Эргономические основы проектирования мебели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эргономические основы проектирования мебели

1. Структура эргономических требований

Удобство пользования мебелью в значительной мере определяется тем, насколько при проектировании учтены индивидуальные особенности строения человеческого тела, его размеры, функциональные связи в системе "человек -- мебель -- среда". Эти связи многообразны и проявляются в организации необходимого человеку пространства, в удобном размещении и хранении предметов, пользовании различными изделиями в процессе труда и отдыха, обеспечении оптимального положения тела человека, минимального вредного воздействия и т. д.

Основой для размерообразования изделий и организации интерьера, установления связей типа "человек -- изделие -- среда" служат положения и требования эргономики.

Эргономика (_{ох г}р_еч_ ergon -- работа и nomos -- закон) -- научная дисциплина, которая изучает функциональные возможности человека в трудовых процессах, выявляет закономерности создания оптимальных условий для высокопроизводительного труда и обеспечения необходимых человеку удобств.

Эргономические требования к проектируемым объектам представляют собой комплекс взаимосвязанных антропометрических, физиологических, психофизиологических, психологических, социально-психологических и гигиенических требований, направленных на обеспечение оптимальных условий труда и отдыха человека и сохранение его здоровья. Эргономика как научная дисциплина базируется на данных различных технических наук, инженерной психологии, социологии, физиологии, психологии, антропометрии, гигиены труда и др.

Антропометрические требования обусловливают соответствие структуры, формы, размеров изделия и его элементов структуре, форме, размерам и массе человеческого тела, соответствие характера форм изделия анатомической пластике человеческого тела.

Физиологические требования призваны обеспечить соответствие изделий мебели физиологическим свойствам человека, его силовым, скоростным, биомеханическим и энергетическим возможностям.

Психофизиологические требования обусловливают соответствие мебели зрительным, слуховым и другим возможностям человека, условиям визуального комфорта и ориентирования в предметной среде.

Психологические требования предопределяют соответствие мебели психологическим особенностям человека, таким как память, восприятие, характер, темперамент, эмоции, настроение, способности и интересы и т. п.

Социально-психологические требования предполагают соответствие мебели и среды пребывания человека его характеру и степени группового взаимодействия, а также устанавливают степень опосредования межличностных отношений содержанием совместной деятельности по управлению объектом.

Гигиенические требования обусловливают соответствие мебели особенностям организма человека и включают следующие показатели: чистоту и гигиеничность материалов, допускающих влажную уборку изделий; температуростойкость материалов (от -40 до +80 °С); их антитоксичность; антистатичность; теплопроводность материалов, с которыми соприкасается человек (не более 0,4 ккал/(чм- °С); цветостойкость; отсутствие шума, скрипа и щелчков при открывании и закрывании дверей, ящиков и т. п. Гигиенические требования предполагают также оптимальные значения параметров физической среды -- микроклимата помещений, освещенности, шума, вентилируемости и т. п.

2. Антропометрические требования к изделиям мебели

Антропометрические характеристики человека служат основой при нормировании функциональных размеров всей предметно-пространственной среды. Еще в древности было замечено, что размеры человеческого тела неустойчивы, но выражали их не в абсолютных, а в относительных единицах, т. е. в пропорциях. При создании произведений искусства и архитектуры художники и зодчие стремились канонизировать такие пропорции человеческого тела, которые соответствовали их представлениям о красоте. Известный канон "золотого сечения" (в его основе лежит деление отрезка на две части, из которых большая так относится к меньшей, как их сумма к большей) был принят основным и получил широкое распространение.

В действительности в канонах не учитывалось разнообразие пропорций человеческого тела. Так, при обследовании установили, что канону Поликле-та (он гласит, что высота головы составляет 1/8 длины тела) соответствовало 18,4 % обследованных людей, а канону древних, согласно которому размах рук равен длине тела, -- 5,4 %. Таким образом, канонизация отношений и пропорций человеческого тела для современного конструирования представляет интерес лишь в историческом плане.

