<< Пред. стр. 5 (из 12) След. >>
Список литературы по разделу
Адоп = 8? 10-12? 100,05? Lдоп = 8? 10-12? 100,05? 133 = 3,57? 10-5 м.
8. Определяем допустимое значение амплитуды виброперемещения:
Аmдоп= Адоп? =3,57? 10-5? 1,41=5,03? 10-5 м.
9. Определяем отношение Аmдоп/Amф=2,12? 10-2 и, подставляя его в (4.1), решаем последнее относительно d . При d >>1 (а в нашем случае это именно так - см., например, предыдущую задачу) уравнение (4.1) сильно упрощается:
.
Подставляя вместо Аmr значение Аmдоп, определяем d min, а зная приведенный радиус подошвы фундамента ro, определяем минимально допустимое расстояние до жилой застройки:
d min= ;
rmin=ro? d min=1,128? 740=834,72" 835 м.
Следовательно, от пресса до жилой застройки по соображениям вибробезопасности должно быть не менее 835 м.
Задача На сколько децибел необходимо уменьшить уровень виброскорости пресса типа КА2028, чтобы при трехсменной работе цеха в жилых зданиях, расположенных на расстоянии 100 м, вибровоздействие не превышало допустимого значения. Вибрация непостоянная, суммарная длительность воздействия вибрации в дневное время за наиболее интенсивные 30 минут равна 5 минутам. Масса пресса mп= 6,9? 103 кг, масса фундамента mф= 8,6? 103 кг, площадь фундамента S=4 м2. Усилие пресса 6,18? 105 Н (63 тс), число оборотов кривошипа n=90 об/мин, допустимое давление на основание фундамента 98000 Па.
Решение
1. Определяем частоту вибровозбуждающей силы:
f=n/60=90/60=1,5 Гц,
следовательно, она попадает в октавную полосу f=1,4? 2,8 Гц со среднегеометрической частотой f *=2Гц.
2. По [ 4.2] определяем допустимое значение виброскорости для f*=2Гц Lvдоп=79 дБ.
3. По табл. 4.6 определяем поправки на характер вибрации D L=-10 дБ и на длительность воздействия вибрации D L=+10 дБ. Таким образом, окончательное значение Lvдоп=79 дБ. Допустимое среднеквадратическое значение виброскорости равно:
vдоп=5? 10-8? 100,1? 79=4,46? 10-4 м/c.
4. По данным табл. 4.1 определяем коэффициент упругого равномерного сжатия грунта:
Gz=1,96? 107 Н/м.
5. По формуле (4.4) определяем жесткость системы "машина-фундамент-грунт":
Kz=Gz? S=1,96? 107? 4=7,84? 107 Н/м.
6. По формуле (4.2) определяем амплитуду вибросмещения фундамента пресса и ее среднеквадратическое значение:
8,02? 10-3 м
.
7. Определяем среднеквадратическое значение виброскорости фундамента пресса по формуле (4.6):
vф=w ? Аф=2? p ? 1,5? 5,69? 10-3=5,36? 10-2 м/с.
8. Определяем приведенный радиус фундамента пресса и параметр d :
м; d =r/ro=100/1,128=88,65.
9. Определяем значение виброскорости фундамента пресса, при котором в жилой зоне вибровоздействие не превышает норм:
10. Определяем на сколько децибел необходимо уменьшить уровень виброскорости фундамента пресса, чтобы в жилой зоне вибровоздействие не превышало норм:
D L=20lg vф / vфтреб=20lg5,36? 10-2/7,27? 10-3=18 дБ.
4.2. Защита от шума
Для защиты от многочисленных источников шума как в быту, так и на рабочих местах в настоящее время используются разнообразные методы. Рассмотрим некоторые из них.
Звукопоглощение
В замкнутом пространстве уровень шума определяется как прямой волной, идущей непосредственно от источника шума (ИШ), так и совокупностью волн, отраженных от всех поверхностей в помещении. Подобное звуковое поле называется диффузным, и его уравнение имеет следующий вид
, (4.9)
где Lp - уровень звуковой мощности, дБ;
S(r) - площадь поверхности, через которую на расстоянии r проходит звуковая энергия источника шума, м2; если r меньше наибольшего размера ИШ, то S(r) - площадь геометрически подобной поверхности, проходящей через расчетную точку; если r больше наибольшего размера ИШ, то S(r) определяется по соотношению
S(r)=W ? r2; (4.10)
W - телесный угол, в который излучает источник, стерад.; W =4p - если ИШ уединенный; W =2p - если ИШ находится на поверхности (например, на полу), W =p - если ИШ находится у стены, и W =p /2 - если ИШ находится в углу комнаты;
Ф - фактор направленности излучения, задается в паспорте ИШ в виде диаграммы направленности излучения, в виде таблицы или математического соотношения; если значение Ф неизвестно, то принимают Ф=1;
В - постоянная помещения;
; (4.11)
. (4.12)
Здесь Si - площадь звукоотражающей поверхности, имеющей коэффициент звукопоглощения a i; значение a i зависит от вида звукопоглощающего материала и частоты f акустических колебаний.
