Расчет прочностных характеристик конструкции КП

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление пользователя компьютера. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Рисунок 3.1 - Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости:

а - зона максимальной досягаемости; б - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке в - зона легкой досягаемости ладони; г - оптимальное пространство для грубой ручной работы; д - оптимальнoе пространство для тонкой ручной работы.

В соответствии с рисунком 3.1 оптимальным является следующее размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости рук:

дисплей размещается в зоне а (в центре);

клавиатура в зоне г/д;

системный блок размещается в зоне б (слева);

- принтер находится в зоне а (справа);

- документация:

литература в зоне легкой досягаемости ладони - в (слева) - и документация, необходимая при работе;

в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

При проектировании письменного стола следует учитывать следующее:

высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;

конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей, личных вещей).

Параметры рабочего места выбираются в соответствии с антропометрическими. При использовании этих данных в расчетах следует исходить из максимальных антропометрических характеристик (М+2).

При работе в положении сидя рекомендуются следующие параметры рабочего пространства:

ширина не менее 700 мм;

глубина не менее 400 мм;

высота рабочей поверхности стола над полом 700-750 мм.

Оптимальными размерами стола являются:

высота 710 мм;

длина стола 1300 мм;

ширина стола 650 мм.

Поверхность для письма должна иметь не менее 40 мм в глубину и не менее 600 мм в ширину.

Под рабочей поверхностью должно быть предусмотрено пространство для ног:

высота не менее 600 мм;

ширина не менее 500 мм;

глубина не менее 400 мм.

Важным элементом рабочего места пользователя компьютера является кресло. Оно выполняется в соответствии с ГОСТ 21.889-76. При проектировании кресла исходят из того, что при любом рабочем положении программиста его поза должна быть физиологически правильно обоснованной, т.е. положение частей тела должно быть оптимальным. Для удовлетворения требований физиологии, вытекающих из анализа положения тела человека в положении сидя, конструкция рабочего сидения должна удовлетворять следующим основным требованиям:

допускать возможность изменения положения тела, т.е. обеспечивать свободное перемещение корпуса и конечностей тела друг относительно друга;

допускать регулирование высоты в зависимости от роста работающего человека (в пределах от 400 до 550 мм);

иметь слегка вогнутую поверхность,

иметь небольшой наклон назад.

Исходя из вышесказанного, рекомендуемые параметры стола пользователя компьютера:

высота стола 710 мм;

длина стола 1300 мм;

ширина стола 650 мм;

глубина стола 400 мм.

Поверхность для письма:

в глубину 40 мм;

в ширину 600 мм.

Важным моментом является также рациональное размещение на рабочем месте документации, канцелярских принадлежностей, что должно обеспечить работающему удобную рабочую позу, наиболее экономичные движения и минимальные траектории перемещения работающего и предмета труда на данном рабочем месте.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700 мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450 мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным.

Положение экрана определяется:

- расстоянием считывания (0.60 + 0.10 м);

- углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна предусматриваться возможность регулирования экрана:

- по высоте +3 см;

- по наклону от 10 до 20 относительно вертикали;

- в левом и правом направлениях.

Зрительный комфорт подчиняется двум основным требованиям:

- четкости на экране, клавиатуре и в документах;

- освещенности и равномерности яркости между окружающими условиями и различными участками рабочего места.

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие: шея не должна быть наклонена более чем на 20 (между осью "голова-шея" и осью туловища), плечи должны быть расслаблены, локти - находиться под углом 80 - 100, а предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении. Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы - слишком низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног. В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура, чем встроенная; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры, документов и экрана, а также подставка для рук.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда. Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения. В служебных помещениях, в которых выполняется однообразная умственная работа, требующая значительного нервного напряжения и большого сосредоточения, окраска должна быть спокойных тонов - малонасыщенные оттенки холодного зеленого или голубого цветов.

При разработке оптимальных условий труда пользователя компьютера необходимо учитывать освещенность, шум и микроклимат.

3.2 Расчет освещенности

Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте программиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

недостаточность освещенности;

чрезмерная освещенность;

неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы программиста в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

обладают более высоким КПД (в 1.5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 49 м², ширина которой 7 м, высота - 7 м. При расчете используется метод светового потока.

Для определения количества светильников световой поток, падающий на поверхность определим по формуле :

, (3.1)

где F - рассчитываемый световой поток, Лм;

Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300 Лк при газоразрядных лампах;

S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 49 м²);

Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1.1-1.2, пусть Z = 1.15);

К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случае К = 1.5);

n - коэффициент использования (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Рс) и потолка (Рп)), значение коэффициентов Рс и Рп определим по таблице зависимостей коэффициентов отражения от характера поверхности: Рс=30%, Рп=50%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

, (3.2)

где S - площадь помещения, S = 49 м²;

h - расчетная высота подвеса, h = 5м;

A - ширина помещения, А = 7м;

В - длина помещения, В = 7м.

При подстановке значений получается:

Зная индекс помещения I, Рс и Рп, по таблице определяется n = 0.40

При подстановке всех значений в формулу (3.1) получается:

Лм

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых F = 4320 Лк.

шт.

При выборе осветительных приборов используются светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами. Размещаются светильники двумя рядами, по четыре в каждом ряду.

3.3 Расчет вентиляции

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Для расчета требуется определить:

Vвент - объем воздуха, необходимый для обмена;

V_пом - объем рабочего помещения.

