Определить барьер измерений

Пример: Теперь на графике (см. рисунок 2.2) отметим величину, соответствующую 5 % всех обмеренных студентов. Рост, меньший или равный полученному (предположим, в нашем случае это 151 см), соответствует 5-му перцентилю, или 5%-ному уровню репрезентативности. Таким же образом получим рост, соответствующий 95%-ному уровню репрезентативности, или 95-му перцентилю. Предположим, что это 189 см.

Итак, если мы говорим «5-й перцентиль или <5%-ный уровень репрезентативности», это означает, что 5 % людей имеют такие или меньшие антропометрические характеристики. Это люди небольшого размера. Соответствен но, человек 95-го перцентиля, или 95%-ного уровня репрезентативности, имеет такой рост, что 95 % людей ниже него (или имеют такой же рост). Это высокий человек. Таким же образом, ровно половина людей, прошедших антропометрические измерения, имеет рост, меньший, чем соответствующий 50-му перцентилю (50%-ному уровню репрезентативности), или равный ему.

В идеальном случае размеры рабочего места водителя (оператора) должны быть такими, чтобы все взрослое население было в состоянии управлять данной машиной. Практически считается достаточным, чтобы около 90 % людей — потенциальных операторов — могли удобно располагаться на рабочем месте, оставшиеся 5 % людей самого малого роста и 5 % самых высоких людей будут испытывать некоторые неудобства, обычно вполне допустимые. Поэтому в конструкторской практике при компоновке рабочего места водителя сельскохозяйственной машины или оборудования используют размеры тела человека, соответствующие 5-му (или 10-му) и 95-му перцентилю (5%-ному и 95%-ному уровням репрезентативности). Некоторые размеры кабины проверяются применительно к 50-му перцентилю (50%-ному уровню репрезентативности).

Определить математическое ожидание соответствующее максимуму кривой распределения М.

Пример: В рассматриваемом нами случае это рост соответствующий 50-му перцентилю 170 см.

Определить среднеквадратичное отклонение, его процентное и численное значение.

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

Пример: Для определения базовых характеристик из табл. ПРИЛОЖЕНИЯ 1 определим математическое ожидание М искомой характеристики (обозначим ее А) для манекена мужчины 95-го перцентиля. Для этого к математическому ожиданию М роста мужчины из табл. 2.2 следует прибавить среднеквадратическое отклонение а с соответствующим коэффициентом из табл. 2.1 (для 95-го перцентиля этот коэффициент равен 1,65).

В результате получим:

А = М+1,65σ=167,8 +1,65·5,8=177,37 см.

Та же антропометрическая характеристика (внешняя ширина плеч) для манекена женщины 25-го перцентиля определится так:

А = М — 0,67σ = 156,7-0,67· 5,7 = 152,881 см.

Написать заключение и выводы по проведенной работе.

Контрольные вопросы.

1. Как учитывают антропометрические характеристики при проектировании кабины оператора?

2. Что такое антропометрические характеристики?

3. Что такое приценталь?

4. Порядок построения кривой нормального распределения антропометрических характеристики.

5. Что называют уровнем репрезентативности?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3.

Тема: Кресло оператора самоходной сельскохозяйственной машины.

Цель: Разработать кресло оператора с учётом антропометрических данных.

Материалы и оборудование: Технические нормативные акты (ГОСТ, СТБ, и др.); методические рекомендации для выполнения данной работы.

Задание для практической работы:

1. Изучить нормативно-технические требования, предъявляемые к креслам операторов.

2. Подобрать оптимальные параметры.

3. Составить отчёт с обоснованием выбранного рабочего органа.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с теоретической частью кратко законспектировать.

2. По заданным параметрам вычертить эскиз кресла и нанести размеры.

3. Определить положение подголовника нанести его на эскиз кресла.

4. Определить положение валика нанести на эскиз.

5. Определить высоту установки кресла.

6. Определить пределы регулирования.

