Субъективные права и юридические обязанности понятие виды. Субъективные права и юридические обязанности: понятие и структура. Нормативные юридические акты

Характеристика потребительских свойств непродовольственных товаров социального назначения и функциональных.

Социальные свойства – способность товаров удовлетворять индивидуальные или общест-венные социальные потребности. Они включают показатели потребительского класса товара, соответствие товара оптимальному ассортименту, морального старения. Для характеристики пока-зателей потребительского класса используются данные об обеспеченности населения предметами потребления конкретного вида, остроте потребности в них и о наличии потребительского спроса; соответствии товара требованиям потребителей, для которых он непосредственно предназначен. Показатель соответствия товаров массового спроса оптимальному ассортименту в условиях рыночной экономики может применяться для характеристики тех видов товаров, распределение которых характеризуется соответствием группы товаров различных видов их оптимальной номенклатуре и ассортименту, отвечающих требованиям потребителей, а также обновлением ассортимента товаров, обусловленного изменением требований потребителей. При характеристике морального износа товара учитывается снижение качества товара вследствие выявления новых товаров с более высокими потребительскими свойствами, сокращения срока службы товара, вызванного изменением моды, стиля, появлением новых товаров.

Функциональные свойства – способность товара выполнять свою основную и вспомогательную функцию. Они включают основные характеристики – показатели состава и структуры, а также показатели технического совершенства (уровня). Показатели технического совершенства – характеристики соответствия товара достигнутому научному и техническому уровню, который различен для разных видов продукции.

Технический уровень качества – относительная сравнительная характеристика техничес-кого совершенства товаров, основанная на сравнении оцениваемых показателей, характеризующих техническое совершенство, с их базовым показателем, отражающим передовые научно-технические достижения в этой области.

Эргономические показатели – показатели, отображающие удобство и комфорт использования (потребления) и характеризующие систему «человек – изделие – среда использования».

Термины и определения по эргономическим показателям качества продукции определены ГОСТ 16035–70.

Эти показатели учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека, поэтому выделяют следующие эргономические показатели.

1. Гигиенические – показатели, применяемые при установлении соответствия изделия гигиеническим требованиям жизнедеятельности и работоспособности человека при взаимодействии его с изделием (температура, влажность, давление, излучение, вибрация, шум, освещенность). Гигиенические показатели определяют соответствие изделия санитарно-гигиеническим нормам и назначениям. Эти показатели могут оценивать конструктивные и отдельные материалы изделия и среду замкнутого отсека (кабины), также являющегося деталью устройства. Гигиенические показатели характеризуют уровень освещенности, температуры, давления, влажности, напряженности магнитного и электрических полей, запыленности, излучения, шума, вибрации, токсичности, перегрузки (ускорений).

2. Антропометрические – показатели, применяемые при установлении соответствия конструкции изделия величине, форме и массы человеческого тела и его отдельных составляющих, входящих в контакт с изделием.

3. Физиологические и психофизиологические – показатели, применяемые при установлении соответствия изделия физиологическим особенностям (требованиям) человека и признакам работы его органов чувств:

1) соответствие устройства изделия силовым и скоростным особенностям человека;

2) соответствие конструкции изделия (величины, формы, яркости, контраста, цвета и пространственного положения объекта наблюдения) зрительным психофизиологическим особенностям человека;

3) соответствие изделия (формы и расположения изделия и его составляющих) осязательным особенностям человека;

4) соответствие изделия возможностям вкуса, обоняния и тактильного восприятия человека;

5) соответствие конструкции изделия, имеющего источник звуковой информации, слуховым психофизиологическим качествам человека.

4. Психологические – показатели, применяемые при установлении соответствия изделия возможностям восприятия и переработки информации, психологическим качествам человека, отражающихся в требованиях психологии труда, общей психологии, инженерно-психологических требованиях и навыках человека, предъявляемых к продукции.___Научно-технический прогресс и развитие технологий вызвали оптимальное координирование устройств изделий с рабочими функциями человека. Так появилась наука эргономика, исследующая проектирование трудовой деятельности для оптимизации товаров, условий и процессов труда.___Повышение эффективности взаимодействия человека с изделием может достигаться совершенствованием условий труда и выражаться показателями производительности, безошибочности работы, точности, усталости человека. Эргономические показатели качества применяются при установлении соответствия изделия эргономическим требованиям, предъявляемым, например, к величинам, габаритам, форме, цвету изделия и деталям его конструкции и т. п.

Эргономические показатели качества охватывают всю сферу факторов, воздействующих на работающего человека и используемые изделия. При исследовании рабочего места в расчет берется не только рабочее положение человека и его движения, дыхательные функции, восприятие, память, мышление, но и размеры сидения, параметры инструментов, средства передачи данных и т. д.

Эргономические свойства.

Эргономика – наука по изучению человеческого фактора при эксплуатации техники (удобство обслуживания, способы обслуживания, виды помех, требования к оператору).

Большинство технических ситем основано на взаимодействии с человеком, поэтому важными вопросами являются такие, как обслуживается си­стема и какое влияние оказывает на человека.

Эргономика не ограничивается техникой безопасности и усло­виями работы; она также ищет пределы человеческих способ­ностей в экстремальных ситуациях. При проектировании технических систем следует стремиться к тому, чтобы техническая система обеспечивала человеку со средними способностями оптимальные условия обслуживания и управления. В идеале работа не должна утомлять ни физически, ни психически.

Рассмотрим некоторые данные о силовых параметрах человека .

Мощность человека зависит от того, какие его мышцы включены в работу. При длительной работе (семичасовой ра­бочий день) он может ориентировочно реализовать мощность, приведенную ниже, Вт:

Подъем воды ведрами из колодца руками............ 15,6

Подъем воды ведрами с помощью блока.............. 36

Выкачивание воды ручным насосом..................... 70

Если работа непродолжительная, то мощность может быть большей. Например, штангист практически за секунду поднимает штангу массой 200 кг на высоту 1,5 м, т.е. спортсмен обладает кратковременной мощностью около 3 кВт.

Считается, что при нормальной производственной работе человека в течение смены частота его пульса не должна пре­вышать частоту пульса покоя больше чем на 40 ударов в минуту, а температура тела - на 1 °С. Пульс до 120 ударов в минуту свидетельствует о легкой работе, 130 - о средней, 180 – о тяжелой, свыше 180 - об очень тяжелой.

Производительность труда зависит также от позы работаю­щего (рисунок 3.1). Например, при статическом нагружении мышц при работе согнувшись, снижается производительность труда монтаж­ников.

Рисунок 3.1 – Производительность труда монтажников в зависимости от позы, %: а - 100; б - 100; в - 100; г - 95; д - 75; е - 53; ж - 50; з - 50; и - 60; к-67; л - 36, м - 30...40

Мышцы человека при длительной работе способны создать максимальные силы (таблица 3.1); эти силы зависят от угла сгиба руки в локте (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Движение рук человека

Таблица 3.1 – Сила руки, Н

Движение правой/ левой рукой	Угол сгиба руки в локте γ, град.
Тянущее/ Толкающее	220/200 200/170	240/170 170/120	170/135 145/105	150/130 145/90	105/100 135/90
Вверх	55/35	70/60	95/70	80/70	80/60
Вниз	70/50		105/85	105/85	80/70
Наружу	55/32	60/32	80/70	105/85	70/50
Внутрь	80/50	80/60	90/80	90/80	80/70

Из данных таблицы 3.2 следует, что человеку труднее под­нимать груз или перемещать его внутрь и наружу. Наибольшую силу он может прикладывать при движении «тяни-толкай». При эпизодической работе эти силы увеличиваются.

Тянуть вверх можно также за счет разгибания спины. В этом случае можно создать силу около 1300 Н.

Следует отметить, что в некоторых случаях для того, чтобы тянуть груз, необходимо его зажать ладонью; сила зажатия составляет 450 Н.

Когда тре­буются точные перемещения рычага, рукоятку располагают в оптимальном положении и при движениях «тяни-толкай» не рассчитывают на применение силы более 135 Н.

