10. Pomiar sił

Ćwiczenie 5.II_217
Temat: Pomiary sił przy pchaniu, ciągnięciu oraz odkręcaniu i dokręcaniu
Przedmiot
Pomiar i ocena sił oddziaływania przy pchaniu i ciągnięciu przez człowieka w zależności od wysokości
punktu położenia chwytu oraz pomiar maksymalnych momentów obrotowych podczas odkręcania
opakowań.
Zastosowanie
Ćwiczenie ma na celu prezentację zróżnicowania maksymalnych sił jakie człowiek może wkładać w
wykonywanie ręcznych prac transportowych, ze szczególnym uwzględnieniem pchania i ciągnięcia
elementów (np. wózków ręcznych). Siły te zależą między innymi od cech antropometrycznych
pracownika i wysokości chwytu pchanego lub ciągniętego elementu.
W normalizacji międzynarodowej ISO 11228-2 wskazano dopuszczalne wartości sił, jakie pracownik
może wkładać w prace podczas pchania i ciągnięcia. Siły te zostały określone w zależności od kąta,
jaki tworzy prosta przechodząca przez punkt chwytu i ramię do linii poziomej. Badania zostaną
wykonane za pomocą dynamometru AXIS FB2k oraz specjalnego uchwytu umożliwiającego zmianę
punktu chwytu w zakresie wysokości od 0,15 do 2,05 m od płaszczyzny stania.
Drugim etapem badań jest analiza maksymalnych momentów sił z jakimi trzeba oddziaływać na
zamknięcie opakowań. Badanie może być realizowane w dwóch wariantach:
1. Wariant I:
a. Badaniu podlegają opakowania i momenty sił potrzebne do ich otwarcia;
b. Wynikiem badania są analizy możliwości otwarcia opakowań przez różne grupy
użytkowników;
c. Zmierzone wartości porównujemy z wynikami prezentującymi maksymalne momenty
sił dla wybranych grup populacji.
2. Wariant II:
a. W urządzeniu pomiarowym AXIS FSA10 mocujemy specjalne głowice z zakończeniami
imitującymi różne rodzaje zamknięć;
b. Sprawdzamy maksymalne wartości momentów sił otrzymane przez poszczególne
osoby dla różnych rodzajów zamknięć;
c. Wybieramy typy zamknięć najkorzystniejsze dla badanych osób, dla których w
populacji otrzymano najwyższe momenty sił.
Wnioski końcowe w drugim etapie dotyczą zarówno możliwości człowieka uwzględnianych w
budowie i projektowaniu wyrobów jak i oceny przykładowych wyrobów z ich przystosowaniem do
użytkowników.
Podstawowe pojęcia
−
−
−
−
−
−
−
masa rekomendowana
masa obliczeniowa
MHT
AHT
rodzaje chwytów ręki
power grip
pinch grip
© Opracował: G. Dahlke; Kopiowanie dla celów dydaktycznych wskazane i mile widziane
−
−
−
−
−
−
motoryka mięśni
praca statyczna
praca dynamiczna
budowa mięśni
naciski powierzchniowe na rękę
stopnie swobody ręki i kończyny
górnej
Aparatura i pomoce dydaktyczne



Stanowisko do pomiaru sił wyposażone między innymi w siłomierze: FB2k oraz FSA10 firmy
AXIS; belka z przesuwnym uchwytem do zamocowania uchwytu i dynamometru;
Komputer z aplikacją do odczytu wyników z siłomierzy: FB2k oraz FSA10 firmy AXIS;
Karta wyników pomiarów;
Pomoce i umiejętności zabezpieczone przez studenta




