能量代谢率学习.pptx

人因工程学本章内容本章内容一、一、人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力二、体力工作负荷及其测定二、体力工作负荷及其测定三、体力工作时的能量消耗三、体力工作时的能量消耗四、作业时氧耗动态四、作业时氧耗动态五、劳动强度分级五、劳动强度分级六、体力疲劳及其消除六、体力疲劳及其消除七、案例：煤矿工人体能负荷与工伤事故关系研究七、案例：煤矿工人体能负荷与工伤事故关系研究第1页/共75页人因工程学第一节第一节 人体活动力量与耐人体活动力量与耐力力 人体活动的最基本特征有三人体活动的最基本特征有三 个个:力量、耐力和能量代谢，三者力量、耐力和能量代谢，三者 联系密切。联系密切。本节将着重介绍人体活动的力本节将着重介绍人体活动的力 量特征和耐力特征。量特征和耐力特征。第2页/共75页人因工程学 一、人体活动力量一、人体活动力量 人人能能够够发发挥挥出出力力的的大大小小，决决定定于于人人体体的的姿姿势势、着着力力部部位以及力的作用方向。位以及力的作用方向。施施力力部部位位可可把把人人体体力力量量分分为为手手部部力力量量、脚脚（含含腿腿）部部力量、背部力量和颈部力量。力量、背部力量和颈部力量。人人的的操操作作是是由由手手和和脚脚来来完完成成。因因此此，手手部部力力量量和和脚脚部部力量在所有各类力量中起着重要的作用。力量在所有各类力量中起着重要的作用。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力第3页/共75页人因工程学 一、人体活动力量一、人体活动力量 （一）手部力量（一）手部力量 （1 1）握力：握力的大小在很大）握力：握力的大小在很大程度上反映手的用力能力。握力大程度上反映手的用力能力。握力大小因年龄、性别等因素的变化而有小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异。表很大的差异。表8-18-1是根据对一组是根据对一组被试的测定所得到的实验结果。被试的测定所得到的实验结果。从表从表8-18-1可以看出，人体力量与可以看出，人体力量与人的年龄、性别有关，年龄和性别对人的年龄、性别有关，年龄和性别对力量有很大的影响。力量有很大的影响。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力手部肌肉图手部肌肉图第4页/共75页人因工程学第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力年龄年龄/岁岁男男 性性女女 性性人人 数数左手左手/N右手右手/N人人 数数左手左手/N右手右手/N4556677889910101111121213131414151516161717182024252930一一343539404445495054555960以上以上1042133128217148125124151243184186163981491229264526122372619.634.344.157.8281.3491.14115.64127.4178.36200.9239.12276.36303.8308.7392392.98393.96378.28371.42375.34347.9344.96305.7628.4238.2255.8669.5896.04104.86125.44142.1194.04219.52254.8298.9321.44335.1643.5425.32421.4398.86397.88403.76370.44364.56315.5662812012l22312214810114415310097498830311716282182315.6820.5827.4440.1852.9262.7280.3695.06144.06167.58198.94209.72209.72231.28237.16254.8242.06236.18231.28237.16220.5195.0219.628.4236.2650.9665.6675.4695.06113.68160.72186.2221.48230.3229.32248.92251.86267.54249.9246.96245.98247.94237.16198.94表表8-1 8-1 男女握力平均值男女握力平均值 第5页/共75页人因工程学 一、人体活动力量一、人体活动力量 （2 2）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等因素有关。）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等因素有关。