Q): Вид перестановочного усилия

Необходимо определить, прикладывается ли сила вертикально или по касательной. Первый вид приложения силы зависит от формы управляющего устройства и от вида взаимодействия (с геометрическим замыканием), в то время как при втором виде трение между органом управления и рукой (фрикционное) является определяющим. Если при конструировании оборудования были определены ограничения, касающиеся вида перестановочного усилия, тогда в формуляре должно быть указано, какой вид перестановочного усилия должен иметь место (вертикальное усилие (N) или усилие по касательной (Т). Дальнейший выбор органов управления осуществляется путем сравнения специфических требований, связанных с выполнением конкретных задач, и видов захвата в каждой из серии защитных устройств таблица 1.4. При этом необходимо принять во внимание задачи, стоящие перед органом управления.

В таблице 1.6 приведены данные о характеристиках различных типов органов управления. Они разделены на 4 группы:

- поступательные органы управления - дискретное перемещение;

- поступательные органы управления - непрерывное перемещение;

- вращающиеся органы управления - дискретное перемещение;

- вращающиеся органы управления - непрерывное перемещение.

Номер в первом столбце каждого раздела указывает на группу сходных органов управления, он используется в качестве перекрестной ссылки на таблицы (Приложение 1 и 2).

Во втором столбце приведены характеристики захвата для данного типа органа управления. Указан вид захвата (о), часть руки, производящая перестановочное усилие (р) и вид перестановочного усилия (q). В третьем столбце описаны отдельные типы органов управления, принадлежащие к данной серии органов управления. В следующем столбце показан типичный пример данного типа органов управления. Следующие шесть столбцов показывают характеристики данного типа органа управления, касающиеся специфических требований.

Дополнительные требования к проектированию органов управления

Если ошибки оператора при эксплуатации органов управления могут привести к получению травмы или нанесению вреда здоровью, тогда необходимо выбирать только те органы управления, которые соответствуют рекомендациям данного раздела. Решение должно приниматься на основе оценки риска, проведенной в соответствии с требованиями ЕН 1050.

В разделе 1.2 органы управления были разделены на группы (контакт, захват несколькими пальцами, захват всей кистью) на основе вида захвата, необходимого для эксплуатации управляющего устройства. В дальнейшем будет использоваться эта же классификация.

Перестановочное усилие/перестановочный момент. Рекомендуемое максимальное перестановочное усилие и перестановочный момент приведены в таблице 1.6 (графы 4 и 5).

Таблица 1.6

Рекомендуемые минимальные размеры ручных органов управления

1	2	3	4
Вид захвата	Часть руки, производящая перестановочное усилие	Ширина или диаметр органа управления, мм	Длина органа управления вдоль оси движения или вращения, мм
Контакт	Палец Большой палец Рука (ладонь)	>7 >20 >40	>7 > 20 > 40
Захват несколькими пальцами	Палец/большой палец Рука/большой палец	>7, но < 80 >15, но < 60	> 7, но < 80 > 60, но < 100
Захват всей кистью	Палец/рука	> 15. но < 35	> 100

Контрольные вопросы.

1. Какие требования предъявляются органам управления при проектировании?

2. Перечислите характеристики перемещения и захвата учитываемые при выборе органов управления.

3. Что такое точность позиционирования?

4. Какое влияние оказывает перестановочное усилие на уровень требований предъявляемых при проектировании?

5. Перечислите виды захватов органов управления.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2.

Тема: Определение антропометрических характеристик человека используемых при проектировании сельскохозяйственной техники.

Цель: Приобрести знания о статистических методиках определения антропометрических характеристик человека используемых при проектировании сельскохозяйственных машин (оборудования).

Материалы и оборудование: Технические нормативные акты (ГОСТ, СТБ, и др.) в зависимости от типа органа управления; методические рекомендации для выполнения данной работы; рулетка, линейка.

Задание для практической работы:

1. Изучить нормативно-технические требования, предъявляемые к антропометрическим характеристикам человека.

2. Построить кривые распределения значений антропометрической характеристики.

3. Составить отчёт с анализом результатов исследований.

Порядок выполнения работы:

1. Самостоятельно ознакомиться с содержанием учебно-методических материалов.

2. Произвести измерения антропометрических характеристик используемых при разработке кабины машиниста (оператора);

3. Собрать данные студентов группы и вычертить графики нормального распределения для каждой из контролируемых характеристик;

4. Определение барьера измерений;

5. Определить математическое ожидание соответствующее максимуму кривой распределения М;

6. Определить среднеквадратичное отклонение, его процентное и численное значение;

7. Сравнить численные значения антропометрических характеристик полученных в результате проведённых замеров и базовых используются при проектировании;

8. Написать заключение и выводы по проведенной работе.

Используемая литература:

1. Степанов И.С., Евграфов А.Н.Основы эргономики и дизайна автомобилей и тракторов.–М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 256с.

2. Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. – М.: Машиностроение, 1988. – 256с.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Каждый человек из личного опыта знает, что все люди различаются ростом, комплекцией, осанкой, размерами частей тела. Каждый человек неповторим, найти двух абсолютно одинаковых людей невозможно. Поэтому перед конструктором, занимающимся проектированием транспортного средства, стоит весьма непростая задача.

