Einfluss der Struktur des Ganzkörpergurtes und des Aufhängungswinkels auf die Druckverteilung

Einfluss der Struktur des Ganzkörpergurtes und des Aufhängungswinkels auf die Druckverteilung

He Zebo' Chen Changjie' Liu Ruiqiang Zhu Lin Wang Xinhou*

（1 College of Textiles,Donghua University,Shanghai,201620;2 Shandong rope technology Co.,Ltd,

Shandong Taian,271000)

【Abstract】

Die begrenzte Druckverteilung während der Aufhängung kann jedoch zu Verletzungen des Körpers führen und die Lebenssicherheit bedrohen, weshalb die Untersuchung und Analyse der Druckverteilung von Auffanggurten von großer Bedeutung ist. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Struktur des Auffanggurtes und des Aufhängungswinkels auf die Druckverteilung untersucht. Die drei Arten von Ganzkörpergurten, einschließlich H-Typ, Y-Lype und X-Lype, wurden als Testmuster ausgewählt, und druckempfindliches Papier wurde als Sensor zur Prüfung der Druckverteilung verwendet, um den Druck an einem bestimmten Teil der vorderen Aufhängung und der hinteren Aufhängung bei statischer Aufhängung zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Druckverteilung des Gurtzeugs mit Y-Struktur und dem größten Aufhängungswinkel gleichmäßig ist und der maximale Kraftwert gering ist.

【Schlüsselwörter】Druckverteilung; Ganzkörpergurtzeug;Aufhängungswinkel;Struktur;gleichmäßig

Einführung

Im Laufe der Zeit steigt die Nachfrage nach Absturzsicherungen, nicht nur in der traditionellen Bauindustrie, sondern auch in der Elektrizitätswirtschaft und bei der Reinigung von Bereichen mit hoher Nachfrage, was dazu führt, dass die Arbeit hoch oben in der Luft zu einer regelmäßigen Aufgabe wird, Aufgrund der unzureichenden Sicherheitseinrichtungen am Arbeitsplatz erreicht die Überwachung durch das Management nicht die vorgesehene Position, und das eigene Sicherheitsbewusstsein des Personals ist nicht hoch, und die Hausaufgaben sind schwierig Laut Statistik gab es in der ersten Jahreshälfte 2019 286 Arbeitsunfälle und 353 Todesfälle in Wohnungs- und Kommunalprojekten, darunter 146 Abstürze und 155 Todesfälle, was 51% bzw. 44% ausmacht. Die Entwicklung von Absturzsicherungssystemen ist stark zurückgegangen. Das Auftreten dieser Art von Unfall, und die Anti-Absturz-Sicherheitsgurt als direkte Unterstützung für die menschliche Arbeit in großer Höhe, weil die Sicherheitseinrichtungen am Arbeitsplatz ist nicht perfekt Management Personal Teile, ist ein wichtiger Teil des Systems（5）.

Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung im Bereich der Absturzsicherungsgurte hauptsächlich auf die Verbesserung der Schutzleistung, d. h. auf die Verbesserung der Sicherheit und die Optimierung des Komforts von Absturzsicherungsgurten unter den Aspekten Struktur, Material, Größe usw. Da sich der Komfort von Sicherheitsgurten direkt auf die Bereitschaft der Anwender auswirkt, sie zu tragen, sollten die Gesamtgröße von Sicherheitsgurten und die Abstimmung zwischen verschiedenen Teilen bei der Auswahl und Gestaltung von Sicherheitsgurten umfassend berücksichtigt werden (11-12). Der künftige Entwicklungstrend bei Sicherheitsgurten zur Absturzsicherung wird daher personalisiert, multifunktional und integriert sein.

Beim Sturz, der Körper ist in einem Zustand der Aussetzung, Aussetzung durch venöse Pooling so leicht passiert das Phänomen der Intoleranz, obwohl der Körper Sicherheitsgurte können Auswirkungen von den inneren Organen auf den Beckenbereich in der Nähe der wichtigsten (14) auf die Knochen und Muskeln, aber nicht gut auf alle Teile des Drucks gleichmäßig verteilt, können sekundäre Schäden am menschlichen Körper verursachen. Derzeit gibt es keine systematische Forschung Ergebnis zur Optimierung der Struktur der Anti-Sturz-Sicherheitsgurt auf der Grundlage der Druckverteilung der einzelnen Teile des Sicherheitsgurts.

