10. Pomiar sił
Transkrypt
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