При частом пользовании рычагами усилие не должно превышать для работы одной рукой 90 Н, а для работы двумя руками 135 Н.

Зона, которую человек может обслуживать, достигает по высоте 2 м (рисунок 3.3), но наиболее удобной зоной для работы считается высота от 1 до 1,6 м.

Рисунок 3.3 – Пределы досягаемости рук рабочего:

а – в горизонтальной плоскости; б – в вертикальной плоскости;

1 - нор­мальная зона; 2 - максимальная зона; 3 - максимальная зона при наклоне корпуса вперед не более чем на 30°; 4 - нижняя неудобная зона

В ручных приводах подъемно-транспортных машин используют силу рук рабочего. Если привод осуществляется вращением рукоятки ру­ками, то плечо (радиус) вращения должно быть не более 400 мм , ось вращения следует располагать на высоте 900 ...1100 мм, а длину рукоятки принимать 300...350 мм . Если приводной вал расположен на такой высоте, что нельзя поль­зоваться рукояткой, применяют тяговые колеса на приводном валу. вращаемые бесконечной сварной цепью. Длина цепи должна быть такой, чтобы нижняя часть ее петли находилась на высоте около 600 мм от поверхности пола. Цепь изготавли­вают из прутка диаметром 5 - 6 мм ; диаметр тягового колеса обычно составляет 300 - 1000 мм.

В этих случаях силой и скоростью движения рук рабочего задаются по данным таблицы 3.2. При качающейся рукоятке домкрата ее длину назначают не более 800 мм.

Таблица 3.2 – Сила и скорость движения рук рабочего

Таким образом, при конструировании технических систем важно учитывать физические и психические возможности человека для полной реализации функциональных свойств системы.

7. Эстетические свойства. Эти свойства должны объединять внешний вид технической системы с ее функциональным назначением.

Тенденция к объединению свойств практической полезности технической системы с эстетическими свойствами (т.е. объединению пользы и красоты) восходит к началам создания первых машин и проявилась уже на этапе ремесленного производства.

В более поздних работах, посвященных конструированию, проблема внешнего вида разрабатываемой технической системы решалась с помощью простого правила, которое гласит: «все, что целесообразно, – красиво». Лишь несколько десятилетий на­зад эта группа проблем начала формироваться в отдельную дисциплину, имеющую целью выявление закономерных связей между чувством прекрасного и внешним видом конструкции. Влияние эстети­ческого воздействия на умственную и физическую деятельность было доказано примерами повышения производительности при одновременном снижении усталости организма.

В 30 годах 20 века возник термин "дизайн". До этого использовалось понятия "художественное конструирование" и "техническая эстетика". В переводе с английского " дизайн" означает замысел, проект, чертеж, рисунок. Дизайн – это различные виды конструкторской и проектиро­вочной деятельности, имеющей целью формирование эстетических и функциональных качеств изделия.

Основными факторами, с помощью которых создаются эсте­тические свойства , являются:

1) форма и композиция изделия;

2) масштабность и пропорциональность;

3) симметрия и асимметрия;

4) чередование и контраст цве­тов и материалов;

Например, форма изделия при внешнем восприятии создается линиями . Разные типы линий обладают различным эмоциональным влиянием.Горизонтальные линии воспринимаются большинством как нечто стабильное, статичное, находящееся в состоянии покоя. Вертикальные линии служат символом возвышенного, духовного, символизируют нечто превосходящее, недоступное человеческому пони­манию, a поэтому внушающее уважение. Диагональные линии символизируют либо движение, либо нестабильность объекта, используются для создания объема и перспективы. Сочетание горизонтальных и вертикальных линий символизирует прочность, постоянство, стабильность (блок). Изогнутые линии подразумевают мягкость, чувственность, приятные эмоции.

Форма может подчеркнуть как легкость , так и массивность предмета. На рис. 9.2 показаны два варианта, когда предмет представляется более легким , чем он есть на самом деле. В первом варианте нижняя часть предмета оформлена в виде цоколя или ножек, которые создают впечатление, что объект не давит всей массой на основание. В другом варианте изобра­жена короткая консоль. Она будет выглядеть легкой, если сделать скос нижней части консоли.

Для подчеркивания массивности и устойчивости посредством формы полезно использовать наклонные линии «тяжелых» кривых.

Таким образом, удачно выбранная форма облагораживает изделие и отражает высокую степень его технического и «интеллектуального» совершенства.

Немалую роль играет масштабность – зрительно-пространственная характеристика размеров конструкции изделия. В основе масштабности лежит отношение части к целому, изделия в целом и его частей к окружающим предметам, а также размерам человека.

На масштабное восприятие формы изделия оказывают влияниезрительные иллюзии. Так, вертикальные формы кажутся длиннееравных им горизонтальных форм,квадрат зрительно производитвпечатление от прямо­угольника . Ошибка в оценке высоты в связи сэтим может достигать 35%. Светлые предметы, особенно белые, кажутся крупнее равныхим темных. Размещенный на более крупной панели прибор кажется меньше идентичного прибора, расположенного на мелкой панели.

Готовое изделие должно выглядеть как полностью закон­ченное целое. В таком изделии не должно быть элементов, которые можно принять за не принадлежащие к единому це­лому.

Требованиеединства удовлетворяетсяпропорциями.

Пропорциональность - соразмерность частей формы изделия между собой и с целым (либо приведение всех частей и деталей целого в определенный пропорциональный строй).

От удачно найденного соотношения конструктивных частей изделия зависит его композиционная целостность.

При определении пропорциональных соотношений в промышленности широко применяю ряды предпочтительных чисел и размеров 5, 10; 20; 40. Большое распространение получили пропорции, связанные с применением иррациональных величин, например 1:2, 2:3.

Одним из средств пропорциональной гармонизации является гармоническое деление, называемоезолотым сечением.

Золотое сечение – это такое деление отрезка на две части, в котором меньшая часть так относится к большей, как большая ко всему отрезку, т.е. к сумме двух частей:

а/b = b/(а + b).

Термин «золотое сечение» ввел в обиход Леонардо да Винчи.

Золотое сечение было известно художникам и зодчим анти­чности. Это подтверждает хранящийся в Неаполитанском на­циональном музее циркуль, который был найден при раскопках в Помпеях. Циркуль наглухо закреплен в соответствии с золо­тым сечением, его длина 146мм, большие отрезки – 90 мм, а малые – 56 мм (рис.9.1, а).

Символом знаменитой пифагоровой школы стал звездчатый десятиугольник, вписанный в круг по «правилу золотого сече­ния».

Древние египетские храмы и пирамиды, Парфенон, скрипки Страдивари подчиняются указанной пропорции.

В эпоху Возрождения эту пропорцию называли «божественной», по-видимому, потому, что она об­ладает замечательным свойством так называемых аддитивных рядов , т. е. рядов сложения. Каждый последующий член такого ряда есть сумма двух предшествующих членов. Простейшим рядом сложения является целочисленный ряд приближенного золотого сечения: 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233 и т.д., называемый по имени открывшего его в 1202 г. итальян­ского математика Леонардо Пизанского, более известного под именем Фибоначчи, «рядом Фибоначчи».

Ряд золотого сечения выражается следующими числами:

0,146; 0,236; 0,382; 0,618; 1,00; 1,618, 2,618 и т. д.

Построить отрезки золотого сечения можно с помощью диагонали пря­моугольника с отношением сторон 1:2. В случае, если длинная сторона равна 1, а короткая 0,5 (диагональ длиной √ 1,25), то, разбив длинную сторону на две части а и b, как показано на рисунке, будем иметь b = √1,25 – 0,5 = 0,618; a = 1 – (√1,25 – 0,5) = 0,382, и тогда а/b = 0,382/0,618 = 0,618;

b/(а + b) = 0,618/1 = 0,618.

Желательно, чтобы соотношение сторон проектируемых конструкций удовлетворяло требовани­ям золотого сечения.