1 1）坐姿手操纵力（图）坐姿手操纵力（图8-18-1 坐姿工作时不同角度得比例测定）坐姿工作时不同角度得比例测定）2 2）立姿手操纵力（图）立姿手操纵力（图8-28-2 立姿操纵时手的拉力和推力）立姿操纵时手的拉力和推力）3 3）卧姿手操纵力（图）卧姿手操纵力（图8-3 8-3 卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定）卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定）4 4）常见手部操作动作及其力量极限（图）常见手部操作动作及其力量极限（图8-48-4为常见手部操作动作及为常见手部操作动作及 其力量极限推荐值）其力量极限推荐值）第一节第一节 人体活动力量与耐人体活动力量与耐力力第6页/共75页人因工程学 第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力图图8-1 8-1 坐姿工作时不坐姿工作时不同角度的臂力测定同角度的臂力测定图图8-2 8-2 立姿操纵时手的拉力和推力立姿操纵时手的拉力和推力第7页/共75页人因工程学第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力表8-2坐姿不同角度上测得的臂力手臂的角度手臂的角度拉拉 力力/N推推 力力/N左左 手手右右 手手左左 手手右右 手手向向 后后向向 前前180015001200900600516498418356270534542462391280560493440369356614547458382409向向 上上向向 下下18001500120090060018223l24023l195191249267249218155182226218204182209258235226向向 内内 侧侧向向 外外 侧侧18001500120090060019l209199213220222240235222231133129133146142151146151164186第8页/共75页人因工程学 第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 表表8-3 8-3 卧姿不同肘角时手的最大臂力卧姿不同肘角时手的最大臂力 图图8-4 8-4 常见手部操作动作及其力量极限推荐值常见手部操作动作及其力量极限推荐值 第9页/共75页人因工程学第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力表表8-3 8-3 卧姿不同肘角时手的最大臂力卧姿不同肘角时手的最大臂力 ：N N手型手型用力方向用力方向肘角肘角推推拉拉向左向左向右向右向上向上向下向下左手左手600900120015001800231.28240.1280.28289.1297.92253.82294.0334.18311.64271.46106.8289.1889.1889.1889.18197.96178.36169.54150.92138.18155.82178.36178.36138.1880.36133.28138.18139.18124.46111.72右手右手600900120015001800294.0285.18324.38329.28306.74271.46324.38382.2360.64306.74217.56204.82213.64199.92164.64133.28124.46124.46124.46111.72192.0231.28222.46182.28101.92150.92159.74155.82150.92128.38第10页/共75页人因工程学 一、人体活动力量一、人体活动力量 （二）脚部力量（二）脚部力量 脚产生的力的大小影响因素脚产生的力的大小影响因素 1)1)姿势姿势:立立姿姿坐姿坐姿坐姿坐姿右脚最大蹬力平均可达右脚最大蹬力平均可达2568N,2568N,左脚左脚2362N2362N；2)2)方向方向-下肢的位置下肢的位置 膝部伸展角度在膝部伸展角度在1301300 0 1501500或或1601600 01801800 0之间时，脚蹬力最大。之间时，脚蹬力最大。3)3)性别与肢体部位性别与肢体部位 右脚力右脚力左脚力；左脚力；男性脚力男性脚力女性脚力。女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超过脚力控制器的操纵力最大不应超过264N264N。右脚使用力的大小、速度和准确性都优右脚使用力的大小、速度和准确性都优于左脚。于左脚。操作频繁的作业应考虑双脚交叉作操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。业。第一节第一节 人体活动力量与耐人体活动力量与耐力力足部肌肉图足部肌肉图第11页/共75页人因工程学二、人体活动的耐力二、人体活动的耐力 一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐力。一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐力。