Mit Blick auf die oben genannten Probleme wählt diese Arbeit drei Arten von Sicherheitsgurten mit unterschiedlichen Strukturen aus, die auf dem Markt üblich sind, und verwendet eine statische Aufhängung mit den vorderen und hinteren Aufhängepunkten als Testaufhängepunkte, um die Druckverteilung verschiedener Sicherheitsgurte auf bestimmte Teile zu untersuchen. Theoretisch wird der Einfluss des Aufhängungswinkels und der Größe des Kraftarms auf die Gesamtdruckverteilung des Sicherheitsgurts untersucht, um eine Grundlage für die Entwicklung einer gleichmäßigen Druckverteilung des Komfortsicherheitsgurts zu schaffen.

1 Versuch

1.1 Versuchsmaterial

Diese Studie wählte drei verschiedene Struktur und auf dem Markt zur gleichen Zeit haben einen Rücken und hängenden Punkt der Sturzprävention Gürtel als Test-und Analyse-Probe, kann nach seiner Struktur in H Y und X genannt werden, wie in Abbildung 1 H Struktur Gürtel, tragen und ma3 jia3, ähnlich wie die Kontrolle Typ, gehören Brustgurt, aber vor hängenden zurück Punkte sind nicht unabhängig Einstellung; Y-Struktur Sicherheitsgurt, tragen Modus ist nach oben und unten, ohne Brustgurt, nur der Rücken hängenden Punkt kann unabhängig eingestellt werden; X-Struktur Sicherheitsgurt passt die Schultergurt und Beingurt, um die Position der vorderen hängenden Punkt mit der Position des hinteren hängenden Punkt ändern. In dieser Studie wird die Höhe des hinteren Aufhängepunkts während des Tests einheitlich an die Position des Schulterblatts angepasst. Die Testebene wird als Grundlinie für die Höhe der einzelnen Aufhängepunkte verwendet, und die spezifische Höhe ist in Abbildung 1 dargestellt

Druckempfindliches Papier Struktur ist vor allem die beiden Schichten von Polyester als Substrat-Membran, wie in Abbildung 2 A-Membran mit Farbe Teilchen, C-Membran mit Haarfarbe Teilchen, Test, vor allem durch die beiden Schichten des dünnen Films Composite in Testgelände, lassen Sie den Druck dazu führen, dass die Mikrokapsel Risse, schmücken Substanz und chromogenen Reaktion, die auf dem Film erscheinen die roten Bereiche Verschiedene Grade der roten repräsentieren verschiedene Größen von Druck, und der Verteilungsbereich der roten auch stellt die Druckverteilung an der Teststelle。

1.2 Experimentelle Ausrüstung

In dieser Studie wird der Sicherheitsgurt einem 100 kg schweren Dummy angelegt, der Sicherheitsgurt wird so eingestellt, dass sich der Aufhängepunkt in einer bestimmten Position befindet, und der Aufhängewinkel und der Aktionsarm werden gleichzeitig gemessen.

1.3 BPMS-Forschung

Bei der Auswahl der Hauptbelastungspunkte, die der Sicherheitsgurt auf den menschlichen Körper ausübt, wurden zunächst der äußere Bauchmuskel, der Trapezius, der Oberschenkelbizeps und der Pectineus-Muskel als Teststellen ausgewählt [16]. Bei der Prüfung des vorderen Aufhängepunktes wurden der Trapezius des Rückens und der Bizeps des Oberschenkels als Testpunkte gewählt. Bei der Prüfung des dorsalen Aufhängepunkts wurden der äußere Trapezius des Halses und der Pectineus als Teststellen ausgewählt。.

Anschließend wird das Druckmesspapier auf die Größe 45 mm x 45 mm zugeschnitten, auf die vorgesehene Prüfstelle geklebt und die Prüfergebnisse sowie die Kontrastfarbkarte unter den gleichen Belichtungsbedingungen fotografiert. Dann wird die Software THE PS zur Farbanalyse des Testbildes und der Kontrastfarbkarte verwendet. Durch die Analyse des RGB (Farbstandard, RGB steht für Rot-Rot-Grün-Grün) wurde schließlich eine professionelle Bildanalysesoftware verwendet, um die Größe des Bildes zu bestimmen und den maximalen Druck zu berechnen, der der Fläche des Farbblocks entspricht. Die Formel (1) für den Prüfdruck lautet wie folgt:F=PMaxxSPMax (1),F bezieht sich auf den Druck des Prüfteils; Puax bedeutet maximaler Druck; SpMar ist die Fläche, die dem maximalen Druck entspricht。.

