作业环境设计.ppt
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1、第二节 作业环境设计第三节安全防护装置人机学设计57第四节 人机系统安全与可靠性70,21.09.2023,第 2 页,第二节 作业环境设计,一、温度环境1、工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准 我国工业企业设计卫生标准(GB21-2002)根据作业性质、劳动强度,以气温为主制定了有关气象条件,见表5-21,补充知识,1空气温度空气温度是评价热环境的主要指标,它分为舒适温度和允许温度。舒适温度是指人的主观感觉舒适的温度或指人体生理上的适宜温度。常用的是以人主观感觉到舒适的温度作为舒适温度。生理学上对舒适温度规定为,人坐着休息、穿薄衣、无强迫热对流,在通常地球引力和海平面的气压条件下,未经热习服
2、(也称为热适应,指人长期在高温下生活和T作,相应习惯热环境)的人所感到的舒适温度。按照这一规定,舒适温度应在(213)范围内。允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。其温度范围一般是舒适温度(35)。,2 舒适的湿度。舒适的湿度一般为40一60。湿度在70以上为高气湿,在30以下为低气湿。3气流速度气流主要是在温度差形成的热压力作用下产生的。气流速度通常以米每秒表示。据测定,在室外的舒适温度范围内,一般气流速度为0.15 ms时,人即可感到空气新鲜在室内。即使温度适宜,由于空气流动速度小,也会有沉闷感。,4热辐射热辐射包括太阳辐射和人体与其周围环境之间的辐射。任何两
3、种不同温度的物体之间都有热辐射存在,它不受空气影响,直至两物体的温度相平衡为止。当物体温度高于人体皮肤温度时,热量从物体向人体辐射而使人体受热,称为正辐射;相反。热量从人体向物体辐射时,称为负辐射。人体对负辐射不很敏感,往往一时感觉不到,会因负辐射散失大量热量而受凉。但负辐射有利于人体散热,在防暑降温上有一定意义。,21.09.2023,第 6 页,表5-21工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准,21.09.2023,第 7 页,2、高温环境 高温作业的危害高温作业时人体可出现一系列生理性改变,主要为体温调节、水盐代谢、循环系统、消化系统、神经系统、泌尿系统等方面的改变。表现为:脉搏加快,体温
4、升高、头晕、头痛、恶心、极度疲劳等症状。中暑是高温环境下发生的急性疾病,按发病机理可分为热射病、日射病、热衰竭和热痉挛。根据症状将中暑分为先兆中暑、轻症中暑和重症中暑三种。,21.09.2023,第 8 页,(2)高温作业环境的设计1)高温作业环境的设计应该遵循国家标准的要求(高温作业允许持续接触热时间限值GB935-1989作了规定,见表5-22),21.09.2023,第 9 页,2)从生产工艺和技术、保健措施、生产组织等几个方面入手,合理设计高温作业环境生产工艺和技术措施 合理设计生产工艺过程 屏蔽热源降低湿度增加气流速度保健措施合理供给饮料和补充营养合理使用劳保用品进行职业适应性检查生
5、产组织措施,21.09.2023,第 10 页,3、低温环境(1)低温作业环境对人体的影响工作地点平均气温等于或低于5 的作业称为低温作业。人体在低温下,皮肤血管收缩,体表温度降低,使辐射和对流散热达到最小程度。在严重的冷暴露中,皮肤血管处于极度的收缩状态,流至体表的血流量显著下降或完全停滞,当局部温度降至组织冰点(一5)以下时,组织就发生冻结,造成局部冻伤。此外,最常见的是肢体麻木,特别是会影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。手的操作效率和手温及手部皮肤温度密切相关。手的触觉敏感性临界皮温是10左右操作灵巧度的临界皮肤温度在1216之间,长时间暴露于10以下,手的操作效率会显著降低。,2
