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1、第八章 体力工作负荷,1 人体活动力量和耐力 2 体力工作负荷及其测定 3 能量消耗及氧耗 4 劳动强度 5 体力疲劳及其消除,主要内容,一、人体活动力量,人体力量在人体活动中起到重要的作用，人体用力有一定的限度，力的大小决定于人体的姿势、着力部位以及力的作用方向。这些为人机系统设计提供依据。人体力量分为手部力量、脚部力量、背部力量和颈部力量。,8.1 人体活动力量与耐力,人体活动的最基本特征有三个：力量、耐力和能量代谢，三者联系密切。,1、手部力量（1）握力 握力的大小反映手的用力大小，常用握力大小的测量来挑选操 作者或对操作者的用力状况加 以评定。握力大小平均值见表1。,8.1 人体活动力
2、量与耐力,图1 自行车的刹车,8.1 人体活动力量与耐力,（2）手的操纵力坐姿手操纵力规律：右手力量大于左手；拉力大于推力；向下的力略大于向上的力；向内的力略大于向外的力。,8.1 人体活动力量与耐力,图2 坐姿工作时不同角度的臂力测定,立姿手操纵力规律：手臂的最大拉力产生在肩的下方180的方位上，手臂的最大推力则产生在肩的上方0方向上。,8.1 人体活动力量与耐力,图3 立姿操纵时手的拉力与推力 a、最大拉力 b、最大推力,8.1 人体活动力量与耐力,图4 立姿弯臂时的力量分布,卧姿手操纵力 下图不同肘角伸臂的臂力测定及最大臂力值如表1。,8.1 人体活动力量与耐力,图5 卧姿时不同肘角伸臂
3、的臂力测定,常见手部操纵动作及其力量极限,8.1 人体活动力量与耐力,图6 常见手部操作动作及其力量极限推荐值（单位 9.8N）,2、脚部力量 一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达2568N,左脚为2362N；膝部伸展角度在130150或160180之间时，脚蹬力最大。脚力控制器的操纵力最大不应超过264N。操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。,8.1 人体活动力量与耐力,图7 蹬力较大的脚操纵器作业,8.1 人体活动力量与耐力,图8 坐姿的蹬力及在各个角度时的压力比值,二、人体活动的耐力 耐力是人体能够较长时间保持特定工作水平的能力。人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系。,8.1 人体活
4、动力量与耐力,图9 肌肉力量与持续时间的关系,一、体力工作负荷定义,体力工作负荷是人体单位时间内承受的体力工作量的大小。对操作者的体力工作负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能防止超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。,8.2 体力工作负荷及其测定,二、体力工作负荷的测定1、生理变化测定通过测定吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变化来测定体力工作负荷。2、生化变化测定通过测定人体内乳酸和糖原的变化来测定。3、主观感受测定通过自认劳累分级量表（RPE）进行评价。,8.2 体力工作负荷及其测定,一、能量代谢基础代谢人在基础条件下（清醒、静卧、空腹、室温20）所必须的能量代谢。基础
