Ергономічні основи проектування

Реферат

ТЕМА: ЕРГОНОМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

ЗАГАЛЬНІ ЕРГОНОМІЧНІ ВИМОГИ

Для створення сучасних меблів, формування предметно-просторового середовища потрібне знання особливостей структури, розмірів, пластичного характеру форми людського тіла, біомеханічних властивостей людини, процесу приймання, переробки та зберігання інформації, гігієнічних зв'язків і найзагальніших контактів у системі людина-меблі-середовище. Ці проблеми вивчає комплексний предмет - ергономіка. Ергономіка - наука, яка комплексно вивчає людину (групу людей) та її (їх) діяльність, пов'язану з використанням технічних засобів для підвищення ефективності діяльності в системі людина-предмет діяльності-середовище при одночасному збереженні її здоров'я й створенні передумов для гармонійного розвитку особистості.

Ергономічні вимоги — органічний комплекс взаємопов'язаних антропометричних, фізіологічних, психофізіологічних, психологічних, соціально-психологічних та гігієнічних вимог до меблів, що дають змогу забезпечити створення оптимальних умов для діяльності людини та збереження її здоров'я.

Антропометричні вимоги зумовлюють:

взаємозв'язок структури людського тіла з формою й елементами виробів;

відповідність виробу та його елементів зростовим і ваговим параметрам і пропорціям тіла;

відповідність характеру форм виробу анатомічній пластиці тіла.

Фізіологічні вимоги зумовлюють відповідність меблів фізіологічним властивостям людини, її біологічним та енергетичним можливостям.

Психофізіологічні вимоги забезпечують відповідність меблів можливостям і особливостям функціонування органів чуттів людини.

Комплекс психофізіологічних вимог містить такі компоненти:

забезпечення умов візуального комфорту, що залежать від просторових зв'язків між собою меблевих виробів й архітектурно-будівельною оболонкою будівлі, загальної гармонізації предметно-просторового середовища;

забезпечення умов візуального орієнтування в предметному середовищі, зумовлених взаємозв'язками елементів середовища;

забезпечення умов проходження процесів візуальної динаміки, що залежать від трансформативності та варіантності предметно-просторового середовища.

Психологічні вимоги зумовлюють відповідність меблів психологічним особливостям людини, включаючи її характер і темперамент, інтелектуальну й емоційно-вольову сферу, здібності й інтереси, системи навичок і вмінь, вироблення динамічного стереотипу настрою та поведінки.

Соціально-психологічні вимоги включають:

відповідність меблів й організації робочих місць характерові та ступеню групової взаємодії;

ступінь опосередковування міжособистісних відносин змістом спільної діяльності в управлінні об'єктом.

Гігієнічні вимоги зумовлюють відповідність меблів, їх експлуатаційних характеристик і елементів фізичного середовища (мікроклімату, акустичного режиму, світлового клімату, умов гігієни та безпеки) особливостям організму людини. Гігієнічні вимоги включають:

чистоту, що вимагає застосування гігієнічних матеріалів, розрахованих на

можливість вологого прибирання з використанням дезинфікуючих засобів;

теплопровідність (не більше ніж 0,4 к кал/м.г.град), зумовлювану застосуванням поверхонь, із якими людина стикається тривалий час;

температуротривкість для застосування гігієнічних матеріалів, які витримують вплив високих (до 80 °С) та низьких (до 40 °С) температур;

антитоксичність, зумовлювану використанням антитоксичних матеріалів;

антимікробність, необхідну для застосування матеріалів, які б виключали розвиток патогенних мікроорганізмів;

пилоненакопичуваність, зумовлювану використанням гігієнічних матеріалів, що мають антистатичні властивості та здатність не накопичування пилу;

кольоротривкість - зберігання декоративних властивостей покриттів у часі, застосування поверхонь, які б витримували дію прямого сонячного проміння та ін.;

шум (відкривання й закривання дверцят ємності, перенесення, пересування меблів і т.п.).

АНАТОМО-БІОМЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЮДИНИ

Для визначення параметрів меблів, величини простору, який займає людина в процесі своєї діяльності, аналізу й оцінки системи людина-меблі-середовище велике значення має врахування антропометричних характеристик тіла людини, її антропометричних ознак, пропорційних співвідношень частин і особливостей будови тіла. Анатомічний аналіз положень людини при виконанні різних рухових операцій допомагає розкрити зміст поняття відповідності чи невідповідності виробу антропометричним характеристикам.

АНТРОПОМЕТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Антропометрія (від грецьк. ангропос - людина, метріо - вимірюю) - це метод вивчення людини, заснований на вимірюванні морфологічних і функціональних ознак її тіла.