Форма, в основе построения которой лежат сочетание симметрии и золотого сечения, способствует наилучшему зрительному восприятию и появлению ощущения красоты и гармонии. Принцип золотого сечения - высшее проявление структурного и функционального совершенства целого изделия.

Важное средство композиции - цветовое решение изделия, т.е. его окраска. Умело применяя те или иные цвета, можно создавать впечатления легкости и тяжести, холода и тепла, простора и тесноты, выступания и отступания элементов и узлов изделия. Цвет также необходим для выявления нужных деталей, элементов или частей изделия и прежде всего опасных в отношении травматизма.

Цвет является средством эстетического воздействия, влияет на настроение,поднимает и понижает эмоциональный тонус, вызывает ощущения творческого подъема (таблица 3.3). Кроме того, цвет способствует образному выражению сущности изделия, обеспечивает его связь с окружающей средой. Как известно, около 80 % информации, которую получает и обрабатывает мозг человека, составляет информация визуальная. И конечно же, цвет играет в нашем восприятии немаловажную роль.

В природе существует семь цветов, которые имеются в спектре солнечного луча: красный, оранжевый, желтый, зеле­ный, голубой, синий, фиолетовый. Все цвета спектра называют хроматическими в отличие отахроматических, отсутствующих в спектре: черного, белого, серого. Первичными являются крас­ный, желтый и синий цвета. Другие цвета могут быть получены смешением первичных. Оранжевый цвет возникает при смешивании красного с желтым, зеленый – желтого с синим, голубой – синего с белым, фиолетовый – красного с синим.

Под гармонией красок понимают сочетание цветных по­верхностей, производящее приятное впечатление.

Таблица 3.3 – Характер вероятных ассоциаций, возникающих при восприятии цветов

Наименование цветов	Характеристика цветов по ассоциациям
Теплые	Холодные	Легкие	Тяжелые	Отступающие	Выступающие	Возбуждающие	Угнетающие	Успокаивающие
Красный	+			+		+	+
Оранжевый	+					+	+
Желтый	+		+			+	+
Желто-зеленый	+		+						+
Зеленый		+			+				+
Зелено-голубой		+	+		+				+
Голубой		+	+		+				+
Синий		+		+
Фиолетовый		+		+	+			+
Пурпурный	+			+		+	+
Ахроматические цвета
Белый			+
Светло-серый			+
Темно-серый				+				+
Черный				+				+

Контраст нескольких светлых и темных предметов создает ощущение интенсивного освещения.

Если спектр цветов представить секторами на диске, то, комбинируя противоположно расположенные секторы цвето­вого диска, можно получить различные комбинации по два взаимно дополнительных контрастных цвета. Взаимно допол­нительные сочетания цветов считают гармоничными . Наиболее гармоничны из них оранжевый с голубым и зелено-желтый с фиолетовым.

Комбинации трех цветов, расположенных по углам равно­бедренного треугольника цветового диска: красное, желтое, синее (рисунок 3.4) и оранжевое, зеленое, фиолетовое - также считают гармоничными.

Рисунок 3.4 – Цветовой круг

При выборе окраски изделия необходимо учи­тывать окружающую среду, в которой предпо­лагается эксплуатировать изделие, и освещение. Меняя степень окрашенности различных элемен­тов предмета, можно из­менить его восприятие человеком. На рисунке 3.5 изображен автомобиль, который воспринимается человеком следующим образом: а) устойчивым, б) неустойчивым, в) тя­желым, г) легким, д) ди­намичным (устремлен­ным вперед), е) динамичным (устремленным вперед); ж) динамичным (устремленным назад), ж) сокращенным, з) удлиненным.

Рисунок 3.5 – Воздействие степени закрашенности предмета на его восприятие человеком

Таким образом средствами эстетики можно зна­чительно повысить совокупную ценность технической системы.

8. Экономические свойства. Экономические свойства отражают с одной стороны, затраты, с другой – доход.

Эксплуатационным расходам противопоставляется достигну­тый за тот же период времени экономический эффект (полезность). Полез­ный эффект выражается в де­нежных либо технических еди­ницах. Соотношение полезный эффект/эксплуатационные рас­ходы называется экономиче­ской эффективностью, которая представляет собой один из важнейших экономических по­казателей. Другой важной экономиче­ской характеристикой является рентабельность , которая опре­деляется отношением при­быль / капиталовложения за тот же период времени.

Оценка экономических свойств ТС позволяет выбрать наиболее оптимальный вариант ее конструкции.

На рисунке 3.6 приведено соотношение между техническими, эргономическими и эстетическими свойствами различных типов ТС.

Рисунок 3.6 – Соотношение между техническими, эргономическими и эстетическими свойствами некоторых типов технических систем

ЛЕКЦИЯ 4. СИНТЕЗ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В большом разнообразии технических систем можно выделить механические системы, т.е. системы, выполняющие механическую работу.

Механические системы – это машины, механизмы, устройства. В их структуре можно выделить: двигатель, трансмиссию (передающее устройство), рабочий орган и орган управления.

Проектирование любой механической системы начинается с выбора и обоснования ее кинематической схемы . Кинематическая схема строится в зависимости от назначения и условий работы машины .

Выбор кинематической схемы во многом зависит от двигателя , используемого для привода, и требований, предъявляемых к рабочему органу : характер и траектория движения, скорость, крутящий момент и т.д.

Двигатели в зависимости от формы траектории движения его ведущего органа могут быть с вращательным и возвратно-поступательным движением. Рабочие органы по форме траектории разделяются на вращательные, возвратно-поступательные, с качательным и сложным движением.

Изменение скорости движения и момента от двигателя к рабочему органу выполняется трансмиссией (или передачей), которая характеризуется передаточным числом u .

Синтез механических систем может быть выполнен с использованием различных вариантов передач и их кинематических схем.

Задача конструктора состоит в разработке и выборе оптимальных передач на основании оценки их по критериям сравнения .

Исходными данными для синтеза механической системы являются:

1) вид движения рабочего органа (поступательное или вращательное);

2) нагрузка на рабочем органе (сила или крутящий момент);

3) скорость рабочего органа (линейная или угловая);

4) тип двигателя в зависимости от условий работы механической системы (электрический, гидравлический, пневматический, а следовательно вид движения двигателя (вращательное, поступательное).

На первом этапе синтеза механической системы составляют ее кинематические схемы с использованием различных вариантов передач.

Таблица 4.1 – Виды передачи

На втором этапе для каждого варианта кинематической схемы определяют общий к.п.д. системы.

К.п.д. механизма может определяться на основе норм для отдельных видов передач и конструктивных элементов:

Здесь η 1 , η 2 , η n - к.п.д. отдельных передач, входящих в механизм.

На третьем этапе осуществляют расчет мощности и выбор двигателя .

В зависимости от вида нагрузки на рабочий орган требуемая мощность двигателя определяется по одной из формул:

– вращательное движение рабочего органа ;

– поступательное движение рабочего органа ,

где M p - крутящий момент на рабочем органе, Н∙м;

n p - частота вращения, об/мин;

v p - скорость рабочего органа, м/с.

В случае электродвигателей или гидромоторов (т.е. вращательное движение двигателя) по найденной мощности из каталогов подбираются двигатели, причем, если двигатель допускает перегрузку, а работает в повторно-кратковременном режиме, то можно выбрать двигатель с номинальной мощностью меньше расчетной. Если же двигатель не допускает перегрузок или работает в непрерывном или близком к нему режиме, то мощность двигателя должна быть равна расчетной или быть больше нее.

В случае гидравлического или пневматического привода по полученному значению мощности принимают силу и скорость на штоке цилиндров, и по этим параметрам выбирают из каталога гидро– или пневмоцилиндр. Если подходящий цилиндр отсутствуют, то его конструируют по специальной методике. При этом, исходя из силы на штоке и задаваясь давлением рабочей жидкости (газа), определяют диаметр поршня (м):

где Р ш – сила на штоке цилиндра, Н;

р раб – давление рабочей жидкости (газа), Па.