Измерениями человеческого тела занимается антропология (от греч. anthropos -- человек и metreo -- меряю), которая представляет собой метод изучения человека, основанный на измерении морфологических и функциональных признаков его тела. Измерения производят по характерным (антропометрическим) точкам с помощью секционных устройств и инструментов с точностью до 1 мм. Средние значения размеров определяют статистическими методами, так как их распределение подчиняется нормальному закону.

Различают классические и эргономические антропометрические признаки. Первые используют при изучении пропорций тела и конструкции, возрастной морфологии, для сравнения морфологической характеристики различных групп населения, а вторые -- при проектировании изделий и организации труда.

Ориентирами антропометрических признаков выступают антропометрические точки, линии и плоскости. Антропометрические точки фиксируются по элементам внешнего строения тела человека, а также по наиболее выступающим точкам на мягких тканях туловища, плеча, предплечья, кисти, бедра, голени и стопы. Антропометрические линии используют для фиксации точек, при этом их проводят в системе двух взаимно перпендикулярных осей -- вертикальной и горизонтальной. В основном используют горизонтальные линии, которые проходят через центры вращения основных суставов или на уровне тех ориентиров на теле человека, которые необходимы для определения конкретных размеров. Вертикальные линии на туловище -- это передняя серединная, сосковая, среднеподмышечная, задняя серединная, или позвоночная.

Пространственную ориентацию тела и его частей осуществляют в системе трех взаимно перпендикулярных осей, в соответствии с которыми различают и три основные плоскости: сагиттальную, проходящую вертикально через переднюю и заднюю серединные линии (она делит тело человека на правую и левую части); фронтальную, проходящую вертикально и являющуюся перпендикулярной по отношению к сагиттальной (она делит тело на переднюю и заднюю части); горизонтальную, проходящую параллельно линии горизонта (она делит тело на верхнюю и нижнюю части).

При определении параметров мебели и оборудования в качестве баз отсчета используют дополнительные плоскости: горизонтальную плоскость сиденья или опоры для ног -- при определении высот точек тела человека над сиденьем или полом; вертикальные плоскости, касательные к спине, к наиболее выступающим назад точкам тела, к передней или боковым поверхностям тела -- при определении поперечных и переднезадних размеров.

Эргономические антропометрические признаки делятся на статические и динамические. Статические признаки определяются при неизменном положении человека. Они включают размеры отдельных частей тела и габаритные, т. е. наибольшие размеры в разных положениях и позах человека. Эти размеры используются при проектировании мебели, определении минимальных проходов в интерьере. Их значения приведены на рис. 6.1 и 6.2, а также в табл. 6.1. Динамические антропометрические признаки -- это размеры, измеряемые при перемещении тела в пространстве. Они характеризуются угловыми и линейными перемещениями (углы вращения в суставах, угол поворота головы, линейные измерения длины руки при ее перемещении вверх, в сторону и т. д.). Эти признаки используют при определении угла поворота рукояток, педалей, определении зоны видимости и т. п.

Числовые значения антропометрических данных чаще всего представляют в виде таблиц, в которых приводятся среднее арифметическое значение признакаМ, среднее квадратичное отклонение а и значения признака, соответствующие 5-му и 95-му перцентилям.

Перцентиль -- это сотая доля объема измеренной совокупности, выраженная в процентах, которой соответствует определенное значение признака. Площадь, ограниченная кривой нормального распределения значений признака, делится на 100равных частей, или перцентилей, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Так, 5-й перцентиль ограничивает слева на кривой нормального распределения 5% численности людей с наименьшими значениями признака, 95-й -- 5% справа, а 50-й соответствует среднему арифметическому значению признака М.

Систему перцентилей используют для определения необходимых границ интервалов, минимальных и максимальных значений антропометрических признаков. Зная Ми а, можно установить значения признака, которые соответствуют значениям его заданного интервала (табл. 6.2).

При проектировании изделий, оборудования, организации интерьеров и рабочих мест необходимо помнить, что удобство их эксплуатации должно обеспечиваться для 90% работающих или отдыхающих. Поэтому в практике проектирования чаще используют значения антропометрических признаков, соответствующие 5-му и 95-му перцентилям, а также 50-му. Например, если необходимо определить высоту или ширину прохода, высоту пространства под крышкой стола (для размещения ног сидящего), то надо принимать значения соответствующих признаков, равные 95-му перцентилю, а при определении высоты сиденья -- значения, соответствующие 50-му перцентилю. В таком случае принятые габаритные размеры пространства или изделия будут удовлетворять максимальное число людей.