При использовании звукопоглощения для снижения шума стараются максимально уменьшить отраженные волны. При этом второе слагаемое, стоящее в формуле (4.9) под знаком логарифма, стремится к нулю. Это достигается путем обработки возможно большей площади отражающих поверхностей материалами, имеющими коэффициент звукопоглощения a близкий к 1 (акустическая обработка). Если до акустической обработки постоянная помещения была равна В1, а после нее - В2, то в расчетной точке шум уменьшился на
, дБ. (4.13)
Разделим числитель и знаменатель (4.12) на Ф/S(r) и назовем акустическим отношением величину
. (4.14)
Тогда соотношение (4.13) можно переписать в виде
, дБ, (4.15)
а (4.9) - представить в виде:
D L= Lp+10? lg[Ф/S(r)] +10? lg[ 1+М] , дБ. (4.16)
Поскольку звукопоглощение - весьма дорогой метод, то на основе анализа (4.16) можно сделать вывод, что использовать его для снижения шума следует только в том случае, если М>>1, что возможно лишь в зоне отраженного звука, т.е. на значительном расстоянии от рабочих мест. Например, если исходное значение М=1, то за счет звукопоглощения шум можно уменьшить максимум на 3 дБ, а если исходное значение М=0,12, то уменьшение шума за счет звукопоглощения будет вообще незаметно! Покажем это на примере решения задачи.
Задача В помещении размером А?В?С=10?7?4 м у боковой стены расположен постоянно работающий принтер размером 0,7?0,3?0,1м. Спектр уровней звуковой мощности принтера приведен в табл. 4.5.
Таблица 4.5
Спектр уровней звуковой мощности принтера
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Lp, дБ 40 45 50 55 60 65 70 60 62
Оценить условия труда на рабочих местах, расположенных на расстоянии 1 м и 9 м. Коэффициент звукопоглощения стен a =0,05 для всех частот. В помещении висят две шторы размером 3?3 м и постоянно работают 2 человека, площадь каждого из них 1,5 м2. Коэффициенты звукопоглощения штор и людей приведены в табл. 4.6 и 4.7 соответственно.
Таблица 4.6
Коэффициенты звукопоглощения штор
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
a штор 0,15 0,25 0,35 0,45 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75
Таблица 4.7
Коэффициенты звукопоглощения человека
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
a чел 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,55 0,57 0,6 0,62
Определить как изменится шум на этих рабочих местах после обработки стен и потолка материалом, коэффициент звукопоглощения которого приведен в табл. 4.8.
Таблица 4.8
Коэффициенты звукопоглощения материала
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
a стен 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1 1 1 1
Решение Оценим условия труда на РМ, расположенном на расстоянии 1 м от ИШ. Вначале определяем уровни звукового давления на РМ, расположенном на расстоянии 1 м. Это расстояние меньше максимального размера принтера, поэтому РМ находится в ближнем поле с S(r), определяем как площадь геометрически подобной поверхности (ГПП) (рис. 4.2).
Рис. 4.2. К определению площади ГПП
Из условий задачи известны размеры принтера: д=0,7 м; ш=0,3м; h=0,1м. Тогда с учетом обозначений рис. 4.2 коэффициент подобия определится как
Тогда
Д=д? Кп=0,7? 4,3=3,03 м.
Ш=1,3 м - по определению
Н=0,1? 4,3=0,43 м.
Определяем постоянную помещения:
,
.
Sстен=2? А? В+2? (А+В)? С-2? Sштор=2? 10? 7+2? (10+7)? 4-2? 3? 3=258 м2, Sштор=18 м2, Sчел=3 м2.
Для первой октавной полосы частот:
Аналогично определяя постоянную помещения для других октавных полос, получим:
Таблица 4.9
Постоянные помещения для различных октавных полос
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
В, м2 16,86 19,25 21,66 24,11 26,61 27,88 29,04 30,26 31,43
Определяем спектр звукового давления на РМ, расположенном на расстоянии 1 м от ИШ (РМ 1).