Затем уже диаметр штока, толщина стенки, толщина донышка.

Четвертый этап – определение передаточного числа трансмиссии.

Передаточные числа для всех возможных сочетаний движения двигателя и рабочего органа определяются по формулам, приведенным в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Определение передаточных чисел

В формулах приняты следующие обозначения: n д и n р - соответственно частота вращения двигателя и рабочего органа, об/мин.; v д и v р - окружная или линейна скорость ведущего звена двигателя и рабочего органа, м/с; D д и D р - диаметры звена или диаметр траектории движения звена, преобразующего поступательное движение во вращательное на двигателе и рабочем органе, мм; t - ход резьбы винта, мм, t = i·P; i - число заходов резьбы; P - шаг резьбы, мм.

Пятый этап – выбор лучшего варианта передачи.

Варианты кинематических схем отличаются друг от друга типом, мощностью, массой и стоимостью двигателей, к.п.д.; массой, стоимостью и габаритами передач.

Если в машине или механизме для передачи движения от ведущего к ведомому звену может быть использован лишь один редуктор или одна одноступенчатая передача любого типа (ременная, цепная и т.д.), то возможные варианты сопоставляются между собой по коэффициенту качества :

,

где Г о – относительный габарит передачи;

G o и G д – относительная масса передачи и двигателя;

G mo и G m д – относительная стоимость передачи и двигателя.

Коэффициенты Г о, G o , G mo выбираются из таблицы 4.3 для принятых вариантов передач или их сочетаний. Если по какой-либо причине сведения в таблице отсутствуют, то их влияние на качество механизма оценивается по аналогии с существующими механизмами или близкими им по конструкции. Коэффициенты G д и G m д учитывают влияние массы и стоимости двигателей. Для наиболее легких и дешевых двигателей их значение принимается равным единице, для всех других – соотношению между массой и стоимостью рассматриваемого двигателя и наиболее легкого и дешевого двигателя.

Кроме того данные таблицы 4.3 (требуемое передаточное число, относительное расположение передачи в пространстве) можно использовать при подборе вариантов передачи.

В том случае, если общее передаточное число проектируемой передачи достаточно велико и не удается использовать редуктор или одноступенчатую передачу, то кинематическую схему составляют на основе многоступенчатых передач. Общее передаточное число должно распределено между отдельными передачами в соответствии с данными таблицы 4.3. Далее для каждого варианта необходимо определить коэффициент качества.

Таблица 4.3 – Параметры и характеристики основных типов передач

Вид передачи	Передаточное число при числе ступеней	Передаваемая мощность, кВт	Максимально допустимая окружная скорость, м/с	К.п.д. в одной ступени	Межцентровое расстояние, м	Положение валов	Регулирование скорости	Плавность и бесшумность работы	Постоянство передаточного числа	Предохранение от поломок при перегрузках	Самоторможение	Относительный габарит Г о	Относительная масса G o	Относительная стоимость Ст о
			При числе ступеней
Зубчатая: Цилиндрическая	До 6-10*	До 30	До 400	До 40000 - 50000	От 0,5* до 150	0,93*- 0,98	Определяется размерами передач	Пр	Ступенчатое	-	+	-	-	1,0	1,6 -1,5	2,2 – 1,7	1,0	0,85	0,8	1,0	0,55 – 0,7	0,2 –0,8
Коническая	До 5	-	-	0,88* -0,92	Ск	-	+	-	-	2,0	-	-	1,2 – 1,0	-	-	1,7 – 2,2
Коническо-цилиндри-ческая	-	До 30	До 180	До 150	-	Ск	-	+	-	-	-	2,8 – 3,2	2,5 – 2,9	-	0,82	0,8 – 0,75	-	1,8 – 1,0	1,3 – 0,97
Червячная	До 70	-	-	До 60		0,4 –0,8	Пс	-	+	+	-	+	1,0 – 1,6	-	-	1,04	-	-	1,55 – 1,4	-	-
Винтовая
Цепная	До 8	-	-			0,92– 0,96	До 8	Пр	Ст	-	+	-	-	1,0 – 1,6	-	-	0,25	-		0,35 – 0,2	-	-
Плоско-ременная	До 6	- -	- -			0,94 -0,95	До 15	Любое	Ст, Пл	+	-	+	-	10 - 20	-	-	0,3 – 0,4	-	-	0,17-0,15	-	-
Клино-ременная	До 10	Пр	Пл	+	-	+	-	5 - 4	-	-	0,4 – 0,5	-	-	0,3 –0,2	-	-
Рычажная	До 15			До 50	До 150	0,93 - 0,98		Пр	Ст	-	-	-	-	2,8 – 3,5	-	-	0,82	-	-	1,8 – 1,0	-	-
Фрикционная	До 7	-	-			0,85 -0,95	По размеру передачи	Пр, Ск	Пл	+	-	+	-	1,5 – 2,0	-	-	1,5	-	-	0,8	-	-
Кулачковая
Мальтийский крест
Примечания: 1. Знак * указывает, что данные численные значения относятся к открытым передачам. 2. Для обозначения положения валов приняты следующие сокращения: Пр – параллельное; Ск – скрещивающееся; Пс – пересекающееся; для регулирования скорости: Ст – ступенчатое; Пл – плавное. 3. Относительные габариты, масса и скорость определяются по отношению одноступенчатой открытой зубчатой передаче.

При этом значения коэффициентов Г о, G o , G mo , G д, G m д определяются как произведение частных значений соответствующих коэффициентов, например, , где - значения коэффициентов относительных габаритов передачи для отдельных типов передач, входящих в кинематическую схему данного варианта.

Наилучшим считается вариант кинематической схемы механической системы, в которой используется передачи с наименьшим значением k кач.

Шестой этап – проектирование передаточного механизма.

Для лучшего варианта кинематической схемы по рассчитанному значению передаточного отношения выполняется проектирование передаточного механизма с учетом условий прочности. Если используется зубчатые передачи, то достаточно выбрать стандартный редуктор по каталогу.

ЛЕКЦИЯ 5. ЭЛЕМЕНТЫ ПРИВОДОВ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Любая механическая система в своей структуре содержит: двигатель; передаточный механизм (или устройство); рабочий орган и систему управления. Двигатель, передаточное устройство и система управления образуют привод машины.

Приводы машин можно классифицировать следующим образом.

1. По назначению:

– общего назначения;

– специального назначения.

2. По количеству двигателей:

– групповой привод;

– однодвигательный привод;

– многодвигательный привод.

3. По типу двигателя:

– с электродвигателем;

– с гидродвигателем;

– с пневмодвигателем;

– с комбинированным двигателем;

4. По возможности изменения направления:

– нереверсивный привод;

– реверсивный привод.

5. По типу передаточного механизма (ПМ):

– с редуктором (мультипликатором);

– с коробкой передач (скоростей или подач);

– с вариатором;

– с комбинированным ПМ.

6. По типу передач:

– зубчатые;

– червячные;

– цепные;

– ременные;

– фрикционные;

– рычажные;

– комбинированные.

7. По конструкции передаточного механизма:

– с раздельной установкой электродвигателя и ПМ;

– мотор-редуктор;

– с насадным ПМ;

– встроенная конструкция;

– редукторный электродвигатель.

8. По расположению выходного вала:

– с горизонтальным валом;

– с вертикальным валом.

Можно выделить такие примеры механических приводов и использования в них редукторов и мотор-редукторов:

а) привод с раздельной установкой двигателя и передаточного механизма, связанных соединительной муфтой;

б) привод с раздельной установкой двигателя и передаточного механизма, связанных ременной (цепной) передачей;

в) привод с мотор-редуктором;

г) привод с насадным передаточным механизмом;

д) встроенная конструкция привода;

е)- редукторный электродвигатель.

Чаще всего в приводах металлургических машин используются редукторы, которые можно классифицировать следующим образом.

1. Тип передач :

а) зубчатые; б) червячные; в) планетарные и волновые; г) глобоидные; д) комбинированные.