6、1.09.2023,第 11 页,(2)低温作业环境设计应考虑的因素应按照工业企业设计卫生标准和工作企业采暖、通风和空气调节设计规范的规定,设置必要的采暖设备,做好采暖和保暖工作 采用热辐射取暖个体保护 提高作业负荷,21.09.2023,第 12 页,补充-温度环境的综合评价温度环境对人体产生影响的时候,仅用温度指标是不充分的。因为人在进入作业场所时必然受到温度、湿度、风速和熟辐射等多种因素的综合影响,这种综合感就是有效温度。1有效温度当有效温度高时,人的判断力减退,当有效温度超过32oC时,作业者读取误差增加,到35oC左右时,误差就会增加4倍以上。,21.09.2023,第 13 页,有
7、效温度的变化与下列组合条件有关:(1)空气温度与周围物体表面的温度;(2)空气温度与相对湿度;(3)空气温度与空气流动的速度。我国采暖通风和空调设计规范(TJl9-1975)中规定的工作场所的有关参数,见表1,不同作业种类的有效温度见表2。,21.09.2023,第 14 页,表1 工作场所的允许风速,表2 不同作业的有效温度,21.09.2023,第 15 页,2作业场所的适宜温度及湿度 生产作业场所的气温,一年四季不同。夏天炎热,冬天寒冷,这是一种自然现象。为了给操作人员创造舒适的工作场所,以提高生产效率和排除潜在事故,就必须采用人工的办法,对工作场所的温度环境进行调节。如要得到使人舒服的
8、温度,则必须通过人为的调节,使热能产生与热能的散发保持平衡。当然,这个适宜的温度还随工作的种类和强度的不同而有所变化(见表3),以保证安全的高效率的生产活动。,21.09.2023,第 16 页,表3 适宜作业的温度和温度,二 工 作 环 境(照 明 环 境),主要内容,三、照明对作业的影响,四、照明标准,二、视觉特性,一、光的物理性质及度量,五、照明设计,适当的亮度 物体要有一定的亮度,才能在视网膜上成像。物体的尺寸 物体的视角越大,越能看清楚。物体和背景的亮度对比 眼睛能辨别背景上的对象必须具备两条件之一:1)对象与背景颜色不同。2)在亮度上有差别。,视 度(视觉感觉清晰的程度),人通过视
9、觉从外界获得信息,效率与质量同人机环境照明有直接关系。同时,维持基本的人的视觉功能也有赖于环境照明,即作业环境中的光环境。光环境包括自然采光和人工照明。利用自然界的天然光源,解决作业场所的照明叫天然采光。利用人工制造的光源来解决作业场所照明的叫人工照明。自然光线均匀、光质好、照度大、节约资源。因而,应尽可能利用自然光。,一、光的物理性质与度量,1、光的物理性质:光(亦称可见光)通常被定义为能引起视觉的电磁波。太阳辐射多种波长的电磁波,其中只有波长为380780nm的电磁波可以为人眼所感知。,1、光通量,光通量是最基本的光度量,是指光源在单位时间内光辐射能量的大小。它是根据人眼对光的感觉来评价的
10、辐射通量。例如,一个200W的白炽灯比100W的白炽灯要亮得多,也就是发出光的量多。光通量的单位为流明(lm)。国际照明委员会规定,绝对黑体在铂的凝固温度下,从5.30510-3cm2面积上辐射出的光通量为1lm。,二、光的度量,2、发光强度,光源在单位立体角内发出的光通量,称为发光强度。光强用来表示发光体在不同方向上光通量的分布特性。如图所示,S为点光源发光体,它向各个方向辐射光通。若在某个方向上取微小立体角d,在此立体角内所发出的光通量为dr,则两者的比值即为该方向上的发光强度,即:,光强在数值上等于单位立体角内所辐射的光通量,其单位为坎德拉,简称坎(cd)。1坎德拉(cd)=流明(lm)