Для первой октавной полосы:
дБ.
Аналогично определяя уровни звукового давления для других октавных полос, получим:
Таблица 4.10
Спектр звукового давления на РМ 1
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
L,дБ 36 41 46 51 55 60 65 55 57
Чтобы определить класс условий труда на данном рабочем месте, необходимо определить уровень звука, для чего полученный спектр уровней звукового давления преобразуем в уровень звука, соответствующий частотной характеристике "А":
(4.17)
Весовые коэффициенты Кi для частотной характеристики "А" определяем по табл. 4.11 [4.1]:
Таблица 4.11
Весовые коэффициенты для частотной характеристики "А"
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Кi 42 26,3 16,1 8,6 3,2 0 -1,2 -1 1,1
По санитарным нормам [ 4.3] определяем допустимое значение уровня звука 50 дБ "А", следовательно, параметры шума не соответствуют требованиям норм.
Оценим условия труда на втором РМ, расположенном на расстоянии 9 м от ИШ. В данном случае РМ находится в дальнем поле у стены, т.е. W =p и S(r)=p ? r2. Определяем уровни звукового давления, используя данные табл. 4.9.
Для первой октавной полосы:
=33,82" 34 дБ.
Аналогично определяя уровни звукового давления для остальных октавных полос, получим:
Таблица 4.12
Спектр звукового давления на РМ 2
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
L, дБ 34 38 43 47 52 57 61 51 53
Полученный спектр уровней звукового давления преобразуем в уровень звука, соответствующий частотной характеристике "А", используя соотношение (4.17). В результате LA2=62 дБ "А". Это значение уровня звука также больше допустимого по нормам.
Определим, как изменятся спектры звукового давления и уровни звука на рабочих местах после обработки потолка и стен материалом с коэффициентом звукопоглощения, приведенным в табл. 4.8. Для этого рассчитаем новые значения постоянных помещения. Для первой октавной полосы:
Для остальных октавных полос расчеты аналогичны и их результаты приведены в табл. 4.13.
Таблица 4.13
Постоянные помещения для различных октавных полос после акустической обработки
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
В, м2 209,3 284,9 387 533,7 765,6 781,4 795,4 810,6 827,4
Определяем спектр звукового давления на РМ, расположенном на расстоянии 1 м от ИШ (РМ 1) после акустической обработки.
Для первой октавной полосы:
Аналогично определяя уровни звукового давления для других октавных полос, получим:
Таблица 4.14
Спектр звукового давления на РМ 1 после акустической обработки
f, Гц 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
L,дБ 33 38 43 48 53 58 63 53 55
Тогда (по 4.37) D =3,45? 10-6 м и требуемый радиус экрана:
Экран любого меньшего размера обеспечит большую эффективность экранирования, и, следовательно, мы выберем радиус экрана из соображений удобства.
5. ЭРГОНОМИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ
Эргономика - это наука о проектировании эргономических систем, т.е. систем, в которых взаимодействуют субъект (человек, оператор) и объекты: машины (техника), социальная и природная окружающая среда. Различают макроэргономику, которая исследует такие системы на общеорганизационном уровне, изучает связи и разрабатывает методы проектирования социо- и техносистем, и микроэргономику, занимающуюся проектированием отдельной системы "человек-машина", конкретного рабочего места или группы мест. От того, насколько правильно (эргономично) спроектированы рабочие места, во многом будет зависеть комфортность условий, в которых работает оператор, безопасность обслуживания техносистем, сохранение жизни и здоровья работников.
5.1. Психофизиологические характеристики оператора
Вопрос Какие особенности организма оператора (анатомические, психофизиологические, гигиенические) необходимо учитывать при проектировании рабочего места?
Ответ При проектировании рабочего места оператора важно учитывать все особенности его организма, а также функционирование основных систем жизнеобеспечения. В частности, большое значение имеют сенсомоторные реакции. Так для определения времени, затрачиваемого на выполнение работ, связанных с обслуживанием аппаратуры, необходимо знать временные характеристики совершения различных операций (табл. 5.1, 5.2, 5.3).
Таблица 5.1
Временные характеристики совершения двигательных (моторных) операций
Характер движения Время выполнения, с
Движение пальцами 0,17
Движение ладонью 0,33
Нажатие рукой. ногой (на педаль) 0,72
Сгибание и разгибание ноги 1,33
Сгибание и разгибание руки 0,72
Ходьба (один шаг) 0,61
Шаг в сторону на расстояние 50 см одной ногой 0,75
Шаг в сторону на расстояние 50 см одной ногой с приставлением второй ноги к первой 1,50
Поворот корпуса на 45-90° в положении сидя 0,72
Поворот корпуса на 45-90° стоя, с приставлением второй ноги к первой 1,34
Приседание - движение вниз 1,25
Приседание - движение вверх 1,56
Наклон, опускание на одно колено 1,04
Подъём из предыдущего положения 1,15
Опускание на оба колена 2,50
Подъём из предыдущего положения 2,76
Установка предмета:
без точного положения 0,36
без точного положения с прижимом 0,72
с сильным прижимом 1,80
в точное положение 0,55
в точное положение с прижимом 0,90
то же с сильным прижимом 2,23
Приведенные данные характеризуют затраты на выполнение собственно действий или движений. В необходимых случаях следует учитывать также предшествующее им время скрытой реакции (латентный период), т.е. промежуток времени от момента возникновения раздражителя до начала реакции на него. Учет скрытого времени имеет особенно большое значение при необходимости выполнения оператором экстренных действий (например, деятельность водителей различных видов транспорта, работа в условиях дефицита времени и т.д.). Значения скрытого времени зависят от вида реакции (табл. 5.2).
Таблица 5.2
Время реакций на различные типы раздражителей
Рефлекторные реакции Время выполнения, с
На световое раздражение:
центральная часть сетчатки 0,16 - 0,18
периферийная часть сетчатки 0,18 - 0,22
На слуховое раздражение 0,14 - 0,16
На слуховое (световое) раздражение с выбором 0,22 - 0,34
На болевое раздражение:
электрокожное 0,10 - 0,12
тепловое 0,36 - 0,40
На тепловое контактное раздражение 0,50 - 0,80
На холодное контактное раздражение 0,35 - 0,45
Вестибуломоторная реакция:
на угловое ускорение 0,26 - 0,28
на прямолинейное ускорение 0,32 - 0,38
На обонятельное раздражение - воздействие паров:
релина 0,90 - 1,00
линолеума 0,70 - 0,80
древесно-стружечных плит 0,90 - 1,00
Таблица 5.3
Временные затраты оператора при приеме сигнальной информации
Выполняемое действие Средняя длительность, с
Чтение показаний цифрового индикатора:
газоразрядная лампа ИН-1 0,73
оптическое проекционное табло 0,45
семисегментный электролюминофор 0,58
восьмисегментный электролюминофор 0,63
электролюминесцентная шкала 0,53
прибор типа "открытое окно" 0,20
Работа с цифро-буквенным формуляром:
восприятие семизначного числа 1,2
восприятие одной характеристики формуляра 0,57
сравнение двух формуляров по одному признаку 0,38
выбор формуляра по минимальным (максимальным) значениям одной характеристики 0,96
Считывание показания стрелочного прибора:
демпфированного 0,4
среднедемпфированного 1,0
малодемпфированного 1,5
Восприятие оперативной единицы информации:
цифры или транспаранта 0,2
условного знака 0,3
знака со счетом 0,5
одной из четырех оперативных единиц информации (в среднем) 0,6
Элементарные акты приема информации (усредненные данные по различным видам сигналов):
обнаружение сигнала 0,1
опознание простого сигнала 0,4
Фиксация предмета глазами 0,28
продолжение табл. 5.3
Выполняемое действие Средняя длительность, с
Перемещение взгляда на a градусов 0,002 + 0,004a
Переключение внимания (без перемещения головы и взгляда);
для зрительных сигналов 0,1
для звуковых сигналов 0,17
Чтение слов из n букв, мс 22 + 0,9n
Поиск цели на одном из ста формуляров при различных способах кодирования:
мерцает только цель 10,6
мерцает весь формуляр 10,9
мерцают все формуляры кроме цели 14,0
мерцают все формуляры 23,4
нет мерцания 26,8
Работа с дисплеем (с клавишей "маркер влево"):
установка маркера 0,35 - 3,1
набор на клавиатуре одного знака:
с самоконтролем 0,62
без самоконтроля 0,50
Работа с дисплеем (без клавиши "маркер влево"):
установка маркера 0,55 - 4,3
набор на клавиатуре одного знака:
с самоконтролем 1,10
без самоконтроля 0,50
5.2. Организация рабочего места
Вопрос Как правильно спроектировать (организовать) рабочее место?