Известны следующие размеры рабочего помещения:

длина В = 7 м;

ширина А = 7 м;

высота Н = 5 м.

Соответственно объем помещения равен:

V _{помещения} = А В H =245м³

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определяется исходя из уравнения теплового баланса:

V_вент С(t_уход - t_приход) Y = 3600 Q_избыт

Q_избыт - избыточная теплота (Вт);

С = 1000 - удельная теплоемкость воздуха (Дж/кгК);

Y = 1.2 - плотность воздуха (мг/см).

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

t_уход = t_р.м. + (Н - 2)t,

где t = 1-5 градусов - превышение t на 1м высоты помещения;

t_р.м. = 25 градусов - температура на рабочем месте;

Н = 5 м - высота помещения;

t_приход = 18 градусов.

t_уход = 25 + (5 - 2) 2 = 31

Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3,

Где Q_изб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.

Q_изб.1 = Е р,

где Е - коэффициент потерь электроэнергии на топлоотвод (Е=0.55 для освещения);

р - мощность, р = 40 Вт 15 = 600 Вт.

Q_изб.1 = 0.55 * 600=330 Вт

Q_изб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,

Q_изб.2 =m S k Q_c,

Где m - число окон, примем m = 2;

S - площадь окна, S = 2.3 * 2 = 4.6 м²;

k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления, k = 0.6;

Q_c = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.

Q_изб.2 = 4.6 * 2 * 0.6 * 127 = 701Вт

Q_изб.3 - тепловыделения людей

Q_изб.3 = n q,

где q = 80 Вт/чел.,

n - число людей, n = 7

Q_изб.3 = 7 80 = 560 Вт

Q_избыт = 330 +701 + 560 = 1591 Вт

Из уравнения теплового баланса следует:

V_вент м³

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

1) приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем, калорифер для подогрева воздуха в холодное время года и жалюзная решетка для регулирования объема поступающего воздуха;

2) круглого стального воздуховода длиной 1.5 м;

3) воздухораспределителя для подачи воздуха в помещение.

Потери давления в вентиляционной системе определяются по формуле:

,

где Н - потери давления, Па;

R - удельные потери давления на трение в воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

V - скорость воздуха, (V = 3 м/с);

р - плотность воздуха, (р = 1.2 кг/м).

Необходимый диаметр воздуховода для данной вентиляционной системы:

м

Принимаем в качестве диаметра ближайшую большую стандартную величину -0.1 м, при которой удельные потери давления на трение в воздуховоде - R=0.15 Па/м.

Местные потери возникают в железной решетке (=1.2), воздухораспределителе (=1.4) и калорифере (=2.2). Отсюда, суммарный коэффициент местных потерь в системе:

= 1.2 +1.4 + 2.2 = 4.8

Тогда

Па

С учетом 10 %-го запаса:

Н = 110% * 26.28 = 28.76 Па

V_вент = 110% *440 = 484 м/ч

По каталогу выбираем вентилятор осевой серии МЦ2: расход воздуха-500, давление - 20 Па, КПД - 65%, скорость вращения - 460 об/мин, диаметр колеса - 200 мм, мощность электродвигателя - 0.020 кВт.

34 Нормирование шума

Установлено, что шум ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума на человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный продолжительный шум может стать причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем.

Согласно ГОСТ 12.1.003-88 ("Шум. Общие требования безопасности") характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются среднеквадратичные уровни давлений в октавных полосах частот со среднегеометрическими стандартными частотами: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. В этом ГОСТе указаны значения предельно допустимых уровней шума на рабочих местах предприятий. Для помещении конструкторских бюро, расчетчиков и программистов уровни шума не должны превышать соответственно: 71, 61, 54, 49, 45, 42, 40, 38 дБ. Эта совокупность восьми нормативных уровней звукового давления называется предельным спектром.

Строительно-акустические методы защиты от шума предусмотрены строительными нормами и правилами (СНиП-II-12-77). это:

звукоизоляция ограждающих конструкции, уплотнение по периметру притворов окон и дверей;

звукопоглощающие конструкции и экраны;

глушители шума, звукопоглощающие облицовки.

На рабочем месте пользователя компьютера источниками шума, как правило, являются технические средства, как компьютер, принтер, вентиляционное оборудование, а также внешний шум. Они издают довольно незначительный шум, поэтому в помещении достаточно использовать звукопоглощение. Уменьшение шума, проникающего в помещение извне, достигается уплотнением по периметру притворов окон и дверей. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Звукопоглощение является достаточно эффективным мероприятием по уменьшению шума. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: фибролитовые плиты, стекловолокно, минеральная вата, полиуретановый поропласт, пористый поливинилхлорид и др. К звукопоглощающим материалам относятся лишь те, коэффициент звукопоглощения которых не ниже 0.2.

Звукопоглощающие облицовки из указанных материалов (например, маты из супертонкого стекловолокна с оболочкой из стеклоткани нужно разместить на потолке и верхних частях стен). Максимальное звукопоглощение будет достигнуто при облицовке не менее 60% общей площади ограждающих поверхностей помещения.

35 Выводы по разделу

В этой части дипломной работы были изложены требования к рабочему месту пользователя компьютера. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, были указаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, а также проведен выбор системы и расчет оптимального освещения производственного помещения, а также расчет вентиляции. Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места пользователь компьютера, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном, так и в качественном отношениях производительность труда программиста, что в свою очередь будет способствовать быстрейшей разработке и последующему внедрению новой технологии производства.

Размещено на Allbest.ru

...