11、/球面度(sr)。,3、亮度,指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比,亮度的单位为坎德拉每平方米(cd/m2),也称为尼特(nt).,亮度也可以用每单位面积的发光面积表示,各种物体表面的亮度,4、照度,照度是被照单位面积上所接受的光通量,用E表示,单位为勒克思(lx)。1个勒克思表示在1平方米面积上均匀分布1流明光通量的照度值。照度用来表明被照面上照明量的大小,在照明系统设计中,常用照度值规定照明的标准值。以被照场所光通的面积密度来表示。其计算式为:E=/S,照度受被照物体与光源的距离及夹角的影响,它们之间的关系为:,I为发光强度,单位为cd,d表示光源到被
12、照物体表面距离,单位m,表示光线在被照物表面的入射角。,测定工作场所的照度,可以使用光电池照度计,各种环境条件下的照度强度,(6)反射比,不同表面吸收色光的程度不同,一个灰暗的表面所吸收的光更多,反射的光更少。有时我们也可以用反射比来比较不同物体表面的亮度。由一表面所反射回来的光通量(即亮度)与照射到此表面的光通量(即照度)两者之比称为反射比。,三、照明对作业的影响,1、照明与疲劳,看书疲劳和照度:不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明,不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明,从中可以看出,看书后眨眼的次数随照度值的增加而减少,说明视觉疲劳减少。,2、照
13、明与工作效率,良好光环境的作用,生产率、视疲劳与照度的关系,图中为一精密加工车间,随着照度值由370lx逐渐增加,劳动生产率随之增长,视觉疲劳逐渐下降,这种趋势在1200lx以下很明显。,3、照度与事故的关系,事故数量与室内照度的关系,图中所示为事故次数和季节的关系。由于11月、12月、1月的白天很短,工作场所人工照明时间增加,和天然光相比,人工照明的照度值较低,故在冬季内事故次数最高。,四、照明的标准,照明标准是照明设计和管理的重要依据,由于人的眼睛对人的敏感区域很大,所以严格说,照明标准并不是人的视觉要求的最低水平,而是考虑人的视觉、生产力、电力成本等因素的综合性的结果。我国于2004年1
14、2月开始施行工业企业照明设计标准GB50034-2004,本节将介绍国家标准以及推荐照明资料。,天然采光标准值,房间的照明标准,美国和德国的部分照明标准(Lx),工厂照明的推荐值(Lx),办公室,学校等场所照明的推荐值(Lx),四、照明的设计,1、照明方式 照明方式性影响照明质量,且关系到投资及费用支出。选择何种照明方式,与工作性质及工作点的分布疏密有关。工作场所人工照明方式一般可分为以下三种:,一般照明,也叫全面照明。它是指不考虑特殊的局部需要,为照亮整个被照面积而设置的照明。它适用于对光线投射方向没有特殊要求,工作点较密集,或者作业时工作点不固定的场所,采用这种照明方式,使作业者的视野亮度
15、一样,视力条件较好,工作时感到愉快。这种照明方式耗电较多。,局部照明。局部照明是指增加某一指定地点的照度而设置的照明。由于它靠近工作面,可减少电的消耗,获得高的照明。使用这种方式照明要注意直接眩光和使周围变暗的影响。综合照明。综合照明是指工作面上照度由一般照明和局部照明共同构成的照明。一般照明与局部照明对比过强使人感到不舒服,对作业效率有影响,其比例以1:5为好。综和照明是一种最经济的照明方式常用于要求照度高,或有一定的投光方向,或固定工作点分布比较稀疏的场合。,2、光源选择(1)自然照明与人工照明,作为光源,自然光是最理想的。但受到自然条件的影响。因此,在作业环境内常常要用人工光源作为补充照