Die Winkelprüfung ist in Abbildung 3 dargestellt. In der Abbildung bezieht sich der Aufhängewinkel auf den Winkel zwischen der vertikalen Linie, an der sich der Haken befindet, und der vertikalen Mittellinie der Prüfpuppe. Der Winkel A bezieht sich auf den Winkel zwischen der vertikalen Linie des Aufhängepunkts und dem Schultergurt; der Beta-Winkel bezieht sich auf den Winkel zwischen der vertikalen Linie des Aufhängepunkts und dem Verbindungsgurt des Beingurts.

2 Versuchsergebnisse und Diskussion

2.1Einfluss der Gurtstruktur auf die Druckverteilung

Um den Einfluss der Gurtstruktur auf die Druckverteilung zu untersuchen, wurden statische Aufhängungstests an den vorderen und hinteren Aufhängepunkten von drei Sicherheitsgurten durchgeführt.

2.1.1 Vor dem Aufhängepunkt

Beim sturzsicheren Sicherheitsgurt gibt es nur die vorderen und hinteren Aufhängepunkte, die einen Sturz verhindern können. Die Voraussetzung für die Verwendung der vorderen Aufhängepunkte ist, dass die Fallstrecke kurz und die Aufprallkraft gering ist [17]. Die tatsächliche Szene und Druckverteilung während des Tests

Basierend auf der Forschung von Liu Jinyue [18] über die Beziehung zwischen der Drehzeit und der Kraft auf jeden Teil des menschlichen Körpers wurde in dieser Studie der kritische Wert des Unbehagens in jedem Teil ermittelt, und die Kurve des kritischen Druckwerts des untersuchten Teils wurde basierend auf den Testergebnissen gezeichnet, wie in BILD 5。 gezeigt.

Forschungsergebnisse zeigen, dass H-Gürtel und Y-Typ Gürtel Druckverteilung im Körper unter dem kritischen Wert, eine sekundäre Verletzung, sondern H-Gürtel außerhalb der wichtigsten Stress Teile der schrägen Bauchmuskel, der Spitzendruck ist 69 n, die maximale Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Teilen von 47 n, die für 68% der Spitze, geringe Belastung Gleichmäßigkeit, erscheinen diese Art der Druckverteilung ist der Hauptgrund für die hängenden Punkt von außerhalb der schrägen Bauchmuskel, Action Hebel kleiner Und Y-Typ Gürtel wichtigsten mechanischen Teile für Trapezius-Muskel, Peak und der kritische Wert ist in der Nähe, jeder Ort Druckunterschiede zwischen den kleinen H-Gürtel, das ist, weil Hüftgurt mit dem Druck verbunden ist, hat bestimmte Wirkung X-Sitzgurt außerhalb der wichtigsten Stress Teile der schrägen Bauchmuskel, auf der externen schrägen Bauchmuskel Stress Spitzenwert ist 121 N, mehr als 2 mal der kritische Wert, und die maximale Druckdifferenz zwischen verschiedenen Teilen Konten für 72% des Spitzenwertes, so dass der Komfort und Druck Dispersion Wirkung von X-Typ Sicherheitsgurt sind arm。

2.1.2Rückseitiger Aufhängepunkt

Der hintere Aufhängepunkt ist der häufigste und wichtigste Aufhängepunkt des Sicherheitsgurtes. Viele einfache Sicherheitsgurte setzen nur den hinteren Aufhängepunkt ein, weil er der wichtigste lasttragende Aufhängepunkt zur Vermeidung von Sturzunfällen ist [17]. Das Prüfszenario für den hinteren Aufhängepunkt und die Druckverteilung sind in BILD 6 und 7 dargestellt。.

In Anlehnung an die systematischen Untersuchungen und Analysen von Chen Xingyi [19], Denton M. J. [20] und Zhang Jianfeng [21] über die Druckschwