ГОСТ Р ИСО 15230-2014
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вибрация
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ В ОБЛАСТИ КОНТАКТА ЧЕЛОВЕКА С МАШИНОЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛОКАЛЬНОЙ ВИБРАЦИИ
Mechanical vibration - Coupling forces at the man-machine interface for hand-transmitted vibration
ОКС 13.160
Дата введения 2015-12-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 октября 2014 г. N 1424-ст.
4 Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ИСО 15230:2007* "Вибрация. Определение сил в области контакта человека с машиной при воздействии локальной вибрации" (ISO 15230:2007 "Mechanical vibration - Coupling forces at the man-machine interface for hand-transmitted vibration").
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)
Силы, действующие в области контакта кисти руки работника с ручной машиной или машиной с ручным управлением, являются важными характеристиками с точки зрения оценки воздействия вибрации на работника.
Силы, действующие в области контакта, состоят из двух компонентов. Первый - это сила, прилагаемая кистью руки для обеспечения необходимого управления машиной с целью, в конечном итоге, достигнуть желаемой производительности. Эта квазистатическая сила (на частотах ниже 5 Гц) является основным предметом рассмотрения настоящего стандарта. Второй компонент - биодинамическая сила, представляющая собой биодинамический ответ кисти руки на воздействующую вибрацию.
Различия в способах контакта руки с вибрирующей поверхностью могут повлиять на эффект воздействия вибрации на организм работника разными способами:
- изменением соотношения между вибрацией на рукоятке машины и вибрацией, передаваемой в систему "кисть - рука" работника;
- изменением функциональных систем организма работника (сосудистой, нервной, костной, связочно-суставной), на которые вибрация будет оказывать негативное влияние.
К настоящему времени проведены многочисленные исследования с моделированием воздействия вибрации на организм работника для оценки влияния на эффект этого воздействия сил подачи и охвата, создаваемых кистью руки. Настоящий стандарт устанавливает формат представления данных, позволяющий обобщать результаты подобных исследований.
Предполагается, что в будущем нормирование вибрации на рабочем месте будет осуществляться не только на основании параметров собственно вибрации, но и с учетом сил в области контакта работника с машиной.
Настоящий стандарт устанавливает параметры, характеризующие контакт кисти руки оператора с вибрирующей поверхностью машины, включая параметры силового воздействия (сила нажатия, сила охвата) и давления на кожу кисти руки оператора, а также руководство по проведению измерений указанных параметров силы и давления, включая требования к средствам измерений и их калибровке.
Настоящий стандарт не распространяется на оценку сил, действующих в тангенциальном направлении к области контакта.
2.1 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения.
F - сила;
i - индекс суммирования (целое число);
n - общее число суммируемых элементов;
p - локальное давление на i-й элемент поверхности;
S - поверхность;
t - время;
Т - продолжительность операции;
- угол между осью руки и разделяющей плоскостью;
- угол между осью машины и разделяющей плоскостью;
- коэффициент пропорциональности для силы охвата;
- коэффициент пропорциональности для силы нажатия.
2.2 Сокращения
В настоящем стандарте применены следующие сокращения.
BD - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к биодинамической силе;
с - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к контакту руки с машиной;
coup - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к соединению в области контакта;
f - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к воздействию на машину;
g - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к направляющему воздействию на машину;
gr - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к силе охвата;
I - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к подъему машины;
m - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на среднее значение величины;
max - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на максимальное значение величины;
n - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на нормальную составляющую векторной величины;
pu - при использовании в качестве подстрочного индекса указывает на отношение к силе нажатия;
х, у, z - оси декартовой системы координат.
3.1 Давление на кожный покров
3.1.1 Элемент поверхности
Площадь элемента поверхности определяют в векторном виде через единичный вектор нормали к элементу поверхности (см. рисунок 1) по формуле
. (1)
3.1.2 Локальное давление
Локальное давление , приложенное к элементу поверхности кожи кисти руки определяется отношением нормальной составляющей силы в центре элемента поверхности (см. 3.1.5) к площади элемента поверхности по формуле
. (2)
Указывать значение локального давления необходимо совместно с площадью элемента поверхности, к которому это давление приложено.
Примечание - Локальное давление в области контакта кисти руки оператора с машиной зависит от механических характеристик системы "кисть - рука" оператора, положения кисти, особенностей работы оператора, применяемого инструмента и выполняемого рабочего задания и варьируется обычно в диапазоне от нуля до 0,8 Н/м. Давление свыше 0,8 Н/м может сопровождаться болевыми ощущениями.
Рисунок 1 - Нормаль к элементу поверхности
3.1.3 Среднее давление
Среднее давление , приложенное к кисти руки в области контакта оператора с машиной, рассчитывают по n элементам поверхности, составляющим область контакта, по формуле
. (3)
3.1.4 Максимальное локальное давление
Максимальным локальным давлением называют наибольшее из локальных давлений в области контакта кисти руки оператора с машиной:
. (4)
3.1.5 Элемент силы
Элемент силы в области контакта определяют по формуле
, (5)
где - локальное давление на i-й элемент поверхности кожи в области контакта;
- площадь i-го элемента поверхности.
Вектор элемента силы направлен перпендикулярно элементу поверхности.
3.2 Толкающая или тянущая сила
Толкающую силу (некомпенсированную другими силами в области контакта) оператор прикладывает каждой кистью руки к вибрирующей поверхности в направлении от плеча. Тянущую силу оператор прикладывает каждой кистью руки к вибрирующей поверхности в направлении к плечу (см. рисунок 2).
Примечание 1 - В некоторых случаях оператор прилагает толкающую и тянущую силу одновременно в разных областях контакта. Тем не менее, для обозначения каждой из этих сил используют один и тот же символ .
Примечание 2 - Толкающая сила может быть весьма значительной, например при выполнении операции сверления, поэтому ее всегда необходимо принимать во внимание.