2. Число ступеней :

а) одноступенчатые; б) многоступенчатые.

3. Относительное движение :

а) рядовые агрегаты; б) планетарные.

4. Вид колес :

а) цилиндрические; б) конические; в) коническо-цилиндрические; г) червячные; д) червячно-цилиндрические.

5. Относительное расположение валов :

а) развернутые схемы; б) соосные схемы.

6. Исполнение :

а) самостоятельный агрегат; б) мотор-редукторы; в) насадные; г) редукторные электродвигатели.

7. Расположение валов в пространстве :

а) горизонтальные; б) вертикальные.

8. Взаимное расположение осей валов :

а) параллельные; б) пересекающиеся; в) скрещивающиеся.

9. Расположение относительно опор :

а) симметричное; б) несимметричное; в) консольное.

Основной характеристикой редуктора является его передаточное число. Диапазоны передаточных чисел различных типов редукторов приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1– Передаточные числа редукторов и мотор-редукторов общего назначения

Редукторы (мотор-редукторы)	Передаточные числа
Цилиндрические: Одноступенчатые 1ЦУ-100 – 1ЦУ-315 (ГОСТ 25301)	1.8-8
Двухступенчатые 1Ц2У-100 – 1Ц2У-250 (ГОСТ 25301) Ц2-250 – Ц2-1000 (раздвоенная быстроходная ступень) Ц2С-63 – Ц2С-125 (соосный)	8-50
Трехступенчатый 1Ц3У-160 – 1Ц3У-500 ВК-350 – ВК-550 (вертик. крановый)	31,5-200 18 –125
Планетарные: Одноступенчатые Пз-31,5 – Пз-200 (ГОСТ 25022)	6.3-12.5
Двухступенчатые Пз2-31,5 – Пз2-200	31.5-125
Конические одноступенчатые К-200 – К-400 (ГОСТ 27142)	3.15-5
Коническо-цилиндрические: Двухступенчатые КЦ1-200 – КЦ1-500 (ГОСТ 27142)	6.3-31.5
Трехступенчатые КЦ2-500 – КЦ2-1300	20-180

Продолжение таблицы 5.1

Рассмотрим методику выбора редукторов общего назначения, предназначенных для работы в различных условиях эксплуатации.

Исходные данные:

Вид приводимой машины;

Вид двигателя;

Необходимое передаточное число редуктора – U p ;

Максимальный крутящий момент, действующий на выходном валу, Н∙м – Т макс ;

Наличие перегрузок, толчков;

Реверсивность или не реверсивность нагрузки;

Продолжительность включения, % – ПВ ;

Время работы машины в сутки;

Значение наибольших консольных нагрузок на валах редуктора при нормально протекающем технологическом процессе и соответствующие Т макс – F тмакс, F бмакс ;

Максимальная передаваемая мощность редуктором, кВт –Р макс ;

Температура окружающего редуктор воздуха, о С – t в.

Предварительный выбор типа редуктора:

а) отбираются типы редукторов, удовлетворяющие заданному передаточному числу U = U p ;

б) из номенклатуры редукторов, определенной по передаточному числу, отбираются типы, передающие заданный крутящий момент:

Т ном ≥ Т не, (1)

Т не = К реж Т макс, (2)

гдеТ не - эквивалентный крутящий момент на выходном валу редуктора, Н∙м;

К реж - коэффициент режима работы;

Т ном - номинальный крутящий момент на выходном валу, приводимый в каталоге для продолжительной работы при постоянной нагрузке, Н∙м.

Для выбора типоразмера подсчитывается Т не по формуле (2), затем по каталогу подбирается ближайшее к нему значение Т ном удовлетворяющее условию (1).

Определение К реж :

Для зубчатых редукторов

К реж = К дв К пв К с К м К рев , (3)

Для червячных редукторов

К реж = К дв К пв К с К м К рев К ч , (4)

где К дв – коэффициент, учитывающий динамические характеристики двигателя (таблица 5.2);

К пв – коэффициент, зависящий от продолжительности включения; для зубчатых редукторов - по таблице 5.3, для червячных - по таблице 5.4;

К с – коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки (таблица 5.5);

К м – коэффициент, учитывающий динамические характеристики приводимой машины (таблица 5.6);

К рев – коэффициент реверсивности;

К ч – коэффициент, учитывающий взаимное расположение червяка и колеса.

Таблица 5.2 – Коэффициент К дв

Группа 1 - электродвигатели, многоцилиндровые (не менее восьми цилиндров) двигатели внутреннего сгорания, турбины газовые или гидравлические.

Группа 2 - четырех-, шестицилиндровые двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины.

Группа 3 - одно-, двухцилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

Таблица 5.5 – Коэффициент К с

Таблица 5.6 – Коэффициент К м

Ниже приведена характеристика групп машин.

Группа 1. Работает без толчков, нагрузка почти не изменяется, 4-10 пусков в час.

Группа 2. Работа с легкими и умеренными толчками, нагрузка в течение цикла меняется незначительно, 20-60 пусков в час.

Группа 3. Работа с сильными толчками, количество пусков в час до 120.

ЗдесьТ пуск - пусковой крутящий момент на выходном валу, Н∙м.

Определяется коэффициент реверсивности К рев :

– для нереверсивной работы К рев =1,00;

– для реверсивной К рев =0,75.

Для червячных редукторов вводится коэффициент К ч. При расположении червяка под колесом К ч = 1,0 , при расположении над колесом К ч = 1,2 , при расположении червяка сбоку колеса К ч =1,10.

Значение радиальных консольных нагрузок на тихоходном и быстроходном валах редуктора должны удовлетворять условиям (5) и (6):

F тном ≥К реж F тмакс, (5)

F бмакс ≥К реж F бмакс, (6)

гдеF тном , F бном – значения радиальных консольных нагрузок на валах редуктора, приводимые в каталоге и соответствующие Т ном;

В случае их не выполнения следует перейти к большему типоразмеру.

Кроме того выполняется проверка отсутствия перегрева редуктора.

а) для редукторов, работающих в продолжительном режиме, производится по условию:

, (7)

где Р терм - мощность, допускаемая редуктором по условиям перегрева, кВт;

б) для редукторов, не имеющих вентиляторов и приводящих машины, работающие в повторно-кратковременных режимах:

(8) ;

в) для редукторов, имеющих вентилятор и работающих в повторно-кратковременных режимах, производится по условиям:

(9).

При несоблюдении условий (7)…(9) следует перейти к большему типоразмеру или предусмотреть дополнительные меры по охлаждению редуктора.

Окончательный выбор типа редуктора производится с учетом следующих отличительных особенностей отдельных типов.

Уровень шума:

– наиболее низкий - у червячных;

– наиболее высокий – у цилиндрических и конических с высокой твердостью поверхностей зубьев.

Коэффициент полезного действия:

– наиболее высокий – у планетарных и одноступенчатых цилиндрических;

– наиболее низкий – у червячных, особенно у двухступенчатых.

Червячные и глобоидные редукторы предпочтительно использовать в повторно-кратковременных режимах эксплуатации.

Габариты при одних и тех же передаточных числах и крутящих моментах:

– наибольшие осевые – у соосных и планетарных;

– наибольшие в направлении, перпендикулярном осям, - у цилиндрических трехступенчатых;

– наименьшие радиальное – у планетарных.

Относительная стоимость руб/Н∙м для одних и тех же значений межосевых расстояний:

– наиболее высокая – у конических;

– наиболее низкая – у планетарных.

Для оценки технического уровня редукторов используется показатель удельной массы , который находится как отношение массы редуктора к крутящему моменту на выходном валу g (кг/(Н∙м)):

g, кг/(Н∙м)	> 0.2	0.1 – 0.2	0.06 – 0.1	< 0.06
Технический уровень	Низкий	Средний	Высокий	Современный

Эргономические свойства характеризуют удобство и комфорт эксплуатации изделия в системах "человек — среда — изделие" или "человек — изделие". К эргономическим свойствам относятся антропометрические, физиологические (гигиенические), психофизиологические и психологические свойства.

