《作业环境设计》PPT课件.ppt
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1、o第二节第二节作业环境设计作业环境设计o第三节安全防护装置人机学设计第三节安全防护装置人机学设计57o第四节第四节人机系统安全与可靠性人机系统安全与可靠性70701/17/2023第第2页页第二节第二节作业环境设计作业环境设计o一、温度环境一、温度环境o1、工厂车间内作业区的空气温度和湿度标、工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准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o1空气温度o空气温度是评价热环境的主要指标,它分为舒适温度舒适温度和允许温度。和允许温度。o舒适温度是指人的主观感觉舒适的温度或指人体生理舒适温度
2、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。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(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,舒适温度应在按照这一规定,舒适温度应在(213)范围内。范围内。o允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心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
3、般为舒适的湿度一般为40一一60。湿度在湿度在70以上为高气湿,在以上为高气湿,在30以下为低以下为低气湿。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温度差形成的热压力作用下产生的的。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0.15ms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。o4热辐射o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,称时
4、,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,为正辐射;相反。热量从人体向物体辐射时,称为负辐射。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。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,在防暑降温上有一但负辐射有利于人体散热,在防暑降温上有一定意义定意义。1/17/2023第第6页页表5-21工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准车间车间和作和作业业的特征的特征冬冬季季夏夏季季温度温度/oC相相对对湿度湿度/%温度温度/oC相相对对湿度湿度/%主要放散主要放散对对流流热热的的车间车间散散热热量不大的量不大的轻轻作作业
5、业中等作中等作业业重重作作业业142012171015不不规规定定不超不超过过室外温室外温度度3oC不不规规定定散散热热量大的量大的轻轻作作业业中等作中等作业业重重作作业业162513221020不不规规定定不超不超过过室外温室外温度度5oC不不规规定定需要人工需要人工调节调节温度和湿度的温度和湿度的轻轻作作业业中等作中等作业业重重作作业业2023222524278075706560553132337070606050放散大量放散大量辐辐射射热热和和对对流流热热的的车间车间(辐辐射射强强度大于度大于2.5105J/(h.m2)815不不规规定定不超不超过过室外温室外温度度5oC不不规规定定放散
6、大量放散大量湿气的湿气的车车间间散散热热量不大的量不大的轻轻作作业业中等作中等作业业重重作作业业16201317101580不超不超过过室外温室外温度度3oC不不规规定定散散热热量大的量大的轻轻作作业业中等作中等作业业重重作作业业18231721161980不超不超过过室外温室外温度度5oC不不规规定定1/17/2023第第7页页2、高温环境、高温环境o 高温作业的危害高温作业的危害o高温作业时人体可出现一系列生理性改变,主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。表现统、神经系统
7、、泌尿系统等方面的改变。表现为:脉搏加快,体温升高、头晕、头痛、恶心、为:脉搏加快,体温升高、头晕、头痛、恶心、极度疲劳等症状。极度疲劳等症状。o中暑是高温环境下发生的急性疾病,按发病机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。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、轻症中暑和重根据症状将中暑分为先兆中暑、轻症中暑和重症中暑三种。症中暑三种。1/17/2023第第8页页o(2)(2)高温作业环境的设计高温作业环境的设计o1)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,
8、见表5-22)工作地点温度工作地点温度/oC轻劳动轻劳动中等中等劳动劳动重重劳动劳动30328070603234706050343660504036385040303840403020404230201542442010101/17/2023第第9页页o2)2)从生产工艺和技术、保健措施、生产组织等几从生产工艺和技术、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个方面入手,合理设计高温作业环境o生产工艺和技术措施生产工艺和技术措施o合理设计生产工艺过程合理设计生产工艺过程o屏蔽热源屏蔽热源o降低湿度降低湿度o增加气流速度增加气流速度o保健措施保健措施o合理供给饮料和补充营养合理供给饮