16、明。采用人工照明可使工作场所保持稳定的光量。人工照明应选择接近自然光的人工光源。在人工照明中,萤光灯优于白炽灯ch。工作地照明不使用有色光线。,光源的显色性是指由光源所表现的物体性质,采用“一般显色性指数”作为定量评价指标。显色指数表示物体在待测光源下“变色”和“失真程度。,同一颜色的样品在不同的光源下,使人眼产生不同的色感,而在日光下物体显现的颜色最准确。,一般以日光或接近日光的人工光源作为标准光源,其显色性最优,将其显色指数Ra用100表示,其余光源的显色指数均小于100.,(2)直接光与间接光、透射光,直接光以光束的形式直接照在加工的物件上,故物件向光部分明亮,背光部分黑暗,过度的对比将
17、产生眩光。只有在照明较高、对比度较低的情况下才推荐采用直接光。,间接光是光源将其更多的光投射到天花板或墙上,然后反射到墙上。这个系统要求墙壁和天花板的颜色要淡。间接光产生分散的光因此没有阴影。它可使照明度很高而无眩光。,透射光是光线经散光的透明材料使光线转为漫射。漫射光线可减轻阴影和眩光。,(3)眩光,当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时,人们就感到刺眼,影响视觉,这种刺眼的光线叫眩光。眩光按产生的原因可分为三种:直接眩光、反射眩光和对比眩光。直接眩光是由明亮的光源直接照射眼睛引起的,直接眩光与光源位置有关。反射眩光是光线经过一些光滑物体表面反射到眼部引起的。对比眩光是物体与背景明暗相差太
18、大而引起的。,眩光的视觉效应主要是使人的眼睛的暗适应遭到破坏,产生视觉后像,使工作区的视觉效率降低,产生视觉不适应感和分散注意力,引起视疲劳,长期下去会损坏视力。,直接眩光与光源位置有关,光源的相对位置对视效的影响,眩光源对视效的影响程度与视线和光源的相对位置有关,防止和控制出现眩光的措施主要有:限制光源亮度。合理分布光源。光线转为散射 对于反射眩光,通过变换光源的位置或工作面的位置,使反射光不处于视线内 适当提高环境亮度,减少亮度对比,(4)照度分布,被照空间的照度应均匀或比较均匀,照度均匀的标志是:场内最大、最小照度分别与平均照度之差小于等于平均照度的 13。,(5)亮度分布,视野内的观察
19、对象、工作面和周围环境之间最好的亮度比为5:2:1,最大允许亮度比为10:3:1。如果房间照度水平不高,例如不超过150300lx时,视野内的亮度差别对视觉工作的影响比较小。,(6)照度时间上的均匀性,比静态对比更能引起不快的是视力范围内照明的有节奏的变化。生理研究已经表明,当1:5的两个亮度水平不停地交换时,人的视力效果下降的程度等价于把照明强度从1000lx降到30lx。为了避免照明强度的波动,应尽量做到:1)把运动中的机器尽量地隔起来;2)使视线主轴的明亮程度和颜色尽量相等;3)提前采取措施避免光源的闪烁。,三、色彩环境 颜色的特性,颜色的特性颜色具有色调、明度、彩度三个基本特性1.色调
20、。色调是指颜色所具有的搜此相互区别的特性,即色彩的相貌,是物体颜色在质方面的特征。人眼能分辨出大约160种色调。2明度。明度指颜色的明暗程度,藉此区别颜色的明暗与深浅,是物体颜色在量方面的特征。这种感觉由于光线强度不同而引起视觉对反射光的反应程度也不同。白色明度大,纯白色反射100的光;黑色明度小,纯黑色反射0的光。各种染料,加入白色,可提高明度;加入黑色可降低明度。3彩度。彩度也叫饱和度、纯洁鹰,是指颜色的鲜明程度。波长越单一,颜色也就越纯和、越鲜艳。光的颜色完全饱和很少见到,只有纯光谱的各种颜色彩度最大。,第一节:色彩的含义和构成,颜色可分为无彩色和有彩色。无彩色指的是黑色、白色和深浅变化
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