Ответ Эргономическое проектирование и организация рабочего места не совсем одно и то же, хотя эти понятия иногда подменяются (например, организационное проектирование). В любом случае необходимо решить три основных вопроса: спроектировать рабочую позу; определить зоны рабочего места, в которых можно работать с той или иной степенью удобства; разместить на рабочем месте органы управления и средства отображения информации. При решении этих вопросов необходимо руководствоваться одним из основных принципов эргономики - принципом экономии рабочих движений
Зонирование моторного поля рабочего места осуществляется на основании схем и данных, представленных на рис. 5.1, 5.2 и табл. 5.4.
Рис. 5.1. Зонирование рабочего места:
А - зона для расположения наиболее важных и часто используемых органов управления и средств отображения информации; Б - зона для расположения нечасто используемых органов управления и средств отображения информации (в пределах досягаемости и обзора); В - зона для расположения редко используемых органов управления (в пределах максимальной досягаемости, обзор только при движении глаз и головы); Г - зона для размещения вспомогательных органов управления (вне пределов досягаемости и обзора из исходного рабочего положения)
Рис. 5.2. Зоны досягаемости
Таблица 5.4
Зоны досягаемости
№
позиции
рис В вертикальной плоскости В горизонтальной плоскости
для женщин для мужчин для женщин для мужчин
1 1400 1550 1370 1550
2 1100 1350 1100 1350
3 730 800 660 720
4 430 500 200 240
5 630 700 200 240
6 1260 1400 300 335
7 680 770 480 550
8 720 800 - -
Вопрос Каким образом определяются зоны визуального поля рабочего места?
Ответ Зоны визуального поля называются полями зрения (поле ясного зрения, поле обзора и т.д.). Их размеры определяются углами зрения (см. рис. 5.3) и расстояниями до них от глаз, учитывая соотношения, определяемые уравнением (5.1) (см. примеч. к табл. 5.9).
Рис. 5.3. Информационные зоны визуального поля: а - при повороте глаз; б - при повороте головы; в - при повороте головы и глаз;
_____________ - оптимальные углы обзора;
----------------- - максимальные углы обзора
Вопрос Каковы основные требования при выборе средств отображения информации (СОИ)?
Ответ Выбор СОИ определяется несколькими факторами, одним из которых является назначение СОИ, а следовательно, способ кодирования информации.
Существующие СОИ по воздействию на органы чувств оператора можно делить на визуальные, акустические, тактильные, проприоцептивные.
Так как наибольшее количество информации человек получает по зрительному каналу, для ее отображения используют разнообразные визуальные элементы индикации на основе физических эффектов, пригодных для применения в индикаторной технике: лампочки накаливания, стрелочные измерительные приборы, оптико-механические проекционные приборы, плазменные газоразрядные и электролюминесцентные индикаторы, электронно-лучевые трубки, полупроводниковые светодиоды, жидкие кристаллы и др.
Кодирование зрительной информации (ГОСТ 21829-76) оказывает большое влияние на надежность и эффективность приема и переработки информации человеком. При кодировании качественных и количественных характеристик объектов можно использовать алфавиты различных видов (табл. 5.5).
Существует ряд относительно независимых параметров, по которым следует строить и оценивать алфавиты кодовых сигналов. К числу таких параметров относятся: модальность сигнала, длина алфавита, т.е. число символов, образующих алфавит, мера абстрактности кода, компоновка знака или группы знаков.
Вид алфавита следует выбирать с учетом характера передаваемой информации и задач, решаемых оператором для обеспечения максимальной скорости, надежности обнаружения, различения, идентификации и декодирования информации человеком.
Главную роль в опознании знака играет его контур, который должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и яркость). В зависимости от признаков отображаемого объекта к контуру добавляют внутренние и наружные детали, буквы и цифры, кроме того, используют цвет (табл. 5.5).
При выборе способа кодирования следует принимать во внимание возможную допустимую длину алфавита сигналов (число символов, образующих алфавит), а следовательно, и возможный объем информации на символ, число и характер признаков объекта, кодируемых с помощью того или иного способа, и характер решаемых оператором задач. Учитывают также величину информационного поля, необходимую для отображения информации; условия работы человека; технические возможности аппаратуры, генерирующей сигнал; ее стоимость, габариты и т.п.
Таблица 5.5
Характеристика способов кодирования
<< Пред. стр. 5 (из 12) След. >>
Список литературы по разделу