9、料和补充营养o合理使用劳保用品合理使用劳保用品o进行职业适应性检查进行职业适应性检查o生产组织措施生产组织措施1/17/2023第第10页页3、低温环境、低温环境o(1)(1)低温作业环境对人体的影响低温作业环境对人体的影响o工作地点平均气温工作地点平均气温等于或低于等于或低于5 5 的作业称为低温的作业称为低温作作业。业。o人体在低温下,皮肤血管收缩,体表温度降低,使辐人体在低温下,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肤血管处于极度的收缩状态,流至体表的血流量
10、显著下降或完全停滞,当局部温度降至组织冰点下降或完全停滞,当局部温度降至组织冰点(一一5)5)以以下时,组织就发生冻结,造成局部冻伤下时,组织就发生冻结,造成局部冻伤。o此外,最常见的是肢体麻木,特别是会影响手的精细此外,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。及手部皮肤温度密切相关。o手的触觉敏感性临界皮温是手的触觉敏感性临界皮温是1010左右左右操作灵巧度的操作灵巧度的临界皮肤温度在临界皮肤温度在1216之间,长时间暴露于之间,长时间暴露于10以下,手的操作效率会显著降低。以
11、下,手的操作效率会显著降低。1/17/2023第第11页页(2)(2)低温作业环境设计应考虑的因素低温作业环境设计应考虑的因素o应按照工业企业设计卫生标准和工作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定,设置必要的采暖设备,做好采暖和保暖工做好采暖和保暖工作作 o采用热辐射取暖采用热辐射取暖o个体保护个体保护 o提高作业负荷提高作业负荷1/17/2023第第12页页o补充补充-温度环境的综合评价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
12、速和熟辐射等多种因温度、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,误差就会增加左右时,误差就会增加4倍以上。倍以上。二二二二 工工工工 作作作作 环环环环 境境境境(照(照(照(照 明明明明 环环环环 境)境)境)境)主主要要内内容容 三、三、照明对作业的影响照明对作业的影响四、四、照明标准照明标准二、视觉特性二、视觉特性一、光的物理性质及度量一、光的物理性质及度量五、五、照明设计照明设计o 适当的亮度适当的亮度o物体要有一定的亮度
13、,才能在视网膜上成像。物体要有一定的亮度,才能在视网膜上成像。o 物体的尺寸物体的尺寸o物体的视角越大,越能看清楚。物体的视角越大,越能看清楚。o 物体和背景的亮度对比物体和背景的亮度对比 o眼睛能辨别背景上的对象必须具备两条件之一:眼睛能辨别背景上的对象必须具备两条件之一:o1)对象与背景颜色不同。)对象与背景颜色不同。o2)在亮度上有差别。)在亮度上有差别。视 度(视觉感觉清晰的程度视觉感觉清晰的程度)人通过视觉从外界获得信息,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
14、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一、光的物理性质与度量 1、光的物理性质:、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。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,其中只有波长为太阳辐射多种波长的电磁波,其中只有波长为380780nm的电的电磁波可以为人眼所感知。磁波可以为人眼所感知。1、光通量、光通量 光通量是最基本的光度量光通量是最基本的光度量,是指光源在单位时间内光辐,是指光源在单位时间内光辐射能量的大小。它是根据
15、人眼对光的感觉来评价的辐射通射能量的大小。它是根据人眼对光的感觉来评价的辐射通量。例如,一个量。例如,一个200W的白炽灯比的白炽灯比100W的白炽灯要亮得的白炽灯要亮得多,也就是发出光的量多。多,也就是发出光的量多。光通量的单位为流明(光通量的单位为流明(lm)。国际照明委员会规定,绝)。国际照明委员会规定,绝对黑体在铂的凝固温度下,从对黑体在铂的凝固温度下,从5.30510-3cm2面积上辐面积上辐射出的光通量为射出的光通量为1lm。二、光的度量二、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表示发光体在不同方向上光通量
16、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,简称坎单位为坎德拉,简称坎(cdcd)。)。1 1坎德拉(坎德拉(cdcd)=流明(流明(lmlm)/球面度球面度(srsr)。)。3 3、亮度、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,取方向的平面上的投影面积之比,亮度的单位为坎亮度的单位为坎 德拉德拉 每平方米(每平方米(cd/mc
17、d/m2 2),也称为尼特),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各种物体表面的亮度物体亮度(nt)荧光灯(65W)1000 窗户的表面1000-4000 桌面的白纸70-80 桌面40-60荧光屏的亮边70荧光屏的暗边4 屏幕背景5-15 4、照度照度是被照单位面积上所接受的光通量,用照度是被照单位面积上所接受的光通量,用E表表示,单位为勒克思示,单位为勒克思(lx)。)。1个勒克思表示在个勒克思表示在1平方米面积上均匀分布平方米面积上均匀分布1流明光通量的照度值。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,在照明系照度用来表明被照面上照明量的
18、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: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,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:它们之间的关系为:I为发光强度,单位为为发光强度,单位为cd,d表示光源到被照物表示光源到被照物体表面距离,单位体表面距离,单位m,表示光线在被照物表面表示光线在被照物表面的入射角。的入射角。测定工作场所的照度,可以使用光电池照度计测定工作场所的照度,可以使用光电池照度计 环境条件照度(Lx)黑夜0.01-0.1月
19、夜0.02-0.2阴天室内5-50阴天室外50-500晴天室内100-1000晴天室外2000-100000夜晚室内照明50-500读书所需照明50各种环境条件下的照度强度各种环境条件下的照度强度(6)反射比)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。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。照射到此表面的光通
20、量(即照度)两者之比称为反射比。三、三、照明对作业的影响照明对作业的影响1、照明与疲劳、照明与疲劳看书疲劳和照度看书疲劳和照度:不同照度下,看书后眼睛不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明数的变化来说明 照度照度/lx101001000最初及最后最初及最后5min阅读眨眼次数阅读眨眼次数356035463639最后最后5min眨眼增多百分数眨眼增多百分数71.531.48.3 不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数不同照度下,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从中可以看出,看书
21、后眨眼的次数随照度值的增加而减少,说明视觉疲劳减少。加而减少,说明视觉疲劳减少。2、照明与工作效率、照明与工作效率 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,随着照度值由图中为一精密加工车间,随着照度值由370lx逐渐增加,劳逐渐增加,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。以下很明显。3、照度与事故的关系照度与事故的关系 事故数量与室内照度的关系 图中所示为事故次数图中所示为事故次数和季节的关系。由于和季节的关系。由于11月、月、12月、月、1月的月的白天很短,工作场所白天很短,工作场所人
22、工照明时间增加,人工照明时间增加,和天然光相比,人工和天然光相比,人工照明的照度值较低,照明的照度值较低,故在冬季内事故次数故在冬季内事故次数最高。最高。四、照明的标准四、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的视觉、生产力、电力成本等因素的综合性的结果。我国于我国于2004年年12月开始施行工业企业照明设月开始施行工业企业
23、照明设计标准计标准GB50034-2004,本节将介绍国家标本节将介绍国家标准以及推荐照明资料。准以及推荐照明资料。天然采光标准值天然采光标准值视觉工作分级工作精确度 被识别物体尺寸mm室内天然光标准 LxI特别精细工作D5.025 房间的照明标准房间的照明标准 房间类型照明标准(Lx)设计室100 阅览室75办公室、会议室50 医务室50 托儿所 30 食堂30 单身宿舍30 浴室,厕所10 通道,楼梯间5 美国和德国的部分照明标准美国和德国的部分照明标准(Lx)工作种类德国标准美国标准简单的装配工作250320精确的装配工作10005400非常精确的装配工作150010800简单的车床工作
24、250540精细的车床工作5005400非常精细的车床工作100010800技术绘图10002200书记、办公室工作5001600 工厂照明的推荐值工厂照明的推荐值(Lx)工作种类局部照明一般照明超精细工作1000-500050-100精细工作普通工作300-1000100-30040-80100-20030-6050-100粗糙工作50-10020-40办公室,学校等场所照明的推荐值办公室,学校等场所照明的推荐值(Lx)类型照度办公室制图、打字、计算一般办公室会议室、接待室200-400100-20050-100学校图书室、制图室、黑板普通教室、实验室100-20050-100住宅学习室、工
25、作室会客室、卧室、厨房100-300100旅馆会客室、谈话室大厅走廊、厕所100-20050-10030-60商店一楼二楼以上地下200-500150-300200-400四、照明的设计四、照明的设计1、照明方式、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布疏密有关。工作场所人工照明方式一般可分为以下三种:下三种:一般照明一般照明,也叫全面照明。它是指不考虑特殊,也叫全面照明。它是指不考虑特殊的局部需要,为照亮
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