Антропометрические свойства характеризуют соответствие размеров и формы изделия размеру и форме тела человека. Конструкция изделия и его размеры (габариты) должны обеспечивать удобство пользования им и рациональное расходование энергии человека. Например, высота и угол наклона спинки кресла должны соответствовать форме тела человека, в зависимости от их величины обеспечивается та или иная степень комфорта при сидении.

Физиологические свойства характеризуют те особенности , которые оказывают влияние на жизнедеятельность и особенности функционирования человеческого организма и/или отдельных его органов. Физиологические свойства, как правило, удовлетворяют потребности человека в пище, тепле и пр. Так, особенности пищевой ценности продовольственных товаров (сбалансированность элементов, температура плавления жиров, усвояемость белков, жиров, углеводов и витаминов) определяют их физиологические свойства.

Для непродовольственных товаров (одежда, обувь, посуда и др.) физиологические свойства реализуются через гигиенические свойства . Все гигиенические свойства можно объединить в следующие группы: свойства, определяющие взаимодействие изделия с парообразной и жидкой влагой; свойства проницаемости; свойства электризуемости; свойства, обеспечивающие тепловой обмен энергией; свойства загрязняемости и очищаемости.

К свойствам, определяющим взаимодействие изделий с парообразной и жидкой влагой, относятся гигроскопические свойства, влагоотдача, водопоглощение и пр. Эти свойства имеют большое значение, особенно для одежды и обуви. Они способствуют поддержанию нормальной влажности в пространстве между изделием и кожей человека.

Свойства проницаемости характеризуют способность материалов пропускать воздух (воздухопроницаемость), пары влаги (паропроницаемость), пыль (пылепроницаемость), свет (светопроницаемость), капельную воду (водопроницаемость, водоупорность) и пр. Например, мебель, предназначенная для хранения продуктов должна иметь соответствующий воздухообмен. Плащевые ткани — обладать водоотталкивающими свойствами, а резиновая обувь должна быть водоупорной.

Свойства электризуемости характеризуют способность изделия накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. Электризуемость при носке одежды вызывает неприятные ощущения, а наэлектризованная одежда прилипает к телу и быстрее загрязняется.

Свойства, обеспечивающие обмен тепловой энергией, характеризуют способность изделия к переносу тепла (теплопроводность, температуропроводность) и к поглощению тепла (теплоемкость). Эти свойства называют теплозащитными. Высокими теплозащитными свойствами должны обладать изделия зимнего ассортимента, а также строительные товары. Теплоемкость, в частности, имеет значение для электронагревательных приборов.

Свойства загрязняемости и очищаемости характеризуют способность изделий загрязняться и очищаться, имеют большое значение для оценки их гигиенических свойств. Способность изделия очищаться зависит от вида материала, из которого оно изготовлено, от конструкции изделия, от наличия специальных покрытий и др. Например, удобство очистки металлохозяйственных изделий определяется отсутствием труднодоступных мест, гладкостью поверхности и др.

Психофизиологические свойства характеризуют соответствие изделия силовым, слуховым, зрительным, вкусовым, обонятельным возможностям человека, возможностям его органов чувств.Вес переносной техники должен соответствовать силовым возможностям человека. Сила звукового сигнала будильника должна превышать порог слышимости, но не вызывать болевых ощущений. Восприятие цвета также относится к психофизиологическим показателям. Так, красный цвет воспринимается иначе, чем тот же красный цвет на зеленом фоне. Восприятие изделия человеком осуществляется через целую систему чувств (сенсорную систему): зрительную, осязательную, слуховую, обонятельную, вкусовую.

Психологические свойства характеризуют соответствие изделия навыкам, восприятию, мышлению и памяти человека. В подгруппу психологических показателей входят показатели соответствия изделия возможностям восприятия и переработки информации, закрепленным и вновь формируемым навыкам работы человека с изделием.

Например, направление поворота ручки прибора при регулировании с целью увеличения значения регулируемого параметра должно соответствовать направлению движения часовой стрелки. В то же время для перекрытия потока воды, газа в газопроводе рукоятки и маховики кранов поворачивают против часовой стрелки. Это объясняется наличием у человека устойчивых навыков таких действий.

Эргономические свойства ergon (от греч. ergon - работа, nomos - закон) обусловливают способность товара создавать ощущение удобства, комфортности при использовании его потребителем.

Удобство пользования - это комплексное свойство, определяющее способность товара функционировать с учетом особенностей строения и свойств организма человека. Оно состоит из групповых свойств:

• - удобства подготовки к функционированию (удобства установки, подключения, открывания, загрузки и др.);
• - удобства функционирования (удобства рабочей позы, удержания, захвата, регулирования и др.);
• - удобства ухода (укладки, погрузки, перевозки и др.).

Удобство пользования товаром зависит от соответствия товара особенностям человека и совместимости в системе "человек - изделие". Совместимость наиболее важна для технически сложных товаров. Техническая совместимость вида "человек - изделие" характеризует соответствие размеров и свойств изделия антропометрическим, психологическим и физиологическим особенностям человека. Цель совместимости - оптимизация товаров и процессов их использования.

Технически сложные товары, использование которых основано на управлении человеком, создаются с учетом данных антропометрических особенностей людей, оптимальных и максимальных зон рабочих движений. Так, оптимальное рабочее пространство водителя, управляющего автомобилем, ограничено дугами, описываемыми каждой рукой оператора при вращении в локтевом суставе (радиус дуги равен в среднем 34 см); кроме того, существует функциональная и морфологическая асимметрия, присущая двигательному аппарату человека, например "праворукость". Эти особенности учитывают при размещении рычагов управления транспортным средством.

При работе с элементами управления большое значение имеет скорость реакции на сигнал. Как показали исследования, движения кисти правой руки осуществляются быстрее на 14-15%, чем кисти левой руки. Элементы управления товаром удобны только тогда, когда располагаются в соответствии с логикой и последовательностью действий человека, использующего товар. Элементы индикации и управления товаром размещаются с учетом точности, с которой сигнал с прибора должен быть считан; скорости восприятия; удобства манипулирования; значимости выполнения операции; последовательности и частоты использования.

Удобство управления часто зависит от общей компоновки рабочего места оператора и исполнения отдельных органов управления. При проектировании учитываются не только особенности работы человека стандартными органами управления, но и частота, и величина усилий управляющих движений, степень сложности операций. Если потребителю приходится редко пользоваться органами управления, допускается следующая величина усилий: кнопка легкого типа - 0,5 кгс, кнопка тяжелого типа - 3,0 кгс, тумблер легкого типа - 2 кгс, тумблер тяжелого типа - 9,45 кгс. При частом манипулировании, несколько раз в минуту, допустимая величина усилий должна быть в два-три раза ниже указанных значений.

Эргономические свойства товаров при длительной эксплуатации способны оказать влияние на состояние здоровья человека. Например, несовместимость формы обуви со стопой ноги человека может оказать существенное влияние на здоровье. При носке такой обуви ограничивается амортизационная функция стопы, активный отдых мышц, который заключается в чередовании их напряжения и расслабления, возникают спазматические боли в нижних конечностях, искривления, недостаточное кровоснабжение, ограничение работоспособности конечностей, происходит неправильное распределение массы тела на суставы первого и пятого пальцев, образуются болезненные потертости травмы наружного и внутреннего мыщелков, образование костного нароста (haglunda), называемого двойной пяткой.

Слишком тесная и короткая обувь создает повышенное давление на стопу (до 6,1-8,1 кПа). Длительное сжатие кровеносных сосудов может даже привести к отмиранию тканей. Ограничение свободы движений стопы является причиной ослабления мышц и нарушения их функций. В тесной и короткой обуви сжимаются пальцы, что приводит к опусканию костей плюсны и растяжению связок стопы, ограничению кровоснабжения, а в холодный период - переохлаждению стопы.

Широкая обувь также препятствует правильному функционированию стопы, вызывая смещение ее вперед и перенос центра тяжести тела на пальцы. В результате постоянного нажима чаще всего второй палец становится молоткообразным и его подушечка сильно прижимается к опоре, что вызывает болезненное давление на ноготь.

Походка в свободной обуви становится неуверенной, что приводит к вывихам голеностопного сустава, а также потертостям кожи пальцев и пятки.

Эргономические показатели товаров подразделяются на гигиенические, антропометрические, физиологические, психофизиологические и психологические.

Гигиенические показатели используются для характеристики соответствия товара гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при его взаимодействии с товаром.

Они отражают способность товара обеспечивать оптимальные (необходимые) условия жизнедеятельности и работоспособности человека (комфортности) при его контакте с товаром и средой, а также определенную степень чистоты. Комфортность среды определяется состоянием газового, влажностного, теплового, звукового, оптического, электрического и ароматического микроклимата, создаваемого товаром. Основными гигиеническими показателями являются показатели освещенности, температуры, влажности, напряженности магнитного и электрического полей, запыленности, излучения, токсичности, шума, вибрации, перегрузок (ускорений). Гигиенические свойства обусловливаются большим числом химических, физических и микробиологических свойств материалов.

Отсутствие вредного воздействия на здоровье человека при использовании им товара - первая и основная характеристика товара любого назначения.

Номенклатура показателей гигиенических свойств зависит от вида товара, его назначения. Например, при оценке гигиенических свойств оловянной посуды основным показателем является содержание мышьяка и свинца, которые обычно присутствуют в олове.

Они представляют собой вредные примеси, поэтому их количество регламентируется санитарными нормами и правилами.

Гигиенические свойства одежды характеризуются показателями гигроскопичности материалов, теплоизолирующими свойствами одежды, воздухо- и паропроницаемостью.

Многие гигиенические показатели проявляются только в системе "человек - товар - среда", т.е. проявляются только при эксплуатации и не относятся непосредственно к материалу или изделию (показатели микроклимата пододежного слоя воздуха, действие на физиологические функции организма и др.).

Для непродовольственных товаров гигиенические показатели отражают уровень шума, вибронагрузки и т.д.

Шум - беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. Источниками акустического шума могут быть любые колебания в твердых, жидких и газообразных средах; в технике основные источники шума - двигатели и механизмы. Повышенный шум, исходящий от машин и механизмов, часто свидетельствует о наличии в них неисправностей или о нерациональности их конструкций.

Уровень шума нормируется в стандартах на бытовые машины и приборы. Например, для бытовых электрических стиральных машин класса "А" при 1300 оборотах в минуту уровень шума составляет около 70 дБ, машин с системой Fuzzy Control - 62-64 дБ, наиболее совершенных машин - 55 дБ; для посудомоечных машин уровень шума 40-50 дБ считается низким, выше 55 дБ - высоким; для бытовых электрических холодильников считается низким уровень шума 40 дБ.

Антропометрические показатели используются для характеристики соответствия конструкции товара особенностям человеческого тела; форме тела и его отдельных частей, входящих в контакт с товаром; распределению веса человека. Антропометрические особенности используются при проектировании одежды, обуви, мебели, спортивных товаров, электробытовых приборов и др.

При проектировании и изготовлении одежды в России используется ГОСТ Р ИСО 3635-99 "Одежда. Размеры. Определения, обозначения и требования к измерению". В стандарте используется понятие "контрольные величины". Контрольные величины - измерения, на которых построена система размеров одежды. Измерения человека включают в себя: обхват головы, шеи, груди, бюста, под грудью, талии и бедер; роста; длины ноги по внешней и внутренней поверхностям; обхват кисти; длину кисти; длину ступни. Контрольные величины указываются на пиктограмме - нарисованном символе человека.

Размеры указываются в маркировке товаров. Такая информация позволяет потребителю выбрать изделия с подходящими размерами. Однако маркировка изделий в разных странах мира различается, что часто вводит покупателей в заблуждение (см. прил. 1).

Мебель, в частности детская, подлежит строгой дифференциации по антропометрическим данным. Так, ученические стулья выпускаются нескольких типоразмеров (табл. 8.3).

Таблица 8.3

Типоразмерные группы детской мебели

Группа		Цвет маркировки		Рост учеников, см		Высота заднего края сиденья над полом, см		Высота переднего края сиденья над полом, см

Антропометрическая совместимость имеет важное значение для спортивных товаров.

Велосипеды выпускаются с рамами нескольких типоразмеров, которые ориентированы на потребителей разного роста. Размером рамы считается расстояние от оси каретки - оси системы до пересечения конца подседельной трубы с подседельным штырем, измеряемое в дюймах (табл. 8.4).

Таблица 8.4

Размерное деление велосипедных рам в зависимости от роста потребителя

Рост потребителя,		Высота рамы				Маркировка типоразмера		Характеристика
				дюймы
						XS (Extra Small)		маленький
								Маленький
									Выше среднего
							XL (Extra large)
								Сверхбольшой

Соответствие антропометрических показателей спортивным особенностям потребителя обусловливает максимальную эффективность использования товара, экономию физических затрат и способствует получению высокого результата на соревнованиях. Например, на результат спортивной стрельбы из биатлонной винтовки влияет антропометрический показатель - прикладистость, который обусловлен соответствием размеров ложа и приклада ширине ладони, длине руки и строению плеча стрелка.

При характеристике удобства пользования охотничьим оружием используется термин "посадистость", т.е. легкость, с которой можно выполнить несколько выстрелов вскидывая ружье.

Физиологические и психофизиологические показатели применяются для характеристики соответствия товара физиологическим особенностям человека, особенностям функционирования его органов чувств. Показатели отражают соответствие конструкции товара силовым, скоростным, зрительным, слуховым, осязательным возможностям человека и используются не только для непродовольственных, но и для продовольственных товаров.

Физиологические показатели продовольственных товаров оцениваются применительно к возможностям и потребностям организма человека. К примеру, в композиционных продуктах физиологические показатели связаны со сбалансированностью химического состава. Аминокислотный и жирнокислотный составы белков и жиров соответственно подбираются с учетом физиологических особенностей организма. Температура плавления жиров должна быть близкой температуре тела человека. В связи с отрицательными последствиями увлечения рафинированной пищей разрабатываются новые сорта и виды продуктов, обогащенных пищевыми волокнами, витаминами, минеральными элементами.

Установлена причинная связь между развитием злокачественных опухолей в кишечнике и недостаточным поступлением в организм растительной клетчатки. Способствующим фактором в данном случае служит малоподвижный образ жизни.

Психологические показатели применяются для характеристики соответствия товара психологическим особенностям человека - возможностям восприятия, обработки и анализа информации. Например, использование цветовых маркеров в органах управления товарами тесно связано с психологией цветовосприятия: здесь красный означает "опасность, запрет"; желтый - "осторожно; внимание!"; зеленый - "безопасность, экологичность".

Причины выбора сигнальных цветов связаны с цветовым и яркостным контрастом. Так, желтый участок спектра имеет максимальную видимость, а потому чередование желтых полос с черными обеспечивает восприятие на наибольшем расстоянии. Дополняя "осиную" предупреждающую раскраску нанесением косых полос, обеспечивают улучшение распознавания опасных технических объектов - балки, краны, столбы (обеспечивается визуальное отделение от вертикальных и горизонтальных природных объектов, преимущественно формирующихся в поле силы тяжести). Синий сигнальный свет применяется для небольших расстояний, так как его лучи сильно рассеиваются (военная, железнодорожная сигнализация).

Эргономические показатели

Эргономические показатели качества продукции - количественные характеристики одного или нескольких ее эргономических свойств, используемые для определения ее соответствия эргономическим требованиям, определяемым свойствами человека и характеристиками среды использования и предъявляемыми к изделию для повышения эффективности взаимодействия человека с данным изделием.