normy lub ich opracowania,
znajomość procedur pomiarowych,
umiejętność wyjaśnienia podstawowych pojęć z tabeli powyżej,
znajomość zasad pomiaru sił za pomocą dynamometru.
Przebieg i wykonanie ćwiczenia
1. Zapoznaj się z działaniem siłomierzy. Przeczytaj instrukcję obsługi mierników FB2k oraz FSA10
(strona internetowa: www.axis.pl/dokumentacja.html);
2. Przed rozpoczęciem pomiarów prowadzący zajęcia włącza zasilanie mierników FB2k oraz
FSA10 i sprawdza ich sprawność, włącza również komputer na stanowisku badawczym.
Prowadzący zajęcia przekazuje aparaturę grupie ćwiczeniowej, która zna zasady działania i
odczytu wyników;
3. Uruchom i zapoznaj się z aplikacją komputerową do odczytu wyników – AXIS FM;
4. Pomiary:
a. Część I: Wyznaczanie maksymalnych sił podczas pchania i ciągnięcia
a. Ustawić uchwyt w położenie krańcowe (wysokości od 0,15 do 2,05 m od
płaszczyzny stania), blokując uchwyt w otworze pionowej belki mocującej (w
belce zamocowanej na ścianie znajdują się otwory w których należy
zablokować uchwyt pomiarowy zarówno podczas pchania, jak i ciągnięcia –
odległości pomiędzy otworami wyznaczającymi kolejne położenia uchwytu
pomiarowego wynoszą około 15 cm);UWAGA! Uchwyt należy przesuwać w
rękawicach ochronnych; Ćwiczenia nie powinny wykonywać osoby, które
mają dolegliwości kręgosłupa (szczególnie w odcinku lędźwiowym);
b. Sprawdź poprawność działania i komunikację siłomierza AXIS FB2k oraz
programu AXIS FM na komputerze;
c. Osoba badana chwyta jedną ręką uchwyt dynamometru i utrzymując tułów
wyprostowany lub pochylony / odchylony pod kątem do 20° (w pozycji
stojącej lub kucznej – w zależności od położenia uchwytu), ciągnie za
rękojeść dynamometru, a następnie ją pcha z maksymalną siłą przez czas
potrzebny do zapisania siły w pamięci urządzenia.
d. Pomiary powtórzyć dla wszystkich wysokości oznaczonych otworami na
pionowej belce mocującej dynamometr dla lewej i prawej kończyny.
e. Dla badanej osoby zidentyfikować następujące parametry:
© Opracował: G. Dahlke; Kopiowanie dla celów dydaktycznych wskazane i mile widziane
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
wiek,
płeć,
aktywność fizyczna (uprawianie sportu),
miejsce zamieszkania,
ręczność,
wysokość punktu akromion w pozycji stojącej,
zasięg chwytny górny w pozycji stojącej,
zasięg chwytny dolny w pozycji stojącej,
wysokość łokciowa w pozycji stojącej,
kąt pochylenia tułowia (pomiary w pozycji wyprostowanej; pomiary
przy pochyleniu tułowia do 20 stopni; pomiary przy pochyleniu
tułowia od 20 do 60 stopni) (pomiary takie wykonywane będą w
granicach zasięgu górnego i dolnego badanej osoby; konieczne jest
także zróżnicowanie odległości od punktu chwytu – kąta
podniesienia ramienia i kąta między przedramieniem i ramieniem).
f. Po pomiarze maksymalnych sił przy pchaniu na wysokościach od 0,15 do 2,05
m od płaszczyzny stania (co 15 cm) oraz przy ciągnięciu na wysokościach od
0,15 do 2,05 m od płaszczyzny stania (co 15 cm), zapisać wyniki z programu
AXIS FM w karcie wyników pomiarów dla każdego badanego.
g. Zapisać wartości zidentyfikowane w programie w arkuszu kalkulacyjnym MS
EXCEL.
h. Sporządzić wykresy zależności sił od wysokości dla pchania i ciągnięcia.
b. Część II: Wyznaczanie maksymalnych momentów sił podczas odkręcania opakowań:
a. Wariant I:
− Zamocuj badane opakowanie w stoliku siłomierza FSA10 zgodnie z
instrukcją urządzenia;
− Sprawdź poprawność działania i komunikację siłomierza AXIS FSA10
oraz programu AXIS FM na komputerze;
− Badany chwyta dowolną ręką zamknięcie opakowania i odkręca je
(wg wcześniej ustalonego kierunku zależnego od rodzaju gwintu);
− Odczytać wartość momentu siły z programu AXIS FM;
− Zapisać wartości zidentyfikowane
kalkulacyjnym MS EXCEL;
− Badanie powtórzyć dla
prowadzącego zajęcia;
w
programie
opakowań
w
udostępnionych
arkuszu
przez
− Zapisać wyniki na karcie wyników pomiarów;
− Sporządzić wykresy zależności sił od rodzaju (średnicy, kształtu i
wysokości) zamknięć i porównać wyniki z danymi dotyczącymi
możliwości siłowych różnych grup populacji.
b. Wariant II:
− Zamocuj badaną głowicę z wybranym rodzajem zamknięcia
opakowania w stoliku siłomierza FSA10 zgodnie z instrukcją
urządzenia;
− Sprawdź poprawność działania i komunikację siłomierza AXIS FSA10
oraz programu AXIS FM na komputerze;
© Opracował: G. Dahlke; Kopiowanie dla celów dydaktycznych wskazane i mile widziane
− Badany chwyta dowolną ręką zamknięcie opakowania i odkręca je z
maksymalną siłą w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek
zegara;
− Odczytać wartość momentu siły z programu AXIS FM;
− Zapisać wartości zidentyfikowane
kalkulacyjnym MS EXCEL;
w
programie
− Badanie
powtórzyć
dla
kształtów
zamknięć
udostępnionych przez prowadzącego zajęcia;
w
arkuszu
opakowań
− Zapisać wyniki na karcie wyników pomiarów;
− Sporządzić wykresy zależności sił od rodzaju (średnicy, kształtu i
wysokości) zamknięć.
Opracowanie wyników
1. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisz w tabeli w sprawozdaniu;
2. Dokonaj oceny wyników;
3. Porównaj wyniki poszczególnych badanych na wykresach.

