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文檔簡(jiǎn)介
章體力工作負(fù)荷
2021/6/271
1人體活動(dòng)力量和耐力
2體力工作負(fù)荷及其測(cè)定
3能量消耗及氧耗
4勞動(dòng)強(qiáng)度
5體力疲勞及其消除主要內(nèi)容2021/6/272一、人體活動(dòng)力量
人體力量在人體活動(dòng)中起到重要的作用,人體用力有一定的限度,力的大小決定于人體的姿勢(shì)、著力部位以及力的作用方向。這些為人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
人體力量分為手部力量、腳部力量、背部力量和頸部力量。8.1人體活動(dòng)力量與耐力人體活動(dòng)的最基本特征有三個(gè):力量、耐力和能量代謝,三者聯(lián)系密切。2021/6/273
1、手部力量
(1)握力握力的大小反映手的用力大小,常用握力大小的測(cè)量來(lái)挑選操作者或?qū)Σ僮髡叩挠昧顩r加以評(píng)定。握力大小平均值見(jiàn)表1。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖1自行車(chē)的剎車(chē)2021/6/2748.1人體活動(dòng)力量與耐力閘把施閘力/N相對(duì)握力/%減速度說(shuō)明60100.1g控制下坡速度350700.6g全剎車(chē)5001000.8g緊急全剎車(chē)
注:g=9.8m/s22021/6/275(2)手的操縱力坐姿手操縱力規(guī)律:右手力量大于左手;拉力大于推力;向下的力略大于向上的力;向內(nèi)的力略大于向外的力。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖2坐姿工作時(shí)不同角度的臂力測(cè)定2021/6/276立姿手操縱力規(guī)律:手臂的最大拉力產(chǎn)生在肩的下方180°的方位上,手臂的最大推力則產(chǎn)生在肩的上方0°方向上。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖3立姿操縱時(shí)手的拉力與推力
a、最大拉力b、最大推力2021/6/2778.1人體活動(dòng)力量與耐力圖4立姿彎臂時(shí)的力量分布
2021/6/278臥姿手操縱力
下圖不同肘角伸臂的臂力測(cè)定及最大臂力值如表1。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖5臥姿時(shí)不同肘角伸臂的臂力測(cè)定2021/6/279常見(jiàn)手部操縱動(dòng)作及其力量極限8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖6常見(jiàn)手部操作動(dòng)作及其力量極限推薦值(單位9.8N)2021/6/27102、腳部力量一般坐姿時(shí),右腳最大蹬力平均可達(dá)2568N,左腳為2362N;膝部伸展角度在130~150°或160~180°之間時(shí),腳蹬力最大。腳力控制器的操縱力最大不應(yīng)超過(guò)264N。操作頻繁的作業(yè)應(yīng)考慮雙腳交叉作業(yè)。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖7蹬力較大的腳操縱器作業(yè)2021/6/27118.1人體活動(dòng)力量與耐力圖8坐姿的蹬力及在各個(gè)角度時(shí)的壓力比值2021/6/2712二、人體活動(dòng)的耐力
耐力是人體能夠較長(zhǎng)時(shí)間保持特定工作水平的能力。人體力量與持續(xù)時(shí)間之間存在一種非線(xiàn)性的反比關(guān)系。8.1人體活動(dòng)力量與耐力圖9肌肉力量與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系2021/6/2713一、體力工作負(fù)荷定義
體力工作負(fù)荷是人體單位時(shí)間內(nèi)承受的體力工作量的大小。對(duì)操作者的體力工作負(fù)荷的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定,既能保證工作量,又能防止超負(fù)荷工作,是人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)。