Казалось бы, можно выбрать достаточно большие размеры, определяющие положение водителя и пассажира в кузове, но тогда неизбежно увеличатся размеры пассажирского салона или кабины, масса машины, материалоемкость конструкции и цена машины. Человек небольшого роста в таком автомобиле или тракторе будет испытывать определенные неудобства: ему будет трудно доставать ногами и руками до органов управления, возникнут проблемы с обзорностью.

Конечно, можно пойти другим путём. Выбрать достаточно большое число людей — потенциальных пользователей, тщательно обмерить элементы их тел, вычислить средние значения размеров и на основании этих данных сконструировать рабочее место водителя и места пассажиров для «среднего» человека. Но тогда будут недовольны конструктором люди, размеры которых отличаются от средних, — а их большинство.

Конструктор должен скомпоновать места для водителя и пассажиров таким образом, чтобы обеспечить наибольшие удобства для людей любого роста и пропорций тела или хотя бы для большинства людей, а для этого необходимо прежде всего знать реальные величины, характеризующие параметры этих людей. От этого зависит надежность функционирования всей системы «человек— машина - окружающая среда, т.е. безопасность на улицах и дорогах.

Поскольку все люди различны, в антропометрии применяются статистические методы. Размеры тела человека и его отдельных частей определяются антропометрическими характеристиками (АХ).

Антропометрическая характеристика — это величина, измеряемая в линейных, угловых единицах или единицах массы, соответствующая размерным характеристикам и характеристикам массы частей человеческого тела и взаимного их расположения. Антропометрическими характеристиками являются, например, рост человека, окружность головы, длина голени, масса тела, углы вращения в суставах и т.д.

Антропометрические характеристики являются случайными величинами, подчиняющимися нормальному закону распределения (рис. 2.1). На графике нормального закона распределения случайной величины по оси абсцисс откладывается значение случайной величины х (применительно к нашему случаю — числовое значение антропометрической характеристики), по оси ординат — f(х) — вероятность появления того или иного значения случайной величины (в процентах или долях единицы). Среднее, наиболее вероятное значение случайной величины — математическое ожидание М соответствует максимуму кривой распределения, ее «горбу». Ширина кривой распределения, ее растянутость по горизонтали, показывает изменчивость, варьирование случайной величины, которая характеризуется среднеквадратическим отклонением σ относительно математического ожидания М. Площади, заключенные под участками кривой распределения, показывают, какое количество случайных величин попадает в эти зоны. В зону ± σ относительно математического ожидания М попадает 68,25 % всех случайных величин, в зону ±2σ — 95,45 %, а в зону ±3σ — 99,73 %.

Рисунок 2.1 График нормального закона распределения случайной величины

В антропометрии вероятность попадания какой-либо антропометрической характеристики в ту или иную зону кривой распределения принято оценивать в перцентилях.

Перцентиль — сотая доля объема всей совокупности людей, подвергавшихся антропометрическим исследованиям.

Если площадь, находящуюся под кривой нормального распределения, разделить на 100 равных частей (процентов), то получится соответствующее число перцентилей. Каждый из них имеет порядковый номер. На долю 1-го перцентиля приходится 1 % всех результатов наблюдений (наименьшее значение антропометрической характеристики), на долю 2-го — 2 % результатов наблюдений (значение антропометрической характеристики несколько больше) и т.д. При нормальном законе распределения 50-й перцентиль соответствует средней арифметической величине (математическому ожиданию, моде, медиане).

Уровень репрезентативности — величина, выражаемая в процентах, соответствующая части населения при сплошном отборе индивидов, у которой численное значение какого-либо антропометрического признака меньше или равно его заданному значению.

В табл. 2.1 приведены данные, позволяющие определить численность людей, выраженную в процентах, размерам которых будет удовлетворять данная компоновка рабочего места оператора (водителя).

Антропометрические характеристики можно условно разделить на статические и динамические (рис. 2.3). Условно — потому что все антропометрические характеристики определяются в статике, при неизменной позе обследуемого. Под статическими антропометрическими характеристиками мы будем понимать линейные или угловые величины, характеризующие размеры частей тела человека, а под динамическими — линейные и угловые размеры, характеризующие углы вращения в суставах, зоны досягаемости при различных позах человека и т. п.

Таблица 2.1

Численность людей, размеры которых содержатся в выбранном интервале антропометрических характеристик

Интервал	Перцентиль (уровень репрезентативности), %	Численность людей, АХ которых содержатся в выбранном интервале, %
М±2,5σ М±2 σ М±1,б5 σ М± 1,15 σ М±0,67 σ	1...99 2,5...97,5 5...95 12,5...87,5 25...75	98 95 90 75 50

Рисунок 2.3 Условия классификация антропометрических характеристик.

Статические антропометрические характеристики используют для определения общих размеров рабочего места оператора, расположения и размеров сиденья, органов управления и других параметров; динамические антропометрические характеристики — для назначения амплитуды рабочих движений рычагов, педалей и других органов управления, определения зон досягаемости при различных положениях тела человека и т. п.

На рис. 2.4 показаны основные антропометрические характеристики, а в табл. Приложения 1 приведены численные значения этих антропометрических характеристик и указаны области их применения.