研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降。人体力研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降。人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系，如图量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系，如图8-58-5所示。所示。第一节第一节 人体活动力量与耐人体活动力量与耐力力第12页/共75页人因工程学 第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小。工体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小。工作量越大，人体承受的体力工作负荷强作量越大，人体承受的体力工作负荷强度越大。人体的工作能力是有一定度越大。人体的工作能力是有一定限度的。限度的。对操作者承受负荷的状况进对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，行准确评定，既能保证工作量，又能防止操作者在最佳工作负荷又能防止操作者在最佳工作负荷水平外超负荷工作，是人机系统水平外超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。设计的一项重要任务。一、体力工作负荷的定义一、体力工作负荷的定义l不堪重负的运输车不堪重负的运输车第13页/共75页人因工程学 第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面进行测定进行测定。二、二、体力工作负荷的测定体力工作负荷的测定 （一）生理变化测定（一）生理变化测定 生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变量的变化来测定体力工作负荷。量的变化来测定体力工作负荷。l电子心率计电子心率计l血压计血压计l肌电图检测仪肌电图检测仪第14页/共75页人因工程学（一）生理变化测定吸氧量、肺通气量、心率、血压吸氧量、肺通气量、心率、血压 指标指标派生指标派生指标氧债氧债 心率恢复时间心率恢复时间 肌电图肌电图(电位由容易分辨到不电位由容易分辨到不能区分到无法分清能区分到无法分清)第二节 体力工作负荷及其测定第15页/共75页人因工程学 第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 （二）生化变化测定（二）生化变化测定 经常的测定项目：乳酸和糖原的含量经常的测定项目：乳酸和糖原的含量乳酸乳酸:安静状态安静状态:血液中乳酸含量血液中乳酸含量10-15mg/100ml,10-15mg/100ml,中等强度作业中等强度作业:略有增加略有增加 较大强度时较大强度时,血液中乳酸含量血液中乳酸含量100-200mg/100ml100-200mg/100ml血糖血糖:安静状态安静状态:100mg/100ml:100mg/100ml 轻作业轻作业:保持稳定水平保持稳定水平 中等强度作业中等强度作业:开始稍有降低开始稍有降低,但很快就维持较高水平但很快就维持较高水平;作业强度较大或持续较长时间作业强度较大或持续较长时间,或肝糖原储备不足或肝糖原储备不足,可出现血可出现血糖降低现象糖降低现象,降到正常人一半降到正常人一半,不能工作不能工作.体力负荷对人体尿蛋白含量有明显的影响，即所谓的体力负荷对人体尿蛋白含量有明显的影响，即所谓的“运动性运动性尿蛋白尿蛋白”现象。现象。二、二、体力工作负荷的测定体力工作负荷的测定第16页/共75页人因工程学第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定（三）主观感觉测定 主观感觉测定是通过如图主观感觉测定是通过如图8-68-6所示的自认劳累分级量表进行评所示的自认劳累分级量表进行评价。经过多次修改，目前普遍使用的是价。经过多次修改，目前普遍使用的是1515点（点（6 62020点）量表，点）量表，该量表的特征是要求操作者根据工作中的主观体验对承受的负荷该量表的特征是要求操作者根据工作中的主观体验对承受的负荷程度进行评判。程度进行评判。图图8-6 8-6 自认劳累分级量表自认劳累分级量表第17页/共75页人因工程学 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗 体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。能量代谢按机体所处状态，可以分为三种：基础代谢能量代谢按机体所处状态，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量、能量代谢量。量、安静代谢量、能量代谢量。