Используемая литература:

1. ГОСТ 12.2.120-88 Межгосударственный стандарт. Кабины и рабочие места операторов тракторов, самоходных строительно-дорожных машин, одноосных тягачей, карьерных самосвалов и самоходных сельскохозяйственных машин.

2. ГОСТ Р 41.80—99

3. ГОСТ 24309—90.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Кресло (сиденье) оператора управляющего машинотракторным агрегатом или самоходной сельскохозяйственной машиной отличаются от сидений, предназначенных для использования в домах и общественных местах (кресел, диванов, стульев и т. п.), прежде всего тем, что они находятся в движущемся объекте, который подвергается динамическим воздействиям. Это определяет требования, которым должны удовлетворять сиденья водителя.

Эти сиденья должны обеспечивать:

• удобную позу водителя и пассажира;

• благоприятное распределение давлений на участки тела;

• защиту человека от вибраций и других динамических воздействий;

• передачу телу человека (водителя) необходимых динамических воздействий, чтобы он мог «чувствовать» автомобиль или трактор;

• фиксацию тела в определенном положении, несмотря на динамические воздействия, прежде всего горизонтальные;

• возможность изменения позы.

Материал обивки сиденья должен быть паропроницаемым, но в то же время обеспечивать необходимую термоизоляцию, обивка сиденья должна противостоять загрязнениям, легко очищаться, быть износостойкой и не изнашивать одежду.

Как видно, требования во многом противоречивы и взаимно исключают друг друга, рациональное решение, как обычно, достигается в результате разумного компромисса.

Сиденье должно соответствовать стандартным требованиям пассивной безопасности, прежде всего должна быть обеспечена необходимая прочность сиденья (ГОСТ Р 41.80—99 (Правило ЕЭК ООН Н 80)).

Удобная поза водителя и пассажира обеспечивается габаритными параметрами сиденья, формой и упругостью подушки сиденья и спинки. Основная нагрузка от веса сидящего человека приходится на седалищные бугры, сравнительно большие зоны на ягодицах, которые «приспособлены» для восприятия значительных давлений. В зависимости от наклона подушки сиденья и ее формы человека может занимать раз личное положение (рис. 1).

На рис. 1, а изображено положение таза водителя или пассажира при плоском сиденье. Вес верхней части корпуса создает на плече 1 вращающий момент, действующий на таз. При этом седалищные бугры сползают вперед, а позвоночник неестественно изгибается. Стрелки показывают основные силы, сдвигающие тело человека. На рисунке 3.1, изображено сиденье, имеющее опорный валик 1, который препятствует скольжению туловища вперед. Опора 2 в зоне поясницы поддерживает таз, он занимает анатомически правильное положение, и мышцы туловища расслабляются. Стрелки поясняют направление сил, удерживающих тело человека. Положительный эффект достигается также наклоном подушки сиденья спереди назад. При этом необходимый угол наклона зависит от высоты сиденья положения бедер.

а) Скольжение б) Скольжения нет

Рисунок 3.1- Влияние профиля сиденья на положение позвоночника:

а — при плоском сиденье; б — при сиденье с опорным валиком; 1— опорный валик; 2— опора в зоне поясницы

Способность человека чувствовать давление на различные участки кожи называется тактильной чувствительностью. Когда человек занимает на сиденье правильное положение, основная вертикальная нагрузка приходится на седалищные бугры или располагается несколько впереди них. Здесь между костями таза и сиденьем находятся только кожа и жировая прослойка (мышечных волокон нет) Величина давления в этой зоне может быть около 7 кПа. В других местах подушки сиденья, с которыми соприкасается тело человека, давление должно быть существенно ниже.

а) б)

Рисунок 3.2- Эпюра удовлетворительного распределения давлений (кПа) на спинку (а) и подушку (б) сиденья.

На рис. 2 показа эпюры удовлетворительного распределения давления на подушке и спинке.