Антропометрические признаки определяются с учетом возрастных, половых, территориальных и других факторов, так как существенно от них зависят. Для определения размеров элементов и изделий детской мебели пользуются антропометрическими признаками, сгруппированными по ростовым группам.

Таблица 6.1. АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ РУССКИХ МУЖЧИН И ЖЕНЩИН (ВОЗРАСТ 18-21 ГОД)

Таблица 6.2. ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ

Точность учета антропометрических признаков зависит от их эргономической значимости и величины порогов мышечно-суставной чувствительности человека. В ряде случаев размеры изделия или его отдельных элементов должны приниматься с учетом индивидуальных антропометрических данных человека. Это относится к обуви, рабочим сиденьям и т. д. Например, при массовом производстве сидений их конструкция должна предусматривать возможность регулирования основных размеров сиденья, чтобы каждый человек смог "подогнать" их для себя.

Пороги мышечно-суставной чувствительности человека определяются изменениями линейных, угловых и других эргономических размеров изделия, которые человек ощущает. Так, он легко различает изменения высоты сиденья, рабочей поверхности, подставки для ног на 8--10 мм и угловых размеров на Г. Следовательно, эти и аналогичные показатели могут быть пределами допустимых отклонений от оптимальных параметров.

При использовании числовых значений антропометрических признаков, приведенных в табл. 6.1, необходимо иметь в виду, что они даны для обнаженного тела. Поправки на одежду и обувь приведены в табл. 6.3.

В отдельных случаях массовое производство продукции, с одной стороны, и большие вариации антропометрических признаков потребителей этой продукции, с другой, требуют изготавливать несколько ее типоразмеров. Например, в связи с большими различиями антропометрических признаков детей и школьников мебель для них выпускается нескольких типов по размерам.

Таблица 6.3. ПОПРАВКИ НА ОДЕЖДУ И ОБУВЬ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ РАЗМЕРОВ ТЕЛА

В некоторых изделиях и параметрах интерьеров антропометрические признаки могут учитываться с относительной точностью. Однако все, что конструируется и создается, предназначено для человека, и изречение древних "Человек есть мера всех вещей" наиболее полно отражает суть современных эргономических требований.

3. Эргономические требования к изделиям для сидения и лежания

антропометрический физиологический мебель эргономический

Учет эргономических требований особенно важен при проектировании изделий, с которыми человек имеет непосредственный длительный контакт, т. е. изделий для сидения и лежания.

Преобладающим рабочим положением для многих видов профессий, а также для различных видов отдыха является положение сидя. Положение тела лежа характерно для продолжительного отдыха и в исключительных случаях допускается при работе. Для каждого из этих положений проектируется своя мебель.

В положении сидя нагрузка от верхней части тела передается на поверхность сиденья, при этом наибольшее давление приходится на ограниченную зону окружности седалищных бугров.

Когда человек не пользуется спинкой стула (кресла), на таз и поясничную область действует вращающий момент силы, противодействие которому осуществляется за счет напряжения мышц, что вызывает усталость.

При легком наклоне вперед позвоночный столб принимает форму сплошной дуги. Центр масс головы сдвигается вперед, вызывая напряжение шейных и затылочных мышц. Таз отклоняется назад, грудная клетка, плечи и голова опускаются, а тело при этом как бы подвергается "усадке". В результате легкие сдавливаются, сердце работает в ухудшенном кислородном режиме, кровообращение снижается и наступает быстрое утомление.

При вертикальном положении тела или незначительном наклоне назад с опорой на спинку и горизонтальное сиденье собственный вес верхней части тела стремится наклонить его вперед, вызывая при этом значительное напряжение мышц спины. Центр масс в этом случае находится впереди точки опоры позвоночника, несущей тяжесть. Отодвигаясь вперед по сиденью, но не отрываясь от прямой спинки, можно устранить действие силового момента от собственной массы, но в плоскости сиденья возникнет сдвигающая сила. Такое положение также неудобно, поскольку появляются все признаки "усадки" тела. При длительном сидении с опорой на прямую спинку возникают болевые ощущения в пояснице.