一、基础代谢量一、基础代谢量 基础代谢量基础代谢量:是人在绝对安静下是人在绝对安静下(平卧状态平卧状态)维持生命所必须消耗的能量。维持生命所必须消耗的能量。基础条件基础条件:清醒，安静，卧床，空腹清醒，安静，卧床，空腹(饭后饭后1010小时以上小时以上)，室温，室温20 20 0 0C C基础代谢基础代谢:基础代谢条件下的能量代谢叫基础代谢。（基础代谢条件下的能量代谢叫基础代谢。（KJ/hKJ/h）代谢率：代谢率：单位时间、人体单位面积耗能（单位时间、人体单位面积耗能（KJ/mKJ/m2.2.h h）第18页/共75页人因工程学第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗基础代谢率基础代谢率:正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常平均平均值的值的15%15%。第19页/共75页人因工程学第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗l不同性别与不同年龄的正常基础代谢率不同性别与不同年龄的正常基础代谢率 女性的基础代谢率略低于男性。女性的基础代谢率略低于男性。婴儿时期，因为身体组织生长婴儿时期，因为身体组织生长旺盛，基础代谢率最高，以后旺盛，基础代谢率最高，以后随着年龄的增长而逐渐降低。随着年龄的增长而逐渐降低。第20页/共75页人因工程学第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗我国人体表面积的公式为：我国人体表面积的公式为：体表面积体表面积(m(m2 2)=0.0061)=0.0061身高身高(cm)+0.0128(cm)+0.0128体重体重 (kg)-0.1529(kg)-0.1529 基础代谢量基础代谢量=基础代谢率平均值基础代谢率平均值(B)(B)人体表面积人体表面积 (S)(S)持续时持续时(t)=BSt (t)=BSt 第21页/共75页人因工程学 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗二、安静代谢量二、安静代谢量 安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。安静代谢量安静代谢量=基础代谢量基础代谢量+为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量 通常以基础代谢量的通常以基础代谢量的2020作为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量，作为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量，安静代谢率记为安静代谢率记为R R，R R1.2B1.2B。安静代谢量安静代谢量=RSt=RSt1.2BSt1.2BSt 式中，式中，R R为安静代谢率（为安静代谢率（kJ/(mkJ/(m2 2h)h)；S S为人体表面积（）；为人体表面积（）；t t为持续时间（为持续时间（h h）。）。第22页/共75页人因工程学 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗三、能量代谢量三、能量代谢量 人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。能量代谢量能量代谢量=基础代谢量基础代谢量+维持体位增加的代谢量维持体位增加的代谢量+作业时增加的代谢量作业时增加的代谢量 =安静代谢量安静代谢量+作业时增加的代谢量作业时增加的代谢量 能量代谢率记为能量代谢率记为M M。能量代谢量能量代谢量=MSt=MSt 式中，式中，M M为量代谢率（为量代谢率（kJ/h mkJ/h m2 2 ）；）；S S为人体表面积（为人体表面积（m m2 2）；）；t t为测定时为测定时 间（间（h h）。）。第23页/共75页人因工程学 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗 四、相对代谢率四、相对代谢率RMR RMR 为了消除作业者之间的差异因素，常用相对代谢率这一相对指标衡量为了消除作业者之间的差异因素，常用相对代谢率这一相对指标衡量劳动强度。相对代谢率记为劳动强度。相对代谢率记为RMRRMR。见例8-1第24页/共75页人因工程学第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗例例8-18-1 某男工身高某男工身高1.7m1.7m，体重，体重70kg70kg，基础代谢率平均值约为，基础代谢率平均值约为 158.7kJ/(m2158.7kJ/(m2h)h)，连续作业，连续作业2 2个小时，当个小时，当RMR=4RMR=4时，试问时，试问能量消耗能量消耗 为多少为多少?作业时增加的代谢量为多少作业时增加的代谢量为多少?解解:人体表面积人体表面积(m2)=0.0061(m2)=0.0061身高身高(cm)+0.0128(cm)+0.0128体重体重(kg)-(kg)-0.15290.1529 =0.0061170+0.012870-0.1529=1.8161(m =0.0061170+0.012870-0.1529=1.8161(m2 2)能量消耗量能量消耗量=(RMR+1.2)=(RMR+1.2)基础代谢率平均值基础代谢率平均值体表面积体表面积作业时间作业时间 =(4+1.2)158.71.81612=2997.44(kJ)=(4+1.2)158.71.81612=2997.44(kJ)作业时增加的代谢量作业时增加的代谢量=RMR=RMR基础代谢量基础代谢量 =基础代谢率平均值基础代谢率平均值人体表面积人体表面积作业时间作业时间 =4158.71.81612=2305.72(kJ)=4158.71.81612=2305.72(kJ)第25页/共75页人因工程学 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗五、相对代谢率资料五、相对代谢率资料 计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢率资料，专家们已计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢率资料，专家们已经积累了大量的系统的相对代谢率数据。经积累了大量的系统的相对代谢率数据。可以对研究的某项具体作业，观察分析作业者的动作、负荷和疲劳等可以对研究的某项具体作业，观察分析作业者的动作、负荷和疲劳等方面的特征，然后与现有的资料加以对照比较，即可以判断确定该项作业方面的特征，然后与现有的资料加以对照比较，即可以判断确定该项作业的的RMRRMR值。值。有关判定生产作业活动的资料见表有关判定生产作业活动的资料见表8-58-5。日常作业活动的日常作业活动的RMRRMR值参考资料见表值参考资料见表8-6 8-6。第26页/共75页人因工程学动动作作部位部位动作细分动作细分RMR被检查者感觉被检查者感觉调查者观察调查者观察工作举例工作举例非意识的机械性动作非意识的机械性动作00.5手腕感到疲劳，但习惯后不手腕感到疲劳，但习惯后不感到疲劳感到疲劳完全看不出疲劳感完全看不出疲劳感拍电报为拍电报为0.3记录为为记录为为0.5手指手指动作动作有意识的动作有意识的动作0.51工作时间长后有疲劳感工作时间长后有疲劳感看不出有疲劳感看不出有疲劳感拨电话号码为拨电话号码为0.7盖章为盖章为0.9手指手指动作动作手指动作连带到小臂手指动作连带到小臂1.02.0认为工作很轻不太疲劳认为工作很轻不太疲劳看不出有疲劳感看不出有疲劳感电脑操作为电脑操作为1.3电钻电钻(静作业静作业)为为1.8连带连带上肢上肢手指动作连带大臂手指动作连带大臂2.03.0常想休息常想休息有明显工作感，是较小有明显工作感，是较小的体力劳动的体力劳动抹光混凝土为抹光混凝土为2.0上肢上肢动作动作一般动作方式一般动作方式3.04.0开始不习惯时劳累习惯后不开始不习惯时劳累习惯后不太困难太困难摆动虽大些，但用力不摆动虽大些，但用力不大大轻筛为轻筛为3.0电焊为电焊为3.0稍用力动作方式稍用力动作方式4.05.5局部疲劳，不能长时间连续局部疲劳，不能长时间连续动作动作使用整个上肢，用力明使用整个上肢，用力明显显装汽车轮胎为装汽车轮胎为4.5粗锯木料为粗锯木料为5.0全全身身动动作作一般动作方式一般动作方式5.56.5要求工作要求工作3040min后休息后休息作业者呼吸急促作业者呼吸急促拉锯为拉锯为5.8和泥为和泥为6.0动作较大，用力均匀动作较大，用力均匀6.58.0连续工作连续工作20min感到胸中难感到胸中难受，但再干轻的工作受，但再干轻的工作能继续做能继续做作业者呼吸急促。脸变作业者呼吸急促。脸变色，出汗色，出汗锯硬木为锯硬木为7.5短时间内集中全身力量短时间内集中全身力量8.09.5工作工作56min后，什么工作后，什么工作也不能做了也不能做了作业者呼吸急促、流汗、作业者呼吸急促、流汗、脸色难看、不爱脸色难看、不爱说话说话用尖镐劳动为用尖镐劳动为8.5推推200kg三轮车为三轮车为9.5繁重作业繁重作业10.012.0工作不能持续工作不能持续5min以上以上急喘、脸变色、流汗急喘、脸变色、流汗用全力推车为用全力推车为10.0挖坑为挖坑为12.4极繁重作业极繁重作业12.0以上以上用全力只能忍耐用全力只能忍耐lmin，实在，实在没有力气了没有力气了屏住呼吸作业，急屏住呼吸作业，急喘，有明显的疲劳感喘，有明显的疲劳感推倒物料为推倒物料为17.0表表8-5 8-5 生产作业活动的资料生产作业活动的资料第27页/共75页人因工程学作业或活动内容作业或活动内容RMR值值作业或活动内容作业或活动内容RMR值值睡眠睡眠安静坐姿安静坐姿坐姿：灯泡钨丝的组装坐姿：灯泡钨丝的组装念、写、读、听念、写、读、听拍电报拍电报电话交换台的交换员电话交换台的交换员打字打字谈话：坐着谈话：坐着(有活动时有活动时0.4)站着站着(腿或身体弯曲时腿或身体弯曲时0.5)打电话打电话(站站)用饭、休息用饭、休息洗脸、穿衣、脱衣洗脸、穿衣、脱衣乘小汽车乘小汽车乘汽、电车乘汽、电车(坐坐)乘汽、电车乘汽、电车(站站)、扫地、洗、扫地、洗手手使用计算器使用计算器洗澡洗澡邮局盖戳邮局盖戳使用缝纫机使用缝纫机在桌上移物在桌上移物用洗衣机用洗衣机基础代谢量的基础代谢量的809000.10.20.30.41.40.20.30.40.40.50.50.61.02.20.60.70.91.01.01.21.2使用计算机使用计算机步行选购步行选购准备、做饭及收拾准备、做饭及收拾邮局小包检验工作邮局小包检验工作骑车骑车(平地平地180m/min)做广播体操做广播体操擦地擦地整理被褥整理被褥下楼下楼(50m/min)上楼上楼(45 m/min)慢步慢步(40m/min)(50m/min)散步散步(60m/min)(70m/min)步行步行(80m/min)(90m/min)(100m/min)(120m/min)跑步跑步(150m/min)马拉松马拉松万米跑比赛万米跑比赛1.31.61.62.42.93,03.54.3-5.32.66.51.31.51.82.12.73.34.27.08.08.514.516.7表表8-6 8-6 日常作业的日常作业的RMRRMR资料资料 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗第28页/共75页人因工程学 第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态 能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来。作业时人能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来。作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度越大，需要氧量也越体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度越大，需要氧量也越多。因此，以体力为主的作业，可以利用人在作业中的耗氧量计算多。因此，以体力为主的作业，可以利用人在作业中的耗氧量计算作业时耗能量。作业时耗能量。一、氧债及其补偿一、氧债及其补偿氧需：单位时间所需的氧量（氧需能否得到满足主要取决于循氧需：单位时间所需的氧量（氧需能否得到满足主要取决于循环系统和呼吸系统的功能）环系统和呼吸系统的功能）。氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量（成年人的氧氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量（成年人的氧上限一般不超过上限一般不超过3L/min3L/min，有锻炼者可达到，有锻炼者可达到4L/min4L/min）。第29页/共75页人因工程学 第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态一、氧债及其补偿一、氧债及其补偿 氧债：氧需和供氧量之差（如图）。氧债：氧需和供氧量之差（如图）。氧氧需需超超过过氧氧上上限限氧氧需需小小于于氧氧上上限限A第30页/共75页人因工程学 第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态二、静态作业的氧需二、静态作业的氧需 静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生疲劳。即使劳动静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生疲劳。即使劳动强度很大，氧需也达不到氧上限，通常每分钟不超过强度很大，氧需也达不到氧上限，通常每分钟不超过1L1L。但在作业停止后。但在作业停止后数分钟内，氧耗不像动态作业那样迅速降低，而是先升高，然后再逐渐降数分钟内，氧耗不像动态作业那样迅速降低，而是先升高，然后再逐渐降低到安静水平。低到安静水平。静静态态作作业业的的氧氧消消耗耗动动态态第31页/共75页人因工程学 第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态三、氧耗量的测定与计算三、氧耗量的测定与计算 相对代谢率相对代谢率(RMR)(RMR)指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式如下：指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式如下：（要注意，对恢复期还氧债部分的氧耗量不能忽略）（要注意，对恢复期还氧债部分的氧耗量不能忽略）其中，作业时的氧耗量、安静时其中，作业时的氧耗量、安静时氧耗量都可通氧耗量都可通过肺功能分析仪测定过肺功能分析仪测定基础代谢氧基础代谢氧耗量耗量可以通过与安静时氧的消耗量可以通过与安静时氧的消耗量的换算关系获取，安静状态的换算关系获取，安静状态氧耗量氧耗量为基础代谢为基础代谢氧耗量的氧耗量的1.21.2倍。倍。第32页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级 劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。劳动劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。劳动强度不同，单位时间人体所消耗的能量也不同。从劳动生理学方面强度不同，单位时间人体所消耗的能量也不同。从劳动生理学方面来看，以能量代谢为标准进行分级是比较合适的。这种分级法可以来看，以能量代谢为标准进行分级是比较合适的。这种分级法可以把千差万别的作业，从能量代谢角度进行统一的定义。把千差万别的作业，从能量代谢角度进行统一的定义。目前，国内外对劳动强度分级的能量消耗指标主要有两种：目前，国内外对劳动强度分级的能量消耗指标主要有两种：（1 1）相对指标，即相对代谢率相对指标，即相对代谢率RMRRMR。该指标在国外应用比较。该指标在国外应用比较普遍，目前在我国已开始使用；普遍，目前在我国已开始使用；（2 2）绝对指标，如）绝对指标，如8h8h的能量消耗量，劳动强度指数等。的能量消耗量，劳动强度指数等。第33页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级一、以相对代谢率指标分级一、以相对代谢率指标分级依作业时的相对代谢率指标评价劳动强度标准的典型代表是日依作业时的相对代谢率指标评价劳动强度标准的典型代表是日本本能率协会的划分标准能率协会的划分标准它将劳动强度划分为它将劳动强度划分为5 5个等级。个等级。第34页/共75页人因工程学第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级劳动强度分劳动强度分级级RMR作业的特点作业的特点工种举例工种举例极轻劳动极轻劳动01.01.手指作业手指作业2.精神作业精神作业3.坐位姿势多变，立位时身体重心不坐位姿势多变，立位时身体重心不移动移动4.疲劳属于精神或姿势方面的疲劳疲劳属于精神或姿势方面的疲劳电话交换员电话交换员电报员电报员修理仪表修理仪表制制 图图轻劳动轻劳动1.02.01.手指作业为主以及上肢作业手指作业为主以及上肢作业2.以一定的速度可以长时间连续工作以一定的速度可以长时间连续工作3.局部产生疲劳局部产生疲劳司机司机在桌上修理器具在桌上修理器具打字员打字员中劳动中劳动2.04.01.几乎立位，身体水平移动为主，速几乎立位，身体水平移动为主，速度相当普通步行度相当普通步行2.上肢作业用力上肢作业用力3.可持续几小时可持续几小时油漆工、车工油漆工、车工木工木工电焊工电焊工重劳动重劳动4.07.01.全身作业为主，全身用力全身作业为主，全身用力2.全身疲劳，全身疲劳，1020min想休息想休息土建工土建工极重劳动极重劳动7.0以上以上1.短时间内全身用强力快速作业短时间内全身用强力快速作业2.呼吸困难，呼吸困难，25min就想休息就想休息伐木工伐木工大锤工大锤工表表8-8 8-8 劳动强度分级劳动强度分级第35页/共75页人因工程学第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级作业的作业的RMRRMR值越高，规定的作业率应越低。值越高，规定的作业率应越低。RMR RMR 2.7 2.7 适宜的作业；适宜的作业；RMR RMR 4 4 4 的作业不能连续进行；的作业不能连续进行；RMR RMR 7 7 的作业应实行机械化。的作业应实行机械化。第36页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级二、以能耗量指标分级二、以能耗量指标分级 不同劳动强度的能耗量与相对代谢率指标对照资料见表不同劳动强度的能耗量与相对代谢率指标对照资料见表8-98-9。该资。该资料为日本劳动研究所发表。料为日本劳动研究所发表。