сидя», при работе большой группы мышц — поза «стоя».

Всякая поза, проекция центра тяжести которой выходит за границы площади опоры, будет вызывать значительные мышечные усилия, т.е. статические напряжения (рис. 2.8, в и г). Длительные статические напряжения мышцы могут вызвать быстрое утомление, снижение работоспособности, профзаболевания (искривление позвоночни-ка, расширение вен, плоскостопие) и травматизм. При проектировании рабочего места необходимо учитывать следующее: если при прямой позе «сидя» мышечную работу принять равной единице, то при прямой позе «стоя» мышечная работа составляет 1,6; при наклонной позе «сидя» — 4, а при наклонной позе «стоя» — 10. Статичная поза уто­мительнее, чем динамическая.

Рис. 2.8. Схема биомеханического анализа рабочей позы при устойчивой (а и б) и не­устойчивой (в и г) позах; а, в — стоя; б, г — сидя

Рис. 2.9. Структурная схема рабочих зон

Наиболее важными моментами, определяющими выбор рабочей позы, являются: а) применяемое усилие в процессе работы; б) степень подвижности рабочего, обуслов-ленная характером и конкретным со­держанием технологического процесса; в) величина рабочей зоны и соотношение между антропометрическими характеристиками человека и пространственной организацией рабочих мест.

В тех случаях, когда в процессе работы происходит смена поз, учитывают следу-ющие требования: сохранять одинаковое положение рабочего по отношению к рабочей поверхности как при работе стоя, так и при работе сидя; создавать необходимые усло-вия свободного перехода от одной позы к другой и прежде всего за счет выбора наибо-лее рациональных геометрических размеров рабочей поверхности и средств подмащи-вания.

Пространство рабочего места, в котором осуществляются трудовые процессы, может быть разделено на рабочие зоны. Рабочая поза будет наименее утомительна только при условии, если рабочая зона сконст­руирована правильно.

Правильное конструирование рабочих зон определяется соответст­вием их с оптимальным полем зрения рабочего и определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или в локте на уровне рабочей поверхности (т.е. учитывая динамические АХ), а движением рук управляет мозг человека в соответствии с коррекцией глаз. Поэтому рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно обязательно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором. На рис. 2.9 представлены структурные схемы рабочих зон: а — при позе «сидя» в горизонтальной плоскости; б — при позе «стоя» в вертикальной плоскости.

При производственном процессе для позы «сидя» (так же, как и для позы «стоя») каждая зона может быть оценена следующим образом:

Зона 1 является самой благоприятной, поскольку она наиболее применима для точных и мелких сборочных работ, так как в ней работают обе руки и хорошо осуществляется зрительный контроль. В случае оперативной работы в этой зоне следует разместить органы управления и индикаторы, которыми оператору придется пользоваться наиболее часто, интенсивно и быстро.

Зоны 2 и 3 хорошо доступны для одной и мало доступны для другой руки; зрительный контроль осложнен. В этих зонах удобно размещать инструменты и материалы, которые рабочий часто берет правой (левой) рукой, или органы управления, зрительный контроль за которыми не требуется постоянно.

Зона 4 (запасная) — труднодоступная зона; в ней могут быть размещены инструменты и материалы, которые не поместились в зонах 2 и 3.

Зона 5 (зона 6) доступна только для правой (левой) руки; здесь можно разме-стить инструменты и материалы, которые употребляются изредка (например, измери-тельные инструменты), или органы управ­ления, которыми пользуются «не глядя».

В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими дан­ными проектируются рабочие места в любом производственном про­цессе и любые машины и механизмы, обслуживаемые человеком.

Органы управления могут быть ручными и ножными. Предпочти­тельнее управ-ление ручное, причем выгоднее использовать регуляторы, которые приводятся в движе-ние рукой к себе или от себя. Следует иметь в виду, что движения руки к себе более быстрые, но менее точные, тогда как от себя — более точные, но менее быстрые. Если органы управления не требуют усилий, то оператор «не чувствует» рукоятки и действу-ет очень неточно. Для предотвращения дрожания руки и повы­шения точности движе-ний требуется определенный момент сопротив­ления рукоятки в пределах 3...16,7 Н×м. Для ножных педалей при полном их нажатии момент сопротивления должен составлять 20...80 Н×м. Ножные органы управления используют тогда, когда требуются большие усилия и небольшая точность: включение — вы­ключение, грубая регулировка напряже-ния или тока и т.п. При ручном управлении максимальные усилия прилагаются к рыча-гам, которые захва­тываются стоящим оператором на уровне плеча, а сидящим — на уровне локтя (рис. 2.10), поэтому органы управления, которые используются наиболее часто, следует располагать на высоте между локтем и плечом.

В процессе управления человек обязательно должен прилагать некоторые усилия, так как отсутствие их (что может быть, например, при кнопочном управлении) дезориентирует человека, лишает его уверенности в правильности своих действий, а излишние усилия приводят к биомеханической перегрузке.

Рис. 2.10. Зона размещения органов управления: а — поза «стоя»; б — поза «сидя»

Форма и размеры органов управления должны быть согласованы с размерами и биомеханическими особенностями руки оператора. Чтобы исключить биомеханическую перегруженность, следует придерживать­ся соответствия управляющего воздействия на оборудование биомеха­ническим возможностям человека. Ниже приведены показатели силы (в Н) различных мышечных групп для мужчин (числитель) и женщин (знаменатель). Кисть (сжатие динамометра):

Кисть (сжатие динамометра):

правая рука..................…………………………………… 38,6/22,5

левая рука ...................…………………………………… 36,2/20,4

Бицепс:

правая рука..................…………………………………… 27,9/13,6

левая рука ...................…………………………………… 26,8/13,0

Кисть (сгибание):

правая рука..................…………………………………… 27,9/21,7

левая рука...................……………………………………. 26,6/20,7

Кисть (разгибание):

правая рука..................…………………………………… 11,9/9,0

левая рука...................……………………………………. 10,9/8,3

Стан (мышцы, выпрямляющие согнутое туловище)….. 123,1/71,0