5、代谢率是以单位时间、单位体表面积消耗的能量来表示B，KJ/(m2.h)。基础代谢的计算公式基础代谢量基础代谢率平均值（B）体表面积（S）持续时间（t）BSt其中：体表面积（m2）S0.0061身高（cm）0.0128体重（kg）0.1529,8.3 能量消耗及氧耗,安静代谢作业或劳动前，仅仅为了保持身体各部分的平衡及某一姿势条件下的能量代谢。安静代谢率记为R，R1.2B。安静代谢量=1.2BSt能量代谢量人体作业或运动时消耗的总能量,它与劳动强度直接有关。能量代谢量安静代谢量作业代谢量,8.3 能量消耗及氧耗,二、能量代谢率 1、相对能量代谢率RMR“相对代谢率”来消除个体间的差异，记为RMR
6、 RMR作业代谢率/基础代谢率（能量代谢率安静代谢率）/基础代谢率 用RMR衡量劳动强度比较准确。能量代谢率安静代谢率作业代谢率 1.2基础代谢率 RMR基础代谢率 基础代谢率（1.2RMR）M=(RMR+1.2)B 2、相对能量代谢率资料如表,8.3 能量消耗及氧耗,三、氧耗（1）氧债及其补偿人体作业开始时，呼吸和循环系统不能马上工作，肌肉处于缺氧状态。这种氧需与供氧之差为氧债。,8.3 能量消耗及氧耗,图10 氧债及其补偿,（2）氧耗量的测定与计算人体的能耗与氧耗成正比。可以从人体消耗的氧量上反映能量代谢。“相对代谢率”RMR可以通过氧耗计算：RMR（作业耗氧量安静耗氧量）/基础代谢耗氧量
7、作业时耗氧量可以在作业中直接测定。通过呼出的气体的化学成分分析。基础代谢耗氧量可以通过体重、身高计算的体表面积查表8-7得。,8.3 能量消耗及氧耗,一、劳动强度 劳动强度：作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。强度不同，能量消耗不同。用能量消耗（相对代谢率）或劳动强度指数作为劳动强度分级的指标。二、国外的劳动强度分级 国外常用标准以能量消耗（相对代谢率）为分级标准。以相对代谢率为分级标准，典型代表是日本能率协会的标准。,8.4 劳动强度,日本劳动强度分级,8.4 劳动强度,8.4 劳动强度,以氧耗量、心率等为分级标准，典型代表是国际劳工局1983划分的标准。,三、我国的劳动强度分级 1997
8、年，我国制定按劳动强度指数划分的体力劳动强度分级（GB3869-1997）,该标准以劳动时间率和工作日平均能量代谢为标准制定。劳动强度指数计算公式ITMSW10I：劳动强度指数T：劳动时间率=工作日内净作业时间/工作日总工时M：8小时工作日平均能量代谢率(KJ/min.m2)S：性别系数，男性为1，女性为1.3 W：体力劳动方式（搬1，扛0.4，推/拉0.05）,8.4 劳动强度与疲劳,平均能量代谢率M将各工种一个工作日内的各种活动和休息加以归类，求出各项活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间，得出总的能量消耗值，在除以工作日总工时，即得出工作日平均能量代谢率。,8.4 劳动强度与疲
9、劳,四、最大能量消耗界限人体的最佳工作负荷：在正常情况下，人体工作8h不产生过度疲劳的最大工作负荷。最佳工作负荷一般以能量消耗界限20.93KJ/min、心率界限（110115次/min）和吸氧量为最大摄氧量的百分数33。我国的能量消耗界限，一个工作日（8h）的总能量消耗应为 5860.46697.6kJ，最多不能超过8372kJ。德国学者E.A米勒：一般人可以连续劳动480分钟，中间不休息的最大能量消耗界限是16.8KJ/min，称为耐力水平，如果作业时的能量消耗超出此界限，就要用肌体的能量储备。作业后也必须通过休息来补充能量储备。,8.4 劳动强度,一、体力疲劳 1、定义 操作者在进行体力