8.2體力工作負(fù)荷及其測(cè)定2021/6/2714二、體力工作負(fù)荷的測(cè)定1、生理變化測(cè)定通過(guò)測(cè)定吸氧量、肺通氣量、心率、血壓和肌電圖等生理變化來(lái)測(cè)定體力工作負(fù)荷。2、生化變化測(cè)定通過(guò)測(cè)定人體內(nèi)乳酸和糖原的變化來(lái)測(cè)定。3、主觀(guān)感受測(cè)定通過(guò)自認(rèn)勞累分級(jí)量表(RPE)進(jìn)行評(píng)價(jià)。8.2體力工作負(fù)荷及其測(cè)定67891011121314151617181920非常非常輕非常輕比較輕有點(diǎn)重重非常重非常非常重2021/6/2715一、能量代謝基礎(chǔ)代謝-人在基礎(chǔ)條件下(清醒、靜臥、空腹、室溫20°)所必須的能量代謝?;A(chǔ)代謝率是以單位時(shí)間、單位體表面積消耗的能量來(lái)表示B,KJ/(m2.h)?;A(chǔ)代謝的計(jì)算公式基礎(chǔ)代謝量=基礎(chǔ)代謝率平均值(B)×體表面積(S)×持續(xù)時(shí)間(t)=BSt其中:體表面積(m2
)S=0.0061×身高(cm)+0.0128×體重(kg)-0.15298.3能量消耗及氧耗2021/6/2716安靜代謝-作業(yè)或勞動(dòng)前,僅僅為了保持身體各部分的平衡及某一姿勢(shì)條件下的能量代謝。安靜代謝率記為R,R=1.2B。安靜代謝量=1.2BSt能量代謝量-人體作業(yè)或運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的總能量,它與勞動(dòng)強(qiáng)度直接有關(guān)。能量代謝量=安靜代謝量+作業(yè)代謝量
8.3能量消耗及氧耗2021/6/2717二、能量代謝率
1、相對(duì)能量代謝率RMR
“相對(duì)代謝率”來(lái)消除個(gè)體間的差異,記為RMRRMR=作業(yè)代謝率/基礎(chǔ)代謝率=(能量代謝率-安靜代謝率)/基礎(chǔ)代謝率用RMR衡量勞動(dòng)強(qiáng)度比較準(zhǔn)確。能量代謝率=安靜代謝率+作業(yè)代謝率=1.2×基礎(chǔ)代謝率+RMR×基礎(chǔ)代謝率=基礎(chǔ)代謝率×(1.2+RMR)
M=(RMR+1.2)B
2、相對(duì)能量代謝率資料如表8.3能量消耗及氧耗2021/6/2718三、氧耗(1)氧債及其補(bǔ)償人體作業(yè)開(kāi)始時(shí),呼吸和循環(huán)系統(tǒng)不能馬上工作,肌肉處于缺氧狀態(tài)。這種氧需與供氧之差為氧債。8.3能量消耗及氧耗圖10氧債及其補(bǔ)償b)氧需超過(guò)氧上限a)氧需小于氧上限2021/6/2719(2)氧耗量的測(cè)定與計(jì)算人體的能耗與氧耗成正比??梢詮娜梭w消耗的氧量上反映能量代謝。
“相對(duì)代謝率”
RMR可以通過(guò)氧耗計(jì)算:
RMR=(作業(yè)耗氧量-安靜耗氧量)/基礎(chǔ)代謝耗氧量作業(yè)時(shí)耗氧量可以在作業(yè)中直接測(cè)定。通過(guò)呼出的氣體的化學(xué)成分分析?;A(chǔ)代謝耗氧量可以通過(guò)體重、身高計(jì)算的體表面積查表8-7得。8.3能量消耗及氧耗2021/6/2720一、勞動(dòng)強(qiáng)度
勞動(dòng)強(qiáng)度:作業(yè)者在生產(chǎn)過(guò)程中體力消耗及緊張程度。強(qiáng)度不同,能量消耗不同。用能量消耗(相對(duì)代謝率)或勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)作為勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)的指標(biāo)。二、國(guó)外的勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)
國(guó)外常用標(biāo)準(zhǔn)以能量消耗(相對(duì)代謝率)為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。以相對(duì)代謝率為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),典型代表是日本能率協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。
8.4勞動(dòng)強(qiáng)度2021/6/2721日本勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)工種示例油漆工、車(chē)工木工電焊工勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)1、手指作業(yè),精神作業(yè)2、坐位姿勢(shì)多變,立位重心不移動(dòng)3、疲勞屬于精神或姿勢(shì)方面電話(huà)交換員修理儀表制圖極輕勞動(dòng)RMR0~1.0作業(yè)特點(diǎn)輕勞動(dòng)1.0~2.01、手指作業(yè)為主的上肢作業(yè)2、以一定速度長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)3、局部產(chǎn)生疲勞司機(jī)修理器具打字員中勞動(dòng)2.0~4.01、幾乎立位,身體水平移動(dòng)2、上肢作業(yè)用力3、可持續(xù)幾小時(shí)重勞動(dòng)4.0~7.01、全身作業(yè)為主,全身用力2、全身疲勞,10~20min想休息冶煉工、煉鋼土建工極重勞動(dòng)7.0以上1、短時(shí)間全身用強(qiáng)力快速作業(yè)2、呼吸困難,2~5min想休息伐木工大錘工8.4勞動(dòng)強(qiáng)度2021/6/27228.4勞動(dòng)強(qiáng)度以氧耗量、心率等為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),典型代表是國(guó)際勞工局1983劃分的標(biāo)準(zhǔn)。勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)很輕~0.5中等0.5~1.01.0~1.51.5~2.52.0~2.5輕重很重極重2.5~耗氧量/(L/min)~10.510.5~20.920.9~31.431.4~41.941.9~52.3能量消耗(kJ/min)52.3~75~100100~125125~150150~175175~心率/(次/min)37.5~3838~38.538.5~39直腸溫度(℃)39~200~400400~600600~800排汗率(ml/h)800~2021/6/2723三、我國(guó)的勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)
1997年,我國(guó)制定按勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)劃分的《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)(GB3869-1997)》,該標(biāo)準(zhǔn)以勞動(dòng)時(shí)間率和工作日平均能量代謝為標(biāo)準(zhǔn)制定。
勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算公式I=T×M×S×W×10I:勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)T:勞動(dòng)時(shí)間率=工作日內(nèi)凈作業(yè)時(shí)間/工作日總工時(shí)M:8小時(shí)工作日平均能量代謝率(KJ/min.m2)
S:性別系數(shù),男性為1,女性為1.3
W:體力勞動(dòng)方式(搬1,扛0.4,推/拉0.05)8.4勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞2021/6/2724平均能量代謝率M將各工種一個(gè)工作日內(nèi)的各種活動(dòng)和休息加以歸類(lèi),求出各項(xiàng)活動(dòng)與休息時(shí)的能量代謝率,分別乘以相應(yīng)的累計(jì)時(shí)間,得出總的能量消耗值,在除以工作日總工時(shí),即得出工作日平均能量代謝率。勞動(dòng)強(qiáng)度級(jí)別勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)Ⅰ≤15ⅡⅢⅣ15~2020~25
≥25對(duì)應(yīng)勞動(dòng)輕勞動(dòng)中勞動(dòng)重勞動(dòng)極重勞動(dòng)8.4勞動(dòng)強(qiáng)度與疲勞2021/6/2725四、最大能量消耗界限人體的最佳工作負(fù)荷:在正常情況下,人體工作8h不產(chǎn)生過(guò)度疲勞的最大工作負(fù)荷。最佳工作負(fù)荷一般以能量消耗界限20.93KJ/min、心率界限(110~115次/min)和吸氧量為最大攝氧量的百分?jǐn)?shù)33%。我國(guó)的能量消耗界限,一個(gè)工作日(8h)的總能量消耗應(yīng)為
5860.4~6697.6kJ,最多不能超過(guò)8372kJ。德國(guó)學(xué)者E.A米勒:一般人可以連續(xù)勞動(dòng)480分鐘,中間不休息的最大能量消耗界限是16.8KJ/min,稱(chēng)為耐力水平,如果作業(yè)時(shí)的能量消耗超出此界限,就要用肌體的能量?jī)?chǔ)備。作業(yè)后也必須通過(guò)休息來(lái)補(bǔ)充能量?jī)?chǔ)備。8.4勞動(dòng)強(qiáng)度2021/6/2726一、體力疲勞
1、定義
操作者在進(jìn)行體力作業(yè)過(guò)程中,出現(xiàn)勞動(dòng)機(jī)能衰退,作業(yè)能力下降,并伴有疲倦感等自覺(jué)癥狀的現(xiàn)象。
2、特點(diǎn)
疲勞不僅是生理反應(yīng),而且還包括大量的心理因素、環(huán)境因素等;心理上的某種不適應(yīng)或不滿(mǎn)會(huì)提前加速疲勞的出現(xiàn)。
3、分類(lèi)
局部疲勞和全身疲勞。8.5體力疲勞及其消除2021/6/2727二、疲勞的產(chǎn)生1、工作過(guò)程的四個(gè)階段工作適應(yīng)期最佳工作期疲勞期疲勞過(guò)度積累期8.5體力疲勞及其消除2021/6/27282、疲勞產(chǎn)生的原因8.5體力疲勞及其消除圖11疲勞積累容器模型2021/6/2729三、疲勞產(chǎn)生的機(jī)理物質(zhì)積累理論肌肉疲勞主要是肌肉中的ATP、CP含量下降,糖元分解成乳酸,并大量積累在肌肉和血液中,使人的體力衰竭。中樞變化理論作業(yè)過(guò)程中,除了ATP、CP濃度和肌糖元含量下降,伴隨血糖的降低,抑制了大腦活動(dòng)水平,引起大腦興奮性降低。8.5體力疲勞及其消除2021/6/2730四、疲勞測(cè)定方法測(cè)量疲勞的目的是研究疲勞與勞動(dòng)產(chǎn)值之間的關(guān)系,測(cè)定人體對(duì)不同緊張水平的反應(yīng),以滿(mǎn)足發(fā)展生產(chǎn)和改善勞動(dòng)條件的需要。1、生化法(檢查作業(yè)者的體內(nèi)乳酸、蛋白質(zhì)、血糖的成分)2、工作業(yè)績(jī)測(cè)定(觀(guān)察產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量)8.5體力疲勞及其消除2021/6/27318.5體力疲勞及其消除3、生理心理測(cè)試法(1)反應(yīng)時(shí)測(cè)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)測(cè)驗(yàn)是一種時(shí)間測(cè)量值,指刺激與反應(yīng)之間的時(shí)間距離,由簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)測(cè)量(單一刺激),復(fù)雜反應(yīng)時(shí)。
圖12反映時(shí)測(cè)定儀2021/6/2732(2)心率值測(cè)定法(作業(yè)時(shí)的平均心率;作業(yè)時(shí)的最高心率;作業(yè)結(jié)束到心率恢復(fù)為安靜時(shí)止的恢復(fù)時(shí)間。)(3)勾銷(xiāo)符號(hào)數(shù)目測(cè)定法(4)膝腱反射機(jī)能測(cè)定法(5)閃光融合值測(cè)定法4、疲勞癥狀調(diào)查法該法通過(guò)對(duì)作業(yè)者本人的主觀(guān)感受即自覺(jué)癥狀的調(diào)查統(tǒng)計(jì),來(lái)判斷作業(yè)疲勞程度,見(jiàn)表8-15。8.5體力疲勞及其消除2021/6/2733五、疲勞的一般規(guī)律疲勞可以通過(guò)休息恢復(fù)疲勞有累積效應(yīng)疲勞程度與生理周期有關(guān)(生理周期機(jī)能下降時(shí),人容易疲勞)人對(duì)疲勞有一定的適應(yīng)能力8.5體力疲勞及其消除2021/6/2734六、降低疲勞的途徑1、改善工作條件(1)合理設(shè)計(jì)工作環(huán)境照明、色彩、噪聲、振動(dòng)、微氣候的改善。(2)改進(jìn)設(shè)備和工具,提高自動(dòng)化程度(3)改進(jìn)工作方法采取合適的工作姿勢(shì)采用經(jīng)濟(jì)作業(yè)速度選擇最佳的作業(yè)方法(搬運(yùn)方法和操作的合理化)8.5體力疲勞及其消除2021/6/27352、合理確定休息時(shí)間和休息方式8.5體力疲勞及其消除圖13不同休息制度對(duì)工效的影響2021/6/2736(1)休息時(shí)間的確定
德國(guó)學(xué)者E.A米勒:一般人可以連續(xù)勞動(dòng)480分鐘,中間不休息的最大能量消耗界限是16.75KJ/min,如果作業(yè)時(shí)的能量消耗超出此界限,就要用肌體的能量?jī)?chǔ)備。作業(yè)后也必須通過(guò)休息來(lái)補(bǔ)充能量?jī)?chǔ)備。米勒的標(biāo)準(zhǔn)能量?jī)?chǔ)備為:100.47KJ,如果要避免疲勞積累,則工作加上休息時(shí)間的平均能量消耗不能超出16.8KJ/min.8.5體力疲勞及其消除2021/6/2737
按照米勒的標(biāo)準(zhǔn)能量?jī)?chǔ)備100.47KJ來(lái)計(jì)算勞動(dòng)時(shí)間:
T=T勞+T休休息率:Tr=T休/T勞實(shí)際勞動(dòng)率:Tw=T勞/T一個(gè)周期內(nèi),實(shí)際勞動(dòng)時(shí)間為100.47kJ能量?jī)?chǔ)備耗盡的時(shí)間,所以:T勞=100.47/(M-16.75)M為作業(yè)時(shí)實(shí)際的能耗量。8.5體力疲勞及其消除由總的能量消耗滿(mǎn)足平均能量消耗不超過(guò)16.75kJ/min,T勞M=(T勞+T休)×16.8T休=(M/16.75-1)T勞Tr=T休/T勞=M/16.8-1Tw=T勞/T=1/(1+T休)2021/6/2738例題能量消耗為25.1KJ/min的作業(yè),試求實(shí)際
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