Эргономика (от греч. ergon - работа и nomos - закон) - научная дисциплина, изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности в современном производстве. Эргономика возникла в связи со значительным усложнением технических средств и условий их функционирования в современном производстве, существенным изменением трудовой деятельности человека, синтезированием в ней многих трудовых функций. Эргономика сформировалась на стыке наук - психологии, физиологии и гигиены труда, социальной психологии, анатомии, антропометрии и ряда технических наук.

В условиях научно-технической революции резко возросли стоимость технических средств и «цена» ошибки человека при управлении сложными системами. Да и при использовании сравнительно простых средств труда (например, слесарного инструмента) производительность труда человека существенно зависит от приспособленности средства труда к человеку, удобства пользования им.

Поэтому при проектировании новой и модернизации существующей техники особенно важно заранее и с максимально доступной полнотой учитывать возможности и особенности людей, которые ею будут пользоваться. При решении такого рода задач необходимо согласовать между собой отдельные рекомендации психологии, физиологии, гигиены труда и т. п., соотнести их и увязать в единую систему требований к каждому виду трудовой деятельности. эргономика модернизация наука

Человек, техника и окружающая их среда рассматриваются в эргономических исследованиях как сложная система. Основной объект исследования эргономики - система «человек-машина». Эргономика изучает характеристики человека, машины и среды, проявляющиеся в конкретных условиях их взаимодействия, разрабатывает методы учета этих факторов при модернизации действующей и создании новой техники и технологии, изучает проблемы целесообразного распределения функций между человеком и машиной, функционирования человекомашинных систем, определения критериев оптимизации таких систем с учетом возможностей и особенностей работающего человека (группы людей) и т. д. Эргономика не только изучает, но и проектирует целесообразные варианты конкретных видов человеческой деятельности, связанных с использованием новой техники .

Эргономика опирается на комплекс наук, предметом исследования которых является человек, и развивается в тесном взаимодействии с инженерной психологией, кибернетикой, системотехникой, исследованием операций, технической эстетикой, художественным конструированием, а также с научной организацией и охраной труда.

Важную роль играют эргономические требования и показатели в формировании и оценке качества продукции. К группе эргономических показателей относятся подгруппы: гигиенические, антропометрические, физиологические, психофизиологические и психологические.

В подгруппу гигиенических показателей, используемых при определении соответствия изделия санитарно-гигиеническим нормам и рекомендациям, условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при взаимодействии его с изделием входят уровни: температуры, освещенности, давления, влажности, запыленности, токсичности, шума, вибрации, радиации, напряженности магнитного и электрического полей, гравитационной перегрузки (ускорений).

Все гигиенические свойства можно объединить в следующие группы: свойства, определяющие взаимодействие изделия с парообразной и жидкой влагой; свойства проницаемости; свойства электризуемости; свойства, обеспечивающие тепловой обмен энергией; свойства загрязняемости и очищаемости.

К свойствам, определяющим взаимодействие изделий с парообразной и жидкой влагой, относятся гигроскопические свойства, влагоотдача, водопоглощение и пр. Эти свойства имеют большое значение, особенно для одежды и обуви. Они способствуют поддержанию нормальной влажности в пространстве между изделием и кожей человека.

Свойства проницаемости характеризуют способность материалов пропускать воздух (воздухопроницаемость), пары влаги (паропроницаемость), пыль (пылепроницаемость), свет (светопроницаемость), капельную воду (водопроницаемость, водоупорность) и пр. Например, мебель, предназначенная для хранения продуктов должна иметь соответствующий воздухообмен. Плащевые ткани -- обладать водоотталкивающими свойствами, а резиновая обувь должна быть водоупорной.

Свойства электризуемости характеризуют способность изделия накапливать на своей поверхности заряды статического электричества. Электризуемость при носке одежды вызывает неприятные ощущения, а наэлектризованная одежда прилипает к телу и быстрее загрязняется.

Свойства, обеспечивающие обмен тепловой энергией, характеризуют способность изделия к переносу тепла (теплопроводность, температуропроводность) и к поглощению тепла (теплоемкость). Эти свойства называют теплозащитными. Высокими теплозащитными свойствами должны обладать изделия зимнего ассортимента, а также строительные товары. Теплоемкость, в частности, имеет значение для электронагревательных приборов.

Свойства загрязняемости и очищаемости характеризуют способность изделий загрязняться и очищаться, имеют большое значение для оценки их гигиенических свойств. Способность изделия очищаться зависит от вида материала, из которого оно изготовлено, от конструкции изделия, от наличия специальных покрытий и др. Например, удобство очистки металлохозяйственных изделий определяется отсутствием труднодоступных мест, гладкостью поверхности и др.

В подгруппу антропометрических показателей, характеризующих соответствие изделий размерам и форме человеческого тела и его отдельных частей входят показатели соответствия: конструкции изделия размерам человека и форме его тела и отдельных его частей, входящих в контакт с изделием; конструкции изделия распределению массы человека и др. Для удобства формирования и использования этих показателей строятся специальные диаграммы и схемы, изображающие взаимодействие человека с изделием, на которых выделяются зоны досягаемости рук, углы поля зрения при разном размещении органов управления, индикаторов и т. п. К Например, высота и угол наклона спинки кресла должны соответствовать форме тела человека, в зависимости от их величины обеспечивается та или иная степень комфорта при сидении.

В состав физиологических и психофизиологических показателей входят показатели, характеризующие соответствие изделия и его отдельных элементов физиологическим свойствам человека, а также возможностям и особенностям его органов чувств.

К физиологическим показателям относятся такие, как соответствие изделия следующим возможностям человека: силовым, скоростным, энергетическим, переносимости монотонного труда, быстроте реакции и т. п. Физиологические свойства характеризуют те особенности товаров, которые оказывают влияние на жизнедеятельность и особенности функционирования человеческого организма и/или отдельных его органов. Физиологические свойства, как правило, удовлетворяют потребности человека в пище, тепле и пр. Так, особенности пищевой ценности продовольственных товаров (сбалансированность элементов, температура плавления жиров, усвояемость белков, жиров, углеводов и витаминов) определяют их физиологические свойства.

В число психофизиологических включены такие показатели, как соответствие изделия следующим возможностям человека: зрительным, слуховым, тактильным (осязательным), вкусовым, обонятельным. Психофизиологические свойства характеризуют соответствие изделия силовым, слуховым, зрительным, вкусовым, обонятельным возможностям человека, возможностям его органов чувств. Вес переносной техники должен соответствовать силовым возможностям человека. Сила звукового сигнала будильника должна превышать порог слышимости, но не вызывать болевых ощущений. Восприятие цвета также относится к психофизиологическим показателям. Так, красный цвет воспринимается иначе, чем тот же красный цвет на зеленом фоне. Восприятие изделия человеком осуществляется через целую систему чувств (сенсорную систему): зрительную, осязательную, слуховую, обонятельную, вкусовую.

Психологические свойства характеризуют соответствие изделия навыкам, восприятию, мышлению и памяти человека. В подгруппу психологических показателей входят показатели соответствия изделия возможностям восприятия и переработки информации, закрепленным и вновь формируемым навыкам работы человека с изделием.

Например, направление поворота ручки прибора при регулировании с целью увеличения значения регулируемого параметра должно соответствовать направлению движения часовой стрелки. В то же время для перекрытия потока воды, газа в газопроводе рукоятки и маховики кранов поворачивают против часовой стрелки. Это объясняется наличием у человека устойчивых навыков таких действий.

В подгруппу психологических показателей входят показатели соответствия изделия: возможностям восприятия, осознания и переработки информации, закрепленным и вновь формируемым навыкам человека (созданию динамического стереотипа с учетом легкости и быстроты его формирования) и т. п.

В связи с усложнением конструкции изделий и повышением интенсивности режимов их работы эргономическим показателям качества придается все возрастающее значение. Соответствие изделия эргономическим показателям определяется экспертами-эргономистами по специально разработанной шкале оценок в баллах, а в ряде случаев, например, для гигиенических и антропометрических показателей - в соответствующих физических единицах. Номенклатура эргономических показателей, их классификация и содержание устанавливаются в соответствующих НТД.