Человеческий фактор. Том 5 - Крёмер К.
ISBN 5-03-001817-4
Скачать (прямая ссылка):
66 Глава 3
ладонью вверх относительно длинной оси предплечья, то также важно, чтобы локоть был согнут не более чем на 90° [29]. Это создает хорошее условие для развития момента сил двуглавой мышцей руки, которая является основной вращающей наружу мышцей, так же как и сгибатель локтя. Согласно Тичауэру [29], при согнутом локте сокращение двуглавой мышцы вращает проксимальную головку локтевой кости вокруг радиуса, не создавая большой компрессионной нагрузки внутри локтевого сустава, что имеет место, когда локоть распрямлен (рис. 3.8). Очевидно, что согнутый локоть уменьшает значение силы, приложенной к сухожилию двуглавой мышцы, а также помогает мышце-супинатору и плечелучевой мышце, которые также вовлечены в супинацию предплечья. Изучая влияния локтевого*
Рис. 3.8. Направленное наружу вращение (в супинационном положении) с приложением силы предплечья и кисти лучше выполняется, если локоть согнут (а). Когда он распрямлен, двуглавая мышца плеча не устанавливается так, чтобы способствовать вращению локтевой кости, и это приводит к большим сжимающим усилиям в суставе (б) [29].
угла при операциях, требующих частых напряжений в супинационном положении, Тичауэр [29] сравнил осложнения, возникающие у двух групп работников. Среди работников, выполнявших регулярные движения предплечьем в супинационной позе с локтем, распрямленным до 130° или более, были найдены двадцать три человека, страдающие болями в локте; в то же время у работников, работающих с локтем, согнутым до 85° или менее, таких осложнений не наблюдалось.
Способность предплечья выполнять вращательные силовые движения также увеличивается при согнутом локте, как было отмечено в работе [26]. В этом исследовании пять здоровых мужчин пытались вращать вертикальную ручку, размещенную в различных положениях относительно вектора протягивания рук и положения плеча. В табл. 3.3 и на рис. 3.9 представлены средние значения полученных статических усилий. Из анализа этих данных очевидна тенденция к более низким усилиям, когда локоть распрямляется, чтобы обеспечить максимальное про-
Биомеханические аспекты проектирования рабочего места_67
Таблица 3.3. Относительное значение усилия при вращении предплечьем ? различных положениях руки, характеризуемых отношением (!) расстояния, иа которое вытягивается рука при захвате кистью, к максимально возможному расстоянию [26]
Направление усилия Плечевой угол,град 1=50%’ г=Ш г=юо%
Вращение по часовой 30 17,5 16,6 7,9
стрелке (супинация) 0 18,4 15,9 5,8
—30 15,6 13,3 4,9
—60 11,6 9,1 6,7
Вращение против часо- 30 16,9 15,0 10,9
вой стрелки (пронация) 0 17,9 15,5 10,9
—30 20,8 18,2 11,8
—60 22,8 20,1 13,7
тягивание. Этот результат был справедлив для всех четырех плечевых углов. Таким образом, с биомеханической точки зрения очевидно, что рабочие операции, включающие в себя вращение предплечьем, должны исполняться с согнутым локтем.
Когда человек пытается приложить максимальное давящее или тянущее усилие одной рукой, находясь в сидячем положении, его результирующая силовая способность очень зависит от плечевых и локтевых углов. Из-за этого взаимодействия между силовой способностью и позой рассматриваемые биомеханические модели представляются важными для понимания сложных распределений трехмерных напряжений. В развитии этого подхода была применена трехмерная силовая модель, описанная Чэффином и Андерссоном [6], для расчета усилия руки челове-ка-оператора, прикладывающего различные статические усилия в сидячем положении [9]. Некоторые обобщающие данные по расчету усилий руки у «среднего» мужчины в сидячем положении представлены на рис. 3.10. Анализ этих предсказаний еще раз показывает, каким образом следует рационализировать сложные асимметричные усилия. Вообще говоря, усилия в латеральном направлении (влево или вправо) с кистью, находящейся близко к телу, требуют вращения руки в плечевом суставе и достигают в результате гораздо меньших величин, чем усилия в сагиттальной плоскости (на себя и от себя). Эти последние виды усилий используют сгибание руки и распрямление, вовлекая более сильные двуглавые, плечевые и трехглавые мышцы руки.
Из рис. 3.10 также ясно, что, когда рука вытянута почти до предела (локоть распрямлен до конца или ограничен в разгибании), давящие и тянущие нагрузки могут стать довольно высокими, будучи ограниченными только усилиями туловища и
68 Глава 3
необходимостью сохранять равновесие. Если при этом сиденье и опора стопы не поддерживают человека, то реактивные моменты нагрузки и усилия, создаваемые в туловище и ногах, станут лимитирующим звеном операции, т. е. человек упадет с сиденья или сиденье опрокинется. Дальнейшую информацию по работе в положении сидя см. в гл. 7.
Лаубах [22] провел экспериментальный анализ позы сидящего человека, для того чтобы выявить условия, при которых его рука могла бы давить или тянуть с максимальной силой. В этом эксперименте были использованы самолетные сиденья с
100% Максимальное расстояние схбатывания
Рис. 3.9. Усилия при вращении предплечьем (см. табл. 3.3) [26].
