Современный уровень развития техники дает конструктору возможность и обязывает его создавать такие изделия, которые не только выполняют свое назначение, но и максимально удобны при обслуживании и пользовании ими. Наука эргономика занимается проблемами согласования конструктивных и функциональных особенностей машин и среды с возможностями человека. Этому посвящены многие научные труды, разработаны ГОСТ 12.2.049–80, 16.035–81, 15.001–73, 21.035–75 и др.
The current level of technological development gives the designer the opportunity and obliges him to create such products that not only fulfill their purpose but are also most convenient when servicing and using them. Ergonomics science deals with the problems of matching the structural and functional features of machines and the environment with human capabilities. Many scientific works are devoted to this, GOST 12.2.049–80, 16.035–81, 15.001–73, 21.035–75, etc. are developed.
При проектировании ГПМ автор проекта рассматривает систему (ГПМ-машинист-среда), в которой каждый элемент выполняет определенные функции. ГПМ предназначена для подъема опускания, перемещения и позиционирования груза. Машинист-оператор управляет ГПМ, обслуживает и ремонтирует ее. Среда или условия, в которых находятся машина и человек, в зависимости от производства могут быть различными: это и закрытое отапливаемое или неотапливаемое помещение, и эстакада, наливаемое помещение, и эстакада на открытом воздухе, и специфические условия, связанные с перепадами температур, запыленностью, загазованностью или повышенной лучевой энергией и. т. п.
В процессе производства человек и машина находятся в постоянном взаимодействии между собой и окружающей средой. На начальной стадии проектирования необходимо провести анализ этих взаимодействии и определить их оптимальное совмещение.
Прежде чем распределять функции между машиной и человеком, автор проекта должен располагать сведениями о возможностях человеческого организма, конструктивных и функциональных возможностях машины и особенностях рабочей среды. Так, различные по конструкции ГПМ имеют различные технические характеристики, но при этом все они имеют возможность одновременно выполнять несколько операции, например подъем и перемещение в разных плоскостях и. т. п.; развивать большие усилия с достаточной устойчивыми к внешним воздействиям (влажность, перепадам температур, динамическим воздействиям и т. п.).
Что касается возможностей человека, то они зависят от антропометрических и психофизиологических свойств организма. Существуют статические характеристически антропометрических признаков человека для различных групп населения. На рис. 1 приведены некоторые характерные параметры человека из группы населения со средним значением продольных признаков (ГОСТ 12.2.033–78); характеристики средних антропометрических признаков (I): в положении стоя (а), лежа (б) и сидя (в); размещения ручных органов управления при работе сидя (II), указанные размеры — в сантиметрах. Руководствуясь этими данными, автор проекта определяет размеры пространства, необходимого человеку для управления размеры проходов и площадок, лестничных и входных проемов, определяет возможные габариты приближения другого технологического оборудования в зоне работы ГПМ. При этом необходимо пользоваться указаниями и рекомендациями, предусмотренными Правилами устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов и требованиями. Системы стандартов безопасности труда (ССТБ), санитарными правилами по устройству и оборудованию кабин машинистов кранов. Но возможности человеческого организма не ограничиваются его антропометрическими данными, не менее важны его психофизиологические свойства. Учеными установлены очень интересные свойства организма, например, при внезапном появлении объекта требуется 1,7с, чтобы оператор отреагировал и включил аппараты управления; реакция человека на звук — 0,16 с; на запах — 0,3 с; на тепло и холод — 0,2 с. При наличии предупредительных знаков время реакции можно сократить на 40 %.
Рис. 1. Характеристики средних антропометрических признаков
При проектировании должны быть учтены и такие особенности человека, как:
– Точность движения рук большие в положении сидя, меньше-при работе стоя; наибольшая точность движений при небольших (до 10 Н) нагрузках совершает пальцами рук, меньшая –движением кисти;
– Максимальное усиление, развиваемое правой (рабочей) рукой, на 10…15 % больше усилия, развиваемого левой рукой;
– Скорость движения рук больше при движении в направлении ((от себя)); скорость движения правой руки больше при движении слева направо, левой руки-справа налево;
– Усилия давления и тяги, развеваемые руками при движении их перед корпусом, больше, че при движении рук в стороны;
– Максимальное усилие, развиваемое стопой ноги в положении сидя, достигается, если угол между голенью и бедром составляет 95…120
;
– Максимальное усилие при движении ног достигается в положении сидя при упоре на спинку сиденья;
– Скорость и частота движений, совершаемых стопой ноги, больше в положении стоя;
– Способность человека воспринимать последовательные сигналы обычно не превышает 10 сигналов в секунду;
– Глаза человека реагируют на такие малые количества световой энергии как 4…5 квантов и могут различать объект, видимые угловые размеры которого составляют 0,5;
– Слух человека воспринимает сигналы с энергией звука до 1.10 -10 эрг\с;
– При быстрой смене звуков при ярких предметах у человека возникает беспокойство;
– Холод ассоциируется с голубым и синим цветом, тепло-с желтым или красным.
Зная особенности организма и учитывая возможные изменения и в поведении человека под воздействием внешней среды, автор проекта должен предусматривать санитарно-гигиенические меры безопасности труда в соответствии с нормами Госсанинспекции Министерство здравоохранения Российский Федерация.