10、作业过程中，出现劳动机能衰退，作业能力下降，并伴有疲倦感等自觉症状的现象。2、特点 疲劳不仅是生理反应，而且还包括大量的心理因素、环境因素等；心理上的某种不适应或不满会提前加速疲劳的出现。3、分类 局部疲劳和全身疲劳。,8.5 体力疲劳及其消除,二、疲劳的产生1、工作过程的四个阶段工作适应期最佳工作期疲劳期疲劳过度积累期,8.5 体力疲劳及其消除,2、疲劳产生的原因,8.5 体力疲劳及其消除,图11 疲劳积累容器模型,三、疲劳产生的机理物质积累理论肌肉疲劳主要是肌肉中的ATP、CP含量下降，糖元分解成乳酸，并大量积累在肌肉和血液中，使人的体力衰竭。中枢变化理论作业过程中，除了ATP、CP浓度和
11、肌糖元含量下降，伴随血糖的降低，抑制了大脑活动水平，引起大脑兴奋性降低。,8.5 体力疲劳及其消除,四、疲劳测定方法测量疲劳的目的是研究疲劳与劳动产值之间的关系，测定人体对不同紧张水平的反应，以满足发展生产和改善劳动条件的需要。1、生化法（检查作业者的体内乳酸、蛋白质、血糖的成分）2、工作业绩测定（观察产品的质量和数量）,8.5 体力疲劳及其消除,8.5 体力疲劳及其消除,3、生理心理测试法（1）反应时测验反应时测验是一种时间测量值，指刺激与反应之间的时间距离，由简单反应时测量（单一刺激），复杂反应时。,图12 反映时测定仪,（2）心率值测定法（作业时的平均心率；作业时的最高心率；作业结束到心
12、率恢复为安静时止的恢复时间。）（3）勾销符号数目测定法（4）膝腱反射机能测定法（5）闪光融合值测定法4、疲劳症状调查法 该法通过对作业者本人的主观感受即自觉症状的调查统计，来判断作业疲劳程度，见表8-15。,8.5 体力疲劳及其消除,五、疲劳的一般规律疲劳可以通过休息恢复疲劳有累积效应疲劳程度与生理周期有关（生理周期机能下降时，人容易疲劳）人对疲劳有一定的适应能力,8.5 体力疲劳及其消除,六、降低疲劳的途径1、改善工作条件（1）合理设计工作环境照明、色彩、噪声、振动、微气候的改善。（2）改进设备和工具，提高自动化程度（3）改进工作方法采取合适的工作姿势采用经济作业速度选择最佳的作业方法（搬运
13、方法和操作的合理化）,8.5 体力疲劳及其消除,2、合理确定休息时间和休息方式,8.5 体力疲劳及其消除,图13 不同休息制度对工效的影响,（1）休息时间的确定 德国学者E.A米勒：一般人可以连续劳动480分钟，中间不休息的最大能量消耗界限是16.75KJ/min，如果作业时的能量消耗超出此界限，就要用肌体的能量储备。作业后也必须通过休息来补充能量储备。米勒的标准能量储备为：100.47KJ，如果要避免疲劳积累，则工作加上休息时间的平均能量消耗不能超出16.8KJ/min.,8.5 体力疲劳及其消除,按照米勒的标准能量储备100.47KJ来计算劳动时间：TT劳T休休息率：Tr T休/T劳实际劳
14、动率：Tw=T劳/T一个周期内，实际劳动时间为100.47kJ能量储备耗尽的时间，所以：T劳100.47/(M-16.75)M为作业时实际的能耗量。,8.5 体力疲劳及其消除,由总的能量消耗满足平均能量消耗不超过16.75kJ/min，T劳M=(T劳T休)16.8T休=(M/16.75-1)T劳Tr T休/T劳=M/16.8-1Tw=T劳/T=1/(1+T休),例题,能量消耗为25.1KJ/min的作业，试求实际劳动生产率T劳和休息率T休T劳=100.47/(25.1-16.8)=12(min)Tr=(25.1/16.8-1)100%=49%Tw=1/(1+0.49)=67%T休=(25.1/16.8-1)126（min）说明：从事该强度的作业，连续作业12min后，应安排6min的工间休息。,（2）休息方式 积极休息消极休息.3、改进生产组织和劳动制度休息日制度轮班制度,8.5 体力疲劳及其消除,8.1 人体活动力量与耐力,卧姿时不同肘角时手的最大臂力,生产作业活动的RMR资料,表8-7 基础代谢氧消耗量,比如体表面积为1.52m2的耗氧量：,190ml/min,男女握力平均值,日本产业卫生学会的疲劳自觉症状的调查表,