С целью повышения удобства мебели для сидения необходимо увеличить площадь опоры тела при естественном положении позвоночника. Наиболее благоприятно выпрямленное положение тела, при котором позвоночник и таз сохраняют такое естественное взаиморасположение, как и в положении стоя. Это достигается профилированием поверхностей сиденья и спинки.

Удобное положение тела обеспечивается при опоре туловища на спинку и отклонении его назад на такой угол, при котором центр масс верхней части тела располагается на одной вертикали с точкой опоры позвоночника (первого поясничного позвонка), т. е. в положении нулевого момента. Удобны кресла с профилированной спинкой -- с изогнутым профилем, соответствующим линии позвоночника, предложенным шведским ученым Б. Акербломом. Он также установил, что горизонтальное сиденье несовместимо с формой бедра, расширяющегося от колена к тазобедренному суставу, так как при этом создается избыточное давление в области таза.

При отклонении туловища назад голова обычно сохраняет первоначальное вертикальное положение. Для поддержания головы предлагаются опоры в виде закругления высокой изогнутой спинки. Удобны профилированные спинки с опорой для головы в виде самостоятельного элемента -- подголовника.

При отдыхе сидя иногда предпочитают положение тела с вытянутыми вперед ногами. Такое положение обеспечивают кресла с незначительным уклоном сиденья и большим углом между сиденьем и спинкой. Чем ближе поза человека к естественно вытянутой, т. е. чем больше угол между бедром и туловищем, тем меньше напряжение и биоэлектрическая активность мышц спины и лучше условия для расслабления мышц.

На рис. 6.3 показано кресло для отдыха пожилых людей. Оно имеет опору для головы, наклон спинки регулируется в широких пределах, что позволяет придавать телу положение полулежа. Кресло дополнено подставкой для ног.

С ростом наклона спинки до 45° при горизонтальном или небольшом уклоне сиденья в плоскости спинки увеличивается сдвигающая сила. Однако равновесие человека не нарушается благодаря силам трения между поверхностью кресла и одеждой. В мягкой мебели уклон сиденья частично компенсируется прогибом мягкого элемента. При большом наклоне спинки, удобном для отдыха, скольжению тела препятствует также профилированный подъем передней части сиденья. При этом собственная масса нижних конечностей обеспечивает в плоскости сиденья появление силы, направленной в сторону, противоположную скольжению. Вместе с силами трения она уменьшает действие сдвигающей силы, а при определенном уклоне сиденья и вовсе нейтрализует его, обеспечивая человеку равновесие. Смягчение передней части сиденья уменьшает давление на подколенные кровеносные сосуды и задние мышцы бедра. Подголовник для опоры головы предусматривается на уровне первого шейного позвонка.

Следует заметить, что при уклоне сиденья 16° и более с кресла труднее вставать.

Для людей с искривлением позвоночника рекомендуют стулья, обеспечивающие им удобную позу.

РИС. 6.3 Кресло для отдыха пожилых людей

Рис. 6.5 Стул типа "баланс"

Рис. 6.4 Стул для людей с искривлением позвоночника

Рис. 6.6 Трансформируемое кресло для кассира

Спинка таких стульев состоит из двух элементов и регулируется по высоте (рис. 6.4).

Группа норвежских дизайнеров в сотрудничестве с врачами разработала серию стульев под названием "баланс", в основу которых положен новый принцип сидения -- с опорой на колени. Сиденье имеет наклон вперед, а внизу расположен специальный валик для колен (рис. 6.5). Такие стулья удобны для всех видов работ, требующих свободы движения рук и туловища. Стул обеспечивает оптимальное распределение нагрузки между бедром и коленом, способствует улучшению кровообращения и дыхания и предотвращает искривление позвоночника (который сохраняет свое естественное положение).

