7.2.5 Сила
Развиваемая человеком сила зависит от его общего физического развития, возраста и полет. При расчетах обычно ориентируются на усилия, развиваемые двадцатипятилетним мужчиной нормального физического развития.
Знание силы, с которой человек может производить снижение, важно прежде всего для определения сопротивления органов управления, которое должно быть оптимальным.
Эффективность физической работы - целесообразное расходование мышечной энергии. Как в отношении каждой машины, так и в отношении человеческого организма нужно учитывать эффективность работы (коэффициент полезного действия). Необходимо стремиться к тому, чтобы человек выполнял как можно больше работы при наименьшей затрате энергии. Эффективность физической работы можно выразить следующей формулой:
где Q - произведенная механическая работа; Е - вся расходованная энергия; Еn - энергия, расходуемая в состоянии покоя.
Этот вопрос изучали многие физиологи. Ими, например, установлены следующие значения η:
при ручном поднимании грузов - 0,08... 0,14;
при управлении вертикальным рычагом - 0,14;
при вращении вала - 0,18... 0,22 и т. д.
Как видно из приведенной выше формулы, η зависит, прежде всего, от общего количества израсходованной энергии, причем это количество, в свою очередь, зависит от ряда условий, на которые конструктор может повлиять. К ним относятся, прежде всего, рациональная организация рабочих движений, зависящих от конструкции и расположения органов управления. В связи с этим для экономного использования мышц необходимо выполнять следующие основные, закономерности эргономики:
короткие движения надо выполнять соответствующими короткими мышцами;
движения должны быть простыми и ритмичными, этим экономится и расход умственной энергии;
менее утомительны движения, совершаемые в направлении действия силы земного притяжения.
В современной практике конструирования силовых характеристик органов управления находят отражение следующие выводы, полученные в результате массовых экспериментов:
Величина усилий обратно пропорциональна продолжительности их приложения и частоте повторения.
Оператор наиболее тонко ощущает сопротивление рукоятки, когда крутящий момент составляет 7 - 40 Н·м, поэтому сопротивление возвратной пружины должно быть таким, чтобы в первый же момент производимая оператором работа составляла 7 Н·м
Максимальная сила у стоящего человека проявляется на уровне плеча, а у сидящего - на уровне локтя, причем угол в сгибе локтя 90°. При таком положении руки усилие «от себя» больше, чем «на себя», и равно 60 кг, однако применение максимальных усилий может быть только кратковременным, в случае крайней необходимости.
4. Органы управления, требующие более частых включений и больших усилий, целесообразно располагать на правой стороне пультов, так как правая рука примерно на 10% сильнее левой и способна производить усилия на 40 - 50 Н больше, чем левая. Тем не менее, при проектировании однотипных органов управления усилия для правой и левой рук вдует делать оптимальными и равными.