Антропометричні ознаки - це соматичні якості людини (лінійні, параметричні метричні, кутові розміри тіла, сила м'язів та ін.), які зумовлюють внутрівидові варіації її будови та закономірності розвитку. Орієнтирами їх визначення виступають антропометричні точки, лінії та площини [97].

Антропометричні ознаки за практичною й науковою значимістю поділяють на дві групи: класичні та ергономічна і. Перші широко використовують у процесі вивчення пропорцій тіла й конституції, вікової морфології, для порівняльної морфологічної характеристики різних груп населення; другі — під час проектування, ергономічних досліджень, у системі ноп.

Антропометричні точки фіксуються за елементами зовнішньої будови тіла людини, точно локалізованих на кістних утвореннях, а також за так званими "найбільш виступаючими точками", розташованими на м'яких тканинах тулуба, плеча, передпліччя, кисті, стегна, гомілки, ступні. Звичайно, використовують такі антропометричні точки (рис. 6.2): 1 — верхівкова; 2 — глабелла; 3 — потилична; 4—тім'яна; 5 — вушна; 6 —підносова; 7 — ротова; 8 — ентокатіон; 9 — підборідна; 10 — верхньогрудинна; 11 — середньогрудинна; 12 — соскова; 13 — пупкова; 14 — лобкова; 75 — клубово-гребенева; 16 — клубово-остиста передня; 17— шийна; 18 —нижньолопаткова; 19 — сіднична; 20 — плечова; 21 — дельтоїдна; 22 — ліктьова; 23 — променева; 24 — шиловидна радіальна; 25 — фалангова III точка; 26 — пальцева III; 27— п'ясткова внутрішня; 28 — п'ясткова зовнішня; 29 — вертлюжна; 30 — верхньогомілкова внутрішня; 31 — нижньогомілкова внутрішня; 32 — п'яткова; 33 — кінцева точка; 34—плеснова внутрішня; 35 — плеснова зовнішня.

Антропометричні лінії використовують під час локалізації антропометричних точок, проводячи їх (подумки або демографічним олівцем) у системі двох взаємно перпендикулярних осей — вертикальної й горизонтальної. Більшою мірою використовують горизонтальні лінії, які проходять через центри обертання основних суглобів або на рівні тих орієнтирів на тілі людини, які необхідні для визначення конкретних розмірів, а також вертикальні лінії на тулубі (передня серединна, соскова, передньопахвова, задня серединна або хребтова).

Просторова орієнтація тіла та його частин здійснюється в системі трьох взаємно перпендикулярних осей (рис. 6.3). Відповідно до цих осей розрізняють і три основні площини: сагітальна -,— вертикальна площина що проходить через передню й задню серединні лінії. Вона поділяє тіло на праву та ліву частини;

фронтальна—вертикальна площина, що проходить перпендикулярно до сагітальної, а також будь-яка площина, паралельна до неї. Поділяє тіло на передню й задню частини;

горизонтальна—площина, що проходить паралельно до лінії горизонту. Поділяє тулуб на верхню й нижню частини. При зміні антропометричних ознак, а також визначенні параметрів меблів й обладнання як бази відліку використовують такі додаткові площини:

горизонтальна площина сидіння або опора для ніг — при визначенні висот точок над сидінням чи підлогою;

вертикальні площини, дотичні до спини, до найбільш виступаючих назад точок тіла, до передньої або до правої й лівої бокових поверхонь тіла — при визначенні передньо-задніх і поперечних розмірів. У процесі проектування меблів, при ергономічній оцінці якості виробів використовують числові значення антропометричних ознак з перцентильним критерієм, із значеннями

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО КОНСТРУКТОРСЬКИХ ВИРІШЕНЬ

Вимоги до конструктивних вирішень - це система цільової розробки конструкцій меблів, які б забезпечували її простоту, стійкість і міцність, технологічність і надійність в експлуатації. Вони включають:

урахування нових прогресивних конструкцій і структур;

забезпечення простоти вирішення конструктивної схеми виробу та його складових елементів, їх експлуатаційної міцності;

врахування взаємозв'язку використовуваних матеріалів і конструкцій, їх залежності при утворенні форм меблів;

забезпечення варіантної гнучкості конструктивних вирішень, універсальності і взаємозамінюваності елементів, раціонального їх збільшення, широкого застосування методів агрегатування;

урахування комбінаторних поєднань і з'єднань окремих елементів між собою, їх взаєморозташування в конструкції й забезпечення примусової послідовності монтажу;

забезпечення необхідної міцності при ударних, статичних і змінних навантаженнях, експлуатаційної надійності й довговічності.