При работе в положении сидя длительные, хотя и небольшие, нагрузки для поддержания позы вызывают рост заболеваний костно-мышечной системы. Например, у работников "сидячих" профессий заболевания позвоночника встречаются в три раза чаще, чем в среднем среди населения. Одна из важнейших причин этого -- неудовлетворительная конструкция мебели, особенно стульев и кресел, отсутствие регулируемых подставок для ног, поддержек для рук, вынужденно однообразные рабочие позы. Именно комфортабельность сиденья влияет главным образом на рациональность рабочей позы и степень утомляемости работающих. Поэтому за рубежом изготавливают специальные рабочие сиденья со многими регулируемыми параметрами, поскольку только в таком случае можно удовлетворить разнообразные потребности людей.

Оптимальными являются различные динамичные сиденья, регулируемые и обеспечивающие возможность смены поз. Изображенное на рис. 6.6 трансформируемое кресло для кассира позволяет работать в трех положениях -- сидя, полустоя, а также в положении, принимаемом при пользовании стулом типа "баланс". Возможность смены поз для кассира -- важнейшее преимущество кресла.

При проектировании рабочих мест для обеспечения эффективной работы и наименьшей утомляемости важное значение имеет взаиморасположение рабочей плоскости и сиденья. Для человека, работающего на счетной или пишущей машинке с клавиатурой, наиболее удобно такое положение, когда кисть руки находится выше уровня локтя. В оборудовании, предназначенном для письма, чтения, черчения и т. д., важное значение имеет дифференция и дистанция спинки и сиденья.

Дифференция -- разница в высоте между рабочей плоскостью и наивысшей точкой поверхности передней части сиденья. Она определяется высотой локтя над сиденьем плюс 20--150 мм (в зависимости от характера работы).

Дистанция спинки -- расстояние по горизонтали от задней кромки рабочей поверхности до спинки (при прямой спинке) или до касательной к ее поясничному выступу (при профилированной спинке). Она определяется антропометрическим признаком "спинка сиденья -- передняя поверхность туловища" плюс 20--30 мм поправка на одежду.

Дистанция сиденья -- расстояние по горизонтали от задней кромки рабочей поверхности до передней кромки сиденья. Она может быть отрицательной, нулевой и положительной. При письме предпочтительна отрицательная дистанция сиденья, а при вставании человека -- положительная. При оборудовании общественных мест превращение отрицательной дистанции в положительную обеспечивают откидыванием сиденья или части рабочей плоскости.

Удобная поза при сидении обеспечивается за счет статической и динамической работы мышц. Удержание тела в определенной позе достигается в основном благодаря статической работе мышц. Но при сидении человек больше устает от недостатка движения. Задача проектировщика заключается в создании таких условий для работы и отдыха, при которых корпус человека выпрямлен, взаиморасположение позвоночника и таза -- естественное, движение конечностей и положение основных частей тела -- в пределах оптимальных суставных углов и мышечных усилий, возможность смены позы обеспечена при минимальных усилиях.

Положение тела лежа обеспечивает устойчивое равновесие тела ввиду большой площади опоры и низкого расположения общего центра масс. В этом положении активность мышц, поддерживающих конкретную позу человека, незначительна, однако более выражена активность мышц, непосредственно соприкасающихся с опорной поверхностью.

В процессе контакта человека с функциональными элементами мебели происходит взаимодействие ее мягких элементов (технической системы) и частей тела человека (анатомо-физиологической системы). В результате в технической системе происходит деформация мягких элементов, а у человека -- изменение сосудистой, нервно-мышечной опорно-двигательной систем организма. В связи этим к изделиям мягкой мебели предъявляются особые требования, важнейшим из которых является показатель мягкости -- способность мягки элементов деформироваться под воздействием те ла человека.

Мягкость зависит от свойств и расхода материалов в функциональных элементах и воспринимается телом человека как действующее на него дав ление. Степень мягкости влияет на мышечные напряжения и условия кровообращения, состояние человека во время сна и отдыха.

Для количественной оценки мягкости принят! общая деформация элемента (в мм) под воздействием нагрузки, равной 70 даН (1 даН=10 Н), и его по датливость (мм/даН), т. е. сопротивляемость мягкого элемента в начальный период нагружения. Принятые методы определения показателей мягкости приведены в гл. 19, а классификация элементов по категориям мягкости -- в гл. 12.

