seminarski ergonomija i biomehanika

MAŠINSKI FAKULTET SARAJEVO

Odsjek za industrijsko inžinjerstvo i menadžment

Ergonomija i biomehanika

SEMINARSKI RAD

Mentor: Studenti:

Prof. dr. Fikret Veljović Vahid Delić

Armin Vatreš

Sarajevo, 2013

Zadatak

Radnik nosi teret na leđima, mase 40 kg (G=400 N), na dužini 7,5 m. Potrebno je odrediti:

- Opterećenje L4/L5

- NIOSH/RULA analize

- Caryy analizu

Analize je potrebno sprovesti nad procesom( početni položaj, uzimanje predmeta, odlaganje predmeta)

Nakon sprovedenih analiza pomoću CATIA V5 uraditi dimenzionisanje tereta prema dobijenim rezultatima te ako je potrebno ponoviti analizu radnog mjesta.

Slika 1. Određivanje visine čovjeka

Ergonomija i biomehanika 2

Slika 2. Određivanje mase čovjeka

Slika 3. Odabir opterećenja i prikaz biomehaničkih opterećenja prilikom kretanja


Slika 4. RULA analiza prilikom kretanja

Slika 5. Carry analiza prilikom kretanja


Slika 6. Biomehanička opterećenja prilikom preuzimanja i odlaganja tereta

Slika 7. RULA analiza prilikom preuzimanja i odlaganja tereta


Slika 8. Lift-Lower analiza prilikom preuzimanja i odlaganja tereta


Indeks podizanja LI omogućava relativno izračunavanej fizičkog naprezanaj koje je u vezi s poslom amnuelnog podizanja tereta. Određuje se izrazom:

LI= težina tereta

preporučena granicadizanja =

LRWL

gdje je:

L [kg] – masa objekta koji se podiže;

RWL [kg] – preporučena granica težine;

Granične vrijednosti LI faktora su:

LI >1 – povećani rizik za bol u leđima uslijed dizanja tereta; LI >3 – većina zaposlenika je pod povećanim rizikom od povređivanja; LI <1 – većina uposlenika je bezbjedna na radnom mjestu.

Vrijednosti LI ≤1 predstavljaju idealne uslove.

Maksimalno dozvoljeno opterećenje, za zdrave subjekte, kičmene kralježnice izražeon u sili pritiska na mjestu pršljenova L4/L5 je 3.4 kN. Ovo je granična veličina i ima individualne karakteristike, a zavisi od fizičke spreme kao i od antropromjera subjekta.

Jednačina za preporučenu granicu težine (RWL) je predstavljena izrazom:

RWL=LC ∙ HM ∙ VM ∙ DM ∙ AM ∙ FM ∙ CM

gdje je:

LC [kg] – Load constant; konstanta koja predstavlja teret prihvatljiv za 75% ženske populacije i 99% muške populacije zdravih zaposlenika starosne dobi 18-60 godina i iznosi 23 [kg] ili 230 [N]. To preporučena maksimalna težina za dizanje na standardnoj lokaciji za dizanje, s uobičajenim uglom zakretanja, dobrim hvatištem za teret i za udaljenost tereta manju od 25 [cm].

HM – Horizontal Multiplier; Horizontalni faktor koji karakteriše odstojanje od centralne linije stopala do centralne linije ruke dok se drži teški objekt. Sa povećanjem horizontalnog odstojanja tereta od kičme povećava se moment ruku što dovodi do povećanog naprezanja kralježnice.

H [cm] – Horizontalno rastojanje ruku od središnje tačke između gležnjeva. Mjeri se veličina na početku i na kraju izvršenog rada. Prosječna širina tijela iznosi 25 [cm].


Slika 9. Horizontalni faktor

HM= 25H

= 2553

=0,471

VM – Vertical Multiplier; Vertikalni faktor koji karakteriše odstojanje od poda do ruku u početnom momentu dizanja. Odražava se na povećano naprezanje kralježnice kada se podiže teret blizu poda. To zahtijeva trošenje veće energije, pa može da smanji RWL za 22.5% ako dizanje tereta započinje s poda. Također je opasno podizanje tereta do i iznad ramena, što može umanjiti RWL za 22.5% ako se radi o visini ramena.

V [cm] – Vertikalno rastojanje između ruku i poda. Mjeri se u početnom i krajnjem položaju, a uzima se najnepovoljniji slučaj.

Slika 10. Vertikalni faktor

VM=1-0.0003∙|V-75|=1-0.0003∙(77-75)=1,994

DM – Distance Multiplier; Faktor razdaljine predstavlja rastojanje na kojem treba dizati teret.

D [cm] – Ukupno vertikalno rastojanje početnog i krajnjeg položaja.


Slika 11. Faktor razdaljine

DM=1,82 + 4,593

= 0,868

AM – Asymetric Multiplier; Faktor asimetričnosti koji predstavlja veličinu ugla od 0 - 900 za koju se tijelo uvija pri radu.

A [0] – Ugao asimetrije. Mjeri se na početku i na kraju izvršenog rada, a uzima se najnepovoljniji slučaj.

AM=0,5

FM – Frequency Multiplier; Faktor koji predstavlja učestalost podizanja tereta u jednoj minuti. Određuju ga tri varijable i to:

Trajanje rada Vertikalno dostojanej ruku od poda Frekvencija

Slika 12. Faktor učestalosti

FM=1,72


CM – Copuling Multiplier; Faktor koji karakteriše uslove prihvatanja tereta dok se podiže. Određuju ga dvije varijable i to:

Kvalitet kontakta s teretom Vertikalno rastojanje ruku od poda

Tabela 1: Faktor hvatištaTip prihvatanja Faktor prihvatanja

V<75 cm V>75 cmDobro 1 1Srednje 0,95 1Loše 0,90 0,90

CM=1

Sada jednačina za RWL ima oblik:

RWL=23 ∙ 0,471 ∙ 1,994 ∙ 0,868 ∙ 0,5 ∙ 0,72 ∙ 1RWL=6,76

Indeks podizanja iznosi:

LI =406,76

=5,91

LI>3, zaposlenik je pod povećanim rizikom od povređivanja.