Перцентиль — сота частка обміряної сукупності людей, якій відповідає певне значення антропометричної ознаки. Крайні та оптимальні положення частин людського тіла в різних площинах зображено на рис.

Для визначення розмірів елементів і виробів дитячих меблів користуються антропометричними ознаками дітей, згрупованих за зростом.

Практичне використання антропометричних ознак вимагає врахування: контингенту людей, відсотка споживачів, для яких призначені ці меблі; антропометричних ознак або групи ознак, які є основними, їх порогових значень для розрахунку параметрів меблів та необхідного вільного простору для розташування тіла людини або його переміщень;особливостей антропометричних ознак, зумовлених статтю, віком, національністю.

ОСНОВНІ КОНСТРУКТОРСЬКІ ВИРІШЕННЯ

Від правильного вибору конструктивного вирішення меблевого виробу залежать його міцність, формотривкість і економічність.

Видами виробів, що являють собою об'єкти конструкторської документації, е деталі, складальні одиниці, комплекси й комплекти.

Деталь - це виріб, виготовлений з однорідного за назвою й маркою матеріалу без застосування складальних операцій.

Складальна одиниця - це виріб, складові частини якого з'єднуються між собою на підприємстві-виготовлювачі або безпосередньо у споживача.

Комплекс - це два і більше виробів взаємопов'язаного призначення, які не з'єднані на підприємстві-виготовлювачі складальними операціями, але призначені для виконання взаємопов'язаних експлуатаційних функцій.

Комплект - це два і більше виробів, які не з'єднані на підприємстві-виготовлювачі складальними операціями і призначені для виконання допоміжних функцій.

Конструктивні схеми корпусних меблів. Корпусні меблі застосовуються в основному для зберігання й розміщення різних предметів.

Конструкція виробів визначається, головним чином способом з'єднання і трансформації елементів, їх взаєморозташуванням і залежить від призначення виробів, умов експлуатації, можливостей промислової технології й матеріалів.

Секційно-блокові меблі складаються з об'ємних елементів, універсально-збірні - із площинних елементів (стінки), с т е л а ж н і - із площинних і об'ємних, секційно-стелажні - з блок-секцій і площинних елементів.

Секційно-блокові меблі - корпусні меблі, що складаються з кількох меблевих секцій, які встановлюються одна на одну або поряд одна з одною. Можливе поєднання обох способів формування виробів. При цьому неминуче утворення здвоєних стінок, через що цей тип меблів слід віднести до матеріаломістких. Практично всі набори корпусних меблів являють собою секційно-блокові меблі.

Універсально-збірні меблі - меблі з уніфікованих деталей, що дають змогу формувати вироби різного функціонального призначення й розмірів. Цей термін застосовується до корпусних меблів, конструкція яких передбачає багатоваріантне складання з одного й того ж комплекту деталей. Від секційно-блокових меблів відрізняються відсутністю здвоєних стінок.

Стелажні меблі - різновид універсально-збірних. Їх відмінність полягає у формуванні виробів шляхом закріплення основних функціональних елементів - полиць, об'ємних секцій-шаф на допоміжних опорних елементах (підлогових, настінних, розпірних між підлогою й стелею). При цьому конструкційне вирішення забезпечує найекономічніше витрачання основних матеріалів порівняно з іншими видами корпусних меблів у розрахунку на одну й ту ж корисну ємність усього виробу.

Різновид стелажних меблів - меблі на пристінних панелях, але їх площинні й об'ємні елементи навішуються на суцільні припасовані одна до одної щитові панелі, попередньо прикріплені до стіни приміщення.

Будь-які меблі, конструктивно або візуально пов'язані з огороджуючими конструкціями або прилягаючі до них, слід вважати вбудованими. Різновид вбудованих меблів - шафи-перегородки.

За конструкцією розрізняють такі вбудовані шафи: щитові і каркасні, обгороджуючими поверхнями яких частково є стіни, стеля й підлога приміщення.

Найекономічніші вбудовані меблі каркасної конструкції. Вбудовані шафи і шафи-перегородки каркасної конструкції з уніфікованих блоків являють собою збірно-розбірну конструкцію з великогабаритних елементів, виготовлюваних на домобудівних комбінатах. Ця конструкція відзначається невеликою номенклатурою стандартних базових елементів і деталей, із яких можна складати необмежену кількість варіантів шаф, а також простотою й швидкістю їх монтування й демонтування. Уніфіковані блоки можна прибудовувати до стіни як пристінні шафи без задньої стінки, вбудовувати в отвори стін, максимально використовувати стіну на всю висоту приміщення - від підлоги до стелі. Такі шафи повністю відповідають індустріальному будівництву, технологічні у виготовленні та зручні в експлуатації.