Показатели мягкости необходимы для определения функциональной рациональности конструкций, оценки пригодности материалов, установления их расхода. Однако показателей податливости и деформации элемента под нагрузкой пуансона в виде жесткого диска диаметром 250 мм недостаточно для точной характеристики мягкости, так как при этом нельзя представить характер взаимодействия мягкого элемента и человека, распределения давления, т. е. весьма сложно судить с воздействии функциональных элементов на анатомо-физиологическую систему, а в результате труд но учесть человеческий фактор.

Оптимальная мягкость функциональных элементов должна быть такой, чтобы тело человек; занимало правильное положение, а нагрузка распределялась по поверхности опоры равномерно Конструкция элемента должна допускать смеет положений во время пользования им и не приводить к вынужденной позе. При чрезмерно мягком функциональном элементе происходит изгиб позвоночника, что содействует выдавливанию межпозвонковых дисков и ущемлению нервных окончаний (рис. 6.7, а). Слишком твердый функциональный элемент (рис. 6.7, б) обусловливает неестественно вытянутую позу человека и ведет к искривлению позвоночника. Наиболее удобны функциональные элементы с точечной эластичностью, т. е. прогибающиеся лишь в месте давления выступающими частями тела -- плечом, бедром и т. д. При пользовании изделиями для лежания позвоночник не искривляется, сохраняет естественное положение (рис. 6.7, в, г).

В изделиях для сидения во время их эксплуатации твердые опоры по сравнению с мягкими обеспечивают лучшую возможность изменения положения тела человека и способствуют снижению его утомляемости. Элементы повышенной мягкости без жесткой опоры для таза могут создавать условия для искривления позвоночника (рис. 6.8).

Кроме того, сидящему невозможно занять устойчивое правильное положение.

Исследования ВПКТИМа показали, что значение давления на тело человека при контакте его с функциональными элементами может служить критерием мягкости изделий для лежания. Однако из-за сложности измерительной аппаратуры давление как критерий мягкости не используют. Результаты зарубежных исследований подтверждают, что эпюры распределения давлений являются качественной характеристикой элементов сидений. На их основе проектируют сиденья для различных средств транспорта и сельхозмашин, где они являются одним из основных элементов рабочего места.

В Белорусском институте дизайна проектирование унифицированных сидений для различных сельхозмашин основывалось на эргономических исследованиях, при которых определялись изменения анатомо-физиологических систем человека в зависимости от деформации функционального элемента и давления, действующего на тело человека. Полученные параметры таких сидений вошли в соответствующие ГОСТы, а их качество не уступает зарубежным. Отработана методика данных исследований. Э. М. Розовским разработан универсальный стенд для определения мягкости функциональных элементов. На установке проведены испытания изделий мягкой мебели. Учитывая оригинальность созданной методики и оборудования, дадим их краткое описание и результаты выполненных исследований.

Характер взаимодействия исследуемых упругих элементов с телом внедрения определяют два показателя: q -- давление, которое характеризует взаимодействие функционального элемента с телом внедрения; h -- глубина внедрения тела в элемент (этот показатель характеризует мягкий элемент с точки зрения возможности изменения в нем положения тела человека). Оба показателя находятся между собой в функциональной зависимости и совместно дают точную характеристику взаимодействия тела человека и изделия.

Методика исследований по определению оптимальных параметров мягкости изделий мягкой мебели основана на проведении комплексных опытов, которые сочетают одновременно технические и физиологические исследования. Первые позволяют снимать эпюры распределения давлений q и деформаций h по поверхности функционального элемента, а вторые -- определять изменения анатомо-физиологических систем человека в зависимости от показателей мягкости этого элемента, т. е. от значений quh.

Стенд, на котором проводились испытания, позволял задавать и контролировать любые угловые и линейные параметры исследуемых изделий, определять величины деформаций мягкого элемента по всей площади с помощью телескопических указателей деформаций, а также распределение по поверхности элемента в зависимости от массы человека (с помощью датчиков давлений и регистрирующих приборов для получения эпюр давлений).