性别性别等级等级主作业的主作业的 RMRRMR8h8h劳动能耗量劳动能耗量/kJ/kJ一天能耗量一天能耗量/kJ/kJ男男A AB BC CD DE E0 01 11 12 22 24 44 47 77 7111123032303385238523852385252345234523452347327732773277327908590859085908510844108447746774692119211921192111067610676106761067612770127701277012770146541465414654146541632916329女女A AB BC CD DE E0 01 1l l2 22 24 44 47 77 7111119261926301430143014301442704270427042705945594559455945745374537453745389188918690869088039803980398039929592959295929510970109701097010970124771247712477124771394213942第37页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级 我国于我国于19971997年重新确定标准（年重新确定标准（GB3869-1997GB3869-1997）代替）代替GB 3869-83GB 3869-83，标准规定了体力劳动强度分级的划分原则和级别，是劳动安全卫生，标准规定了体力劳动强度分级的划分原则和级别，是劳动安全卫生和管理的依据。和管理的依据。1 1定义定义 本标准采用下列定义。本标准采用下列定义。（1 1）能量代谢率）能量代谢率energy metabolic radeenergy metabolic rade（M M）（2 2）劳动时间率）劳动时间率working time rate(T)working time rate(T)（3 3）体力劳动性别系数）体力劳动性别系数sex coeffcient of physical work(S)sex coeffcient of physical work(S)（4 4）体力劳动方式系数）体力劳动方式系数way coefficient of physical work(W)way coefficient of physical work(W)（5 5）体力劳动强度指数）体力劳动强度指数 intensity index of physical work(I)intensity index of physical work(I)三、以劳动强度指数分级三、以劳动强度指数分级第38页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级2 2体力劳动强度分级体力劳动强度分级 体力劳动强度分为四级，如表体力劳动强度分为四级，如表8-108-10所示。所示。三、以劳动强度指数分级三、以劳动强度指数分级体力劳动强度级别体力劳动强度级别体力劳动强度指数体力劳动强度指数151520202525第39页/共75页人因工程学第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级3 3、体力劳切强度指数计算方法、体力劳切强度指数计算方法 体力劳动强度指数计算公式：体力劳动强度指数计算公式：I=TI=TM MS SW W10 10 式中：式中：I I体力劳动强度指数；体力劳动强度指数；T T劳动时间率，；劳动时间率，；M M8h8h工作日平均能量代谢率，工作日平均能量代谢率，KJKJminminm m2 2；S S性别系数：男性性别系数：男性1 1，女性，女性1.31.3；W W体力劳动方式系数：搬体力劳动方式系数：搬1 1，扛，扛0.400.40，推，推/拉拉0.050.05；1010计算常数。计算常数。其中，净作业时间比率可通过抽样测定，取其平均值。其中，净作业时间比率可通过抽样测定，取其平均值。三、以劳动强度指数分级三、以劳动强度指数分级第40页/共75页人因工程学单项劳动能量代谢率计算如下：单项劳动能量代谢率计算如下：每分钟肺通气量每分钟肺通气量3.03.07.3L7.3L时采用式：时采用式：1gM1gM0.0945x 0.0945x 0.537 94 0.537 94 每分钟肺通气量每分钟肺通气量8.08.030.9L30.9L时采用式：时采用式：lg(13.26-lg(13.26-)1.1648-0.0125x 1.1648-0.0125x 每分钟肺通气量每分钟肺通气量7.37.38.0L8.0L时采用上面两式的平均值。时采用上面两式的平均值。上式中，上式中，M M为能量代谢率（为能量代谢率（kJkJminminm m2 2）；）；x x为单位人体面积气体体积，为单位人体面积气体体积，L/minL/minm m2 2。第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级4 4能量代谢率、劳动时间率的计算方法能量代谢率、劳动时间率的计算方法三、以劳动强度指数分级三、以劳动强度指数分级（1 1）平均能量代谢率平均能量代谢率M M计算方法计算方法第41页/共75页人因工程学 第五节第五节 劳动强度分级劳动强度分级3 3能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法三、以劳动强度指数分级三、以劳动强度指数分级（2 2）劳动时间率）劳动时间率T T计算方法计算方法 每天选择接受测定的工人每天选择接受测定的工人2 23 3名，记录自上工开始至下工为止整个工作从事名，记录自上工开始至