Корпусний меблевий виріб у загальному складається з таких конструктивних елементів: корпуса, опори, дверцят, стінки, елементів заповнення (шухляди, півшухляди і т.п.) та ін. Однак залежно від конструктивного вигляду меблів перелік їх складових елементів може видозмінюватися. Наприклад, у секційно-блокових меблях опора є лише в нижніх секціях, а в стелажних вона відсутня, її замінюють несучі (утримувальні) стояки.

Шухляди і півшухляди - висувні елементи заповнення корпусних меблів. Установлюються за допомогою напрямних планок, полозків або телескопічних напрямних із деревини, пластмаси чи металу. Шухляди можуть бути зовнішніми й внутрішніми, а півшухляди через обмеження висоти передньої стінки до 0,3 - 0,6 її висоти - тільки внутрішніми.

Полиці встановлюють за допомогою планок і тримачів для полиць.

Стінки корпусних меблів сполучають як нероз'ємні й роз'ємні. Нероз'ємні (розбірні) з'єднання стінок із деревних матеріалів виконують за допомогою столярних в'язок і клею, із пластмас - склеюванням і зварюванням, із металу - зварюванням, паянням і клепанням. Роз'ємні з'єднання стінок здійснюють за допомогою гвинтових, ексцентрикових, болтових, клинових або гачкових стяжок, з’єднуваних брусків і вставних шкантів.

Один із головних принципів створення сучасних індустріально-масових корпусних меблів — повна збірно-розбірність з поелементною уніфікацією всіх деталей і вузлів. Номенклатура уніфікованих елементів повинна передбачати необмежену кількість композицій найрізноманітніших корпусних меблів, що відповідають вимогам розташування й зберігання різних предметів, індустріальності і варіабельності в розміщенні. Разом із набором уніфікованої збірно-розбірної оснастки — елементів внутрішнього заповнення й обладнання — вони дають змогу створити конструктивну основу будь-якого виду корпусних меблів.

Рекомендації щодо розробки конструкції корпусних меблів розглянуто в спеціальній літературі

Конструктивні схеми ґратчастих меблів. Ґратчасті меблі залежно від призначення поділяють на три підгрупи: посадочні місця, призначені для роботи (стільці з твердим сидінням, табурети); меблі-підставки для приймання їжі та для роботи (столи обідні, сервірувальні, столи для занять та ігор і т.п.); меблі, що мають допоміжні функції (тримачі для парасоль, карт і таблиць, вішалки та ін.).

Стільці залежно від конструкції та застосовуваних матеріалів підрозділяють на столярні, гнуті, гнуто-клеєні та плоско-клеєні зі шпону, а також змішаних конструкцій. Сидіння і спинки стільців переважно виготовляють твердими без настилу або з настилом завтовшки 10 мм.

Столярні стільці підрозділяють на два види: стільці з суцільними й підсадними задніми ніжками. Сидіння роблять накладними, накладаними на царги, або вкладними, встановлюваними між царгами і вкладаними у фальц, відібраний у царгах. Спинки стільців виготовляють із брусків або гнуто-клеєними зі шпону.

Гнуті стільці, звичайно традиційного типу мають круглі, підковоподібні або трапецієвидні форми царги; гнуті проніжки, задні ніжки, що переходять у стояки спинки; передні ніжки; бруски, тверді фільонки або виклеєні елементи спинки;сидіння без настилу або з настилом. З'єднують деталі шипами, болтами, шурупами.

Гнуто - клеєні і плоскі стільці формуються з максимальним використанням гнуто-клеєних і плоско-клеєних деталей, що мають замкнений і незамкнений контури.

Стільці змішаної конструкції — поєднання столярних, гнутих, гнуто-клеєних і металевих елементів.

Табурет складається з ніжок, царг і жорсткого або гнучкого сидіння з тканинних або гумово-тканинних стрічок.

Стіл обідній складається з кришки різних форм у плані й підстілля. Залежно від способу трансформації кришки столи можуть бути розсувними, висувними, складними й розкладними. Розрізняють нерозсувні й розсувні підстілля.

Конструктивні схеми скульптурних меблів. Скульптурні меблі можуть бути представлені посадочними місцями, для відпочинку, тобто виробами м'яких меблів.

М’які меблі - об'ємно-просторова система, яка дає можливість шляхом зміни форми забезпечувати людині відпочинок при різних характерних положеннях тіла. М'якість — прояв деформаційних властивостей матеріалу, які можна оцінити сукупністю двох показників: загальною деформацією елемента під навантаженням і еластичністю. Саме деформування елементів виробу в процесі його взаємодії з людиною - ознака, що відрізняє м'які меблі від твердих.