РИС. 6.7 Положение тела человека на функциональных элементах различной мягкости: а -- на чрезмерно мягких; б --на жестких; в, г -- на. эластичных

РИС. 6.8 Схема взаимодействия тела человека с сиденьем различной мягкости: a -- при эргономически правильном сидении; б -- при эргономически неправильном сидении, вызывающем искривление позвоночника

Испытания проводились с участием человека и манекена (рис. 6.9). Использование манекена было вызвано необходимостью соблюдения постоянных условий эксперимента (позы и положения центра масс испытуемого, напряжений контактирующих мышц, места контакта с исследуемым элементом), которые могут изменяться при опытах с участием человека. Опорные поверхности манекена были выполнены из стекловолокна, облицованного эластичным материалом для имитации соответствующих мышц человека. Сверху опорная поверхность была обтянута искусственной кожей. Общая масса манекена и масса отдельных его частей регулировались в пределах 60-- 100 кг.

За оптимальные значения максимального давления д_тлх, действующего на тело внедрения со стороны функционального элемента, и деформации последнего Л_тах были приняты такие, которые вызывают у испытуемых людей наименьшие изменения анатомо-физиологических систем. Последние исследовались с помощью таких методик:

1. реовазографии -- регистрации величины электрического сопротивления в зависимости от кровенаполнения сосудов нижних конечностей в области голени. Состояние кровообращения зависит от степени сдавливания кровеносных сосудов в местах контакта тела человека с подушкой сиденья и характеризует удобство последнего;

2. электромиографии -- регистрации биоэлектрической активности мышц. Биопотенциалы отводили от поясничной области; электромио-граммы оценивали по амплитуде биопотенциалов, величина которой характеризует степень возбуждения мышц, участвующих в поддержании той или иной позы. Чем удобнее функциональный элемент, тем меньше амплитуда биопотенциалов;

3. актографии -- регистрации двигательной активности испытуемого. Чем удобнее элемент, тем меньше активность человека.

Примеры эпюр давлений и деформаций опорной поверхности для сиденья, изготовленного на эластичном основании (резинотканевых лентах шириной 50 мм с шагом лент 60 мм) показаны на рис. 6.10. Основой мягкого элемента служил блок из губчатого латекса плотностью 180 кг/м³ и высотой 40 мм. Настилочным слоем являлся ватин толщиной 10 мм, облицовочным -- мебельная ткань. Блок латекса со стороны основания имел выемки, объем которых составлял 20 % от общего объема блока. При изменении конструкций и параметров сидений характер распределения давлений и деформаций мягких элементов аналогичен показанному на рис. 6.10, разница только в величине числовых значений q_max и А_тах. Результаты физиологических исследований показывают, что наиболее предпочтительными сиденьями для длительного отдыха являются те, которые при массе человека 70 даН имеют максимальную деформацию 30-- 40 мм и создают давление на тело человека 13,6-- 14,6 кПа. Эти показатели могут регулироваться конструктивными параметрами, изменением видов и свойств материалов.

При отдыхе на функциональных элементах с показателем А_тах меньше оптимального (и соответственно д_тях больше оптимального) у человека снижается приток крови по артериальным сосудам бедра в результате их сжатия, что ведет к нарушению кровообращения в нижних конечностях и вызывает быстрейшее общее утомление. При больших значениях h_тах (и соответственно малых д_тях) давление по опорной поверхности распределяется более равномерно. Но в подколенной области бедра, где мышечная система слабее чем в тазовой, происходит более интенсивное сжатие сосудов, что ведет к чувству усталости из-за ослабления циркуляции крови. Кроме того, при большой деформации элемента требуется увеличение усилий для смены позы отдыха, и это также вызывает быстрейшее утомление человека. Разработана установка для измерения критериев мягкости, принцип работы которой основан на внедрении в функциональный элемент секционного диска с последующей регистрацией глубины внедрения и величины усилий, действующих на отдельные, равные по площади секции. Создание эргономически совершенных конструкций мебели способствует обеспечению ее полноценного функционирования (за счет комфортных условий труда, меньшей утомляемости людей, снижения заболеваемости и т. д.). Социальный эффект является основным экономическим преимуществом эргономических решений. При оптимальных конструктивных решениях изделий экономический эффект достигается в производстве и за счет снижения материалоемкости, изделий.

Размещено на Allbest.ru