Требования ккабинам мостовых кранов
Анализ системы (машина-человек среда) завершается составлениям общих эргономических требований машине, в частности к кабине машиниста мостового крана или месту работы рабочего –крановщика при шарнирно- балансирном манипуляторе. Приведем некоторые рекомендации по проектированию кабин мостовых кранов:
– Кабины кранов, работающих в закрытых помещениях при температуре окружающего воздуха 10 …28*С, могут быть открытого исполнения; на кранах работающих на открытом воздухе, устанавливают кабины закрытого исполнения с теплоизоляцией, при температуре ниже -10*С в кабине должны быть отопительные устройства, а при температуре боле +28С- принудительная вентиляция или кондиционеры;
– Кабину размещают в торце под галереей моста крана, со стороны, противоположной основной зоне обслуживания. При длине моста более 17,5м допускается центральное расположение кабины в пролете;
– Кабина должен находиться вне зоны главных троллейных проводов;
– Машинист в положении сидя и стоя должен иметь максимальную обзорность зоны работы грузозахватного устройства от нижнего до верхнего положения (в вертикальной — вперед и вверх от горизонтали 39*, вниз-90*, в горизонтальной плоскости- в обе стороны 135);
– Размеры рабочего пространства, в котором помещается машинист, должны учитывать удобства работы и ухода за механизмами и приборами.
– Свободный от оборудования объем кабины должен быть 13м на одного работающего, высота кабины — не менее 2,5м;
– Рабочее место при выполнении работы сидя должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032–78, в положении стоя- ГОСТ 12.2.033–78 (рис.10.1);
– Кабины кранов, работающих в условиях повышенной запыленности или загазованности, должны быть герметически закрытыми;
– Для обеспечения чистоты воздуха и необходимого его давления внутри кабины (2…3мм вод. ст) в них устанавливают кондиционеры в соответствии с ГОСТ 12.4.021–75;
– Температура воздуха в кабине земле время должна быть 16…20с, а в летнее не выше 28с;
– Относительная влажность воздуха должна быть 60…70 % +при 20с и 50 % при 25 С;
– Объем подаваемого воздуха в кабине должен быть 30 … 33м ч на одного человека;
– Интенсивность теплого облучения крановщика не должна превышать 0,5 …0,7 г / кал на 1 см в мин; в кабине должно быть равномерное, достаточное по силе света освещение;
– Уровень шума на рабочем месте машиниста должен отвечать требованиям ГОСТ 12.1.012–78.
Особые требования предъявляют к органам управления крана, в частности:
– Органы управления размещают с учетом зон оптимальной и максимальной досягаемости. При проектировании ГПМ можно использовать рекомендации, представленные на рис.1;
– Форма и размеры приводных элементов органов управления должны обеспечивать надежный захват и руками предотвращать соскальзывание ног;
– Предпочтительные рычаги управления тележкой и мостом располагать под правой рукой, подъемами- подливой (ОСТ 24.290.09–76);
– Места контактов органов управления с руками и ногами работающего выполняют из нетоксичных, нетеплопроводных и электроизоляционных материалов;
– Органы управления кодируют формой, цветом, размером или другими видами кода (ГОСТ 21829–79);
– Для обозначения функционального назначения органов управления применяют надписи, символы по ГОСТ 12.4.040–78;
– Ножные органы управления (перемещение педали не более 800мм ширина опорной поверхности не менее 60мм) должны применяться при небольшой точности управления с усилием 30 … 200 Н;
– Усилия на рычагах управления не должны превышать 30 … 60 Н.
Рис. 2. приведены схемы кабин для кранов мостового типа (20): закрытого исполнения
Говоря об эргономике, нельзя не учитывать и качество внешнего исполнения изделия. Конструктор должен максимально сочетать форму изделия, его функции, конструкции, материал, технологию изготовления, экономичность с требованиями технической эстетики. Окраска, форма, рациональное размещение изделий создают комфорт в работе машиниста и обслуживающего персонала, отвечают эстетическим потребностям человека. Например, окраску кабины изнутри рекомендуют делать спокойных, светлых тонов и хорошо моющейся. Рабочее место крановщика оборудуют креслом, позволяющим работать в удобной позе и отдыхать в перерыве между операциями. Параметры кресла должны соответствовать данным ГОСТ 21880–76 с учетом требований техники безопасности (ГОСТ 12.2.003–78). Конструктивные и отделочные материалы кресла должно быть прочными, огнестойкими, нетоксичными, легко моющимся. Кабину с наружной стороны окрашивают в виде чередующихся полос черного и желтого цвета (согласно ГОСТ 12.4.026–76), расположенных под углом 45
. Аварийный выключатель окрашивают в красной цвет и т. д.
Используя результаты анализа системы (машина — человек — среда), автор проекта имеет возможность создать такую конструкцию ГПМ, такую организацию операции и рабочей среды, которые, делают труд высокопроизводительными и надежным, в то же время обеспечивали бы человеку необходимые удобства и сохранили его работоспособность и здоровье.
Литература:
- Вайсон А. А. Подъемно-транспортные машины: Учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», — 4-е изд. — М.: Машиностроение,1989г.
- Вайсон А. А. Подъемно-транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций. — М.: Машиностроение, 1976г.
- Расчеты крановых механизмов и их деталей. ВНИИПТМаш. — М.: Машиностроение, 1971г.
- Курсовое проектирование грузоподъемных машин: Учебник для вузов под ред. С. А. Казака. — М,: Высш. шк., 1989г.
- Шабашов А. П., Лысяков А. Г. Мостовые краны общего назначения. -5-е изд., перераб. И доп.-М.: Машиностроение, 1980. — 304 с.