Меблі для відпочинку підрозділяють так: за тектонікою — з видимим несучим каркасом, з частково видимим несучим каркасом і безкаркасні меблі; за типом несучого каркасу — конструкції тверді і деформовані під навантаженням; за взаєморозміщенням і конструктивним характером несучого каркасу і м'яких елементів — з несучим каркасом і вкладним м'яким елементом, з несучим каркасом і накладним м'яким елементом, з несучим каркасом у вигляді окремих боковий і м'яким елементом, із несучим каркасом у вигляді окремих підсадних ніжок або опор-стійок і м'яким елементом, у вигляді м'якого елемента еластичних або надувних структур;

за кількістю місць для відпочинку в положенні сидячи або напівлежачи — одно-, дво-, тримісні, в положенні лежачи — одно-, дво-, тримісні.

Крісла з видимим несучим каркасом за конструктивною схемою тяжіють до ідентифікації зі схемою функціональною. На їх художній вигляд однаково впливають форми опорного каркасу і м'яких елементів сидіння й спинки.

Опорний каркас може бути брусковим, щитовим, гнутим, із гнуто-клеєних елементів, пластмасовим або металевим. При суцільному каркасі м'які елементи, звичайно безпружинні з жорсткими, гнучкими або еластичними основами; при складеному каркасі сидіння в окремих випадках виготовляють із застосуванням пружинного блоку. Сидіння й спинки можуть бути складеними або суцільними.

Художній вигляд крісел із частково видимим несучим каркасом — основи-підставки або з твердими підлокітниками — в основному формується м'якими елетові; у вигляді прямокутних цоколів і т.п.

Художній вигляд безкаркасних меблів для відпочинку, звичайно досягається за рахунок об'ємно-просторової організації форми м'якого моноліту, зумовлюваної способами її виготовлення — методом вирізування з блоку або ж виливання у формі. В надувних меблях ступінь жорсткості залежить також від тиску повітря пневмоконструкції.

Криволінійні форми м'яких елементів сидінь, які підпорядковуються лініям і рухам людського тіла, забезпечують більш рівномірний тиск по поверхні тіла, дають змогу зменшити товщину настильного матеріалу, а отже, масу й вартість виробів.

Використання пружних і формотворчих властивостей еластичних матеріалів, здатність виробу до диференційованої трансформації його елементів безпосередньо в процесі користування, тобто пружної деформованості, а також до часткової зміни форми — пластичної деформованості — значно розширює можливості комфорту й різноманітності меблів.

Різні види відпочинку потребують різних типів виробів. Як свідчить практичний досвід, зручними є трансформовані крісла зі схемою, яка включає відкидну спинку, шарнірно пов'язану з рухомим сидінням, підголовник зі змінним кутом нахилу й підлокітники зі змінною висотою над сидінням.

У процесі формотворення м'яких меблів — надувних і зшивно-набивних форм — в облицюванні каркасу і м'яких елементів застосовують плівкові матеріали на текстильній і трикотажно-в'язаній основі, тканини натуральні полотняного, репсового, саржевого, атласного, жакардового переплетення, синтетичні, створені на основі натуральних і штучних змішаних волокон. М'які елементи крісел для відпочинку обтягують найчастіше чохлом-пошивкою на застібці-блискавці. В оббивці меблів для готелів, адміністративних приміщень застосовують штучні шкіри з нітроцелюлозними й полівінілхлоридними покриттями, а для театрів, музеїв, палаців культури — трикотаж, вельвет, вельвет-корд.

Конструктивні схеми комбінованих меблів. Найпростіші варіанти цієї групи меблів - поєднання комбінованих багатофункціональних виробів з елементами трансформації. Найважливіша характерна ознака конструктивних видів виробів - схеми їх трансформації.

Серед способів трансформації звичайно виділяють такі: трансформація виробу за довжиною, шириною, висотою і змішана. Серед способів трансформації, звичайно виділяють такі: трансформація виробу за довжиною, шириною, висотою і змішана.

Складові деталі комбінованих меблів фактично аналогічні ідентичним за конструкцією однофункціональним стаціонарним виробам, але включають додатково трансформуючі прилади у вигляді механізмів трансформації, висувних рамок і щитів, поворотних шарнірів, спеціальних петель та інших елементів.

У процесі роботи над конструктивним вирішенням виробу, який трансформується, проектувальник повинен ретельно опрацювати його структуру, забезпечити простоту трансформації, міцність, надійність і довговічність конструкції у цілому.