Proračun energije utrošene na prenos tereta

Rad koji se utroši na držanje tereta tokom kretanja između početka i cilja se može izraziti kao proizvod sile u rukama i puta koji pređe. Na ovaj način dobijeni rad za ruke se sabira sa do sada utrošenim radom na dizanje okretanje i spuštanje tereta.

Sila u rukama se računa kao zbirna sila koja opterećuje obje ruke i računa se na osnovu mase tereta koji radnik nosi i gravitacionog ubrzanja.

F=m ∙g=40∙10=400 Ngdje je :

m [kg] – masa teretag [m/s2] – gravitaciono ubrzanje

Put koji ruke pređu noseći teret predstavlja dužine koje radnik pređe od mjesta preuzimanaj tereta do mašine i mjerene su od težišta tereta u početnom i krajnjem položaju.Rad koji se izvrši poredstavlja proizvod sile i puta.

A=F ∙s=400∙7,5=3000 J

gdje je:

F [N] – sila koja djeluje na rukes [m] – pređeni put


Sila potrebna za prenos tereta s jednog na drugo mjesto se računa prema izrazu:

F=m ∙g ∙µ=40∙10∙0,5=200 N

gdje je:

F [N] – sila koja djeluje na rukeg [m/s2] – gravitaciono ubrzanjeµ - koeficijent trenja između podloge i stopala radnika, obično vrijednosti 0.5.

Snaga utrošena za vrijeme jedne smjene (8 sati) se računa prema izrazu:

E= A ∙f ∙P∙Θ = 3000 ∙1 ∙4∙2 = 24000

gdje je:

A [J] – rad utrošen za prenos teretaf – frekvencija aktivnostiP – period trajanja aktivnostiΘ – faktor zamora (1.1 – lagani poslovi; 2 – teški poslovi)

Proračun BMR energije

Količina energije potrebne organizmu za pravilno funkcionisanje naziva se osnovna metabolička stopa. Ova količina energije je individualna i zavisi od mnogih faktora:

Najčešće se koristi Harris-Benedictova formula:

Za ženske subjekte BMR=655+(9,6M)+(1,8H)+(4,7Y) Za muške subjekte BMR=66+(13,7M)+(5H)+(6Y)

M [kg] – masa subjektaH [cm] – visina subjektaY – starosna dob subjekta

Izračunavanjem BMR-a dolazimo do vrijednosti potrošene energije u toku jednog radnog ciklusa (RC).

BMR=66+(13,7∙90)+(5∙180)+(6∙24)BMR=2343

Ukupna utrošena snaga predstavlja zbir BMW i snage utrošene za vrijeme smjene.

Eu=E+BMR=24000+2343=26343 J

Energetske potrebe možemo izračunati koriteći više formula. Ovdje će biti prikazana formula koja se može koristi za oba pola:

EP=ITM ∙ 24 ∙ ffa


gdje je:

ITM [kg] – idealna tjelesna masaffa – faktor fizičke aktivnosti (ffa=2,1)24 – orijentaciona vrijednost bazalnog metabolizma

Idealnu tjelesnu masu možemo odrediti koristeći Lorenzovu formulu: Za žene: (H-100)-(H-150/2,5) Za muškarce: (H-100)-(H-150)/4

ITM = (180-100)-(180-150)/4=80-7,5= 72,5 kg

Sada će energetske potrebe za jedan dan biti:

EP=72,5 ∙ 24 ∙ 2,1EP=3654 kcal

Optimizacija radnog mjesta

U cilju optimizacije radnog prostora i smanjenja opterećenja na uposlenike, konstruisan je i postavljena pokretna traka za prenos tereta čime je znatno smanjeno opterećenje radnika.

Sada ćemo opet sprovesti analizu

Slika 13 Biomehanička opterećenja

Sa prethodne slike vidimo da je moment koji djeluje na lumbalne L4 i L5 pršljenove znatno manji od onog kdo prethodnog rješenja.


Slika 14 RULA analiza

Možemo uočiti da je čovjekovo tijelo znatno manje opterećeno i da postoji manji broj dijelova tijela koji trpe veća opterećenja.

Slika 15 Push-Pull analiza

Na osnovu ove analize vidimo da je opterećenje čovjeka znatno manje u odnosu na dozvoljeno.


Sada ćemo imati:

LI= težina tereta

preporučena granicadizanja =

LRWL

RWL=LC ∙ HM ∙ VM ∙ DM ∙ AM ∙ FM ∙ CM

RWL=23 ∙ 0,471 ∙ 1,994 ∙ 1,868 ∙ 0,5 ∙ 1,72 ∙ 1=14,52

LI=LRWL

= 4014,52

=2,75

F=m ∙g=20∙10=200 NA=F ∙s=200∙7,5=1500 JE= A ∙f ∙P∙Θ = 1500 ∙1 ∙4∙2 = 9000 JBMR=66+(13,7∙90)+(5∙180)+(6∙24)=2343 JEu=E+BMR=9000+2343=11343 JEP=ITM ∙ 24 ∙ ffaITM = (180-100)-(180-150)/4=80-7,5= 72,5 kgEP=72,5 ∙ 24 ∙ 1,8EP=3132 kcal


seminarski ergonomija i biomehanika

Documents