wykresy zależności sił od wysokości dla pchania i ciągnięcia;

wykresy zależności sił od rodzaju (średnicy, kształtu i wysokości) zamknięć (porównać wyniki z
danymi dotyczącymi możliwości siłowych różnych grup populacji).
4. Zapisz wnioski i uwagi.
Horst W. M., Horst N., Ergonomia z elementami bezpieczeństwa i ochrony zdrowia w pracy. Zasady i
wymagania związane z indywidualnymi cechami człowieka, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej,
2011
Dz.U. nr 62 z 1996 r., poz. 287 - Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 28 maja 1996
r. w sprawie rodzajów prac wymagających szczególnej sprawności psychofizycznej.
Dz. U. nr 26 z 2000 r., pozycja 313 (zmiana w 2009 r.) - Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki
Społecznej z dnia 14 marca 2000 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy ręcznych pracach
transportowych.
PN-EN 1005+A1 Bezpieczeństwo maszyn - Możliwości fizyczne człowieka: Część 3: Zalecane wartości
graniczne sił przy obsłudze maszyn (2009 r.);
ISO 11228 Ergonomics — Manual handling: Part 1: Lifting and carrying (2003 r.); Part 2: Pushing and
pulling (2007 r.);
© Opracował: G. Dahlke; Kopiowanie dla celów dydaktycznych wskazane i mile widziane
Tabela wyników pomiarów
Imię
Nazwisko
Wiek w latach:
Ręczność (zakreśl właściwe):
Wysokość punktu
akromion w pozycji
stojącej w cm:
Aktywność fizyczne w
skali od 1 do 7 (wg PAR –
załącznik Z10, tom II)
Zasięg chwytny górny w
pozycji stojącej w cm:
Zasięg chwytny dolny w
pozycji stojące w cm:
Maksymalna siła w [N]
Maksymalna siła w [N]
Podczas pchania
Podczas ciągnięcia
Praworęczny / leworęczny
Wysokość łokciowa w pozycji stojącej w cm:
L.p.
Wysokość ustawienia głowicy pomiarowej
w [cm]
1
15
2
30
3
45
4
60
5
75
6
90
7
105
8
115
9
130
10
145
11
160
12
175
13
190
14
205
© Opracował: G. Dahlke; Kopiowanie dla celów dydaktycznych wskazane i mile widziane