Позвоночник человека имеет выгибы вперед (например, поясничный лордоз) и назад (например, кифоз в области лопаток) В области под лопатками надо обеспечить поддержку спины, давление в этой зоне будет выше. В области крестца давление также может быть высоким, особенно если водитель с большой силой нажимает на педали. Такое распределение давлений благоприятно.

Для удерживания тела от смещения в боковом направлен можно сделать форму сиденья вогнутой, чашеобразной, но такое сиденье, удобное, например, для гонщиков на соревнованиях типа ралли, при обычной езде будет сковывать движения и затруднять изменение позы, что в конечном итоге приведет к усталости. Поэтому для обычных машин ограничиваются тем, что в боковых частях подушки делают валики, которые не увеличивают существенно давление на внешние стороны бедер, но препятствуют боковому смещению тела при крутых поворотах. Вогнутая форма придается также и спинке.

Способность сиденья изолировать человека от динамических, прежде всего вибрационных, воздействий определяется упругостью сиденья и способностью демпфировать колебания. Человек, сидящий на упругом сиденье, представляет собой колебательную систему. Эта система имеет определенную частоту собственных колебаний, и если эта частота совпадает с собственной частотой колебаний подрессоренной массы сельскохозяйственной машины или близка к ней, то возникает резонанс (амплитуда колебаний человека на сиденье резко возрастает). Амплитуда колебаний уменьшается с увеличением демпфирования колебательной системы. Если характеристика упругости подушки сиденья нелинейная, т. е. ее жесткость возрастает с увеличением сжимающей силы, то резонансные явления проявляются слабее. Свойства колебательной системы «человек— сиденье» удобно оценивать величиной статического прогиба, т. е. деформацией сиденья под действием веса человека. Статический прогиб однозначно связан с частотой собственных колебаний. В среднем для комфортабельных мягких сидений можно принять деформацию подушки от веса человека равной около 80 мм, для жестких спортивных сидений — около 45 мм.

Сиденья должны снабжаться подголовниками. Они играют важную роль в системе пассивной безопасности, и требования к ним оговариваются ГОСТ 24309—90 (Правило ЕЭК ООН 1 25). Минимальная высота подголовника над точкой Н (см рис. 3.1 и рис. 3.3) при измерении под углом 250 должна составлять 700 мм. Ширина подголовника не должна превышать 170мм, и он не должен смещаться назад под действием статической нагрузки 890Н более чем на 102 мм. Кроме того, к подголовнику предъявляются определенные требования по энергопоглощающим свойствам.

Требования к сиденьям тракторов и сельскохозяйственных машин, имеют специфические особенности, определяющиеся более суровыми условиями эксплуатации. Кроме того, если водитель автомобиля постоянно держит руки на рулевом колесе и оно является опорой для рук, то оператор гусеничной машины при многих технологических операциях вовсе не должен постоянно держать руки на рычагах управления поворотом, и тогда для рук необходима иная опора. Поэтому тракторные сиденья снабжаются подлокотниками.

Основные параметры сиденья оператора трактора приведена на рисунке 3.3 и в таблице 3.1. для обивки тракторных сидений обычно применяются синтетические материалы, чаще всего темных цветов.

Рисунок 3.3 Основные параметры сиденья оператора трактора (наименования и численные значения параметров)

Таблица 3.1

Основные параметры сиденья оператора трактора

Параметры (обозначения см. на рис. 3.1)	Значения
Ширина подушки сиденья В, не менее, мм	450
Глубина сиденья А, мм	400
Высота опорной поверхности спинки Н, мм	350... 400
Высота установки подлокотника относительно подушки сиденья Н₁, мм	200
Ширина спинки В₁, мм	350... 400
Длина подлокотника В₂, не менее, мм	200
Расстояние между подлокотниками В₃, не менее, мм	500
Ширина подлокотника В₄, мм	50... 100
Угол наклона подушки сиденья α,º	5
Угол между подушками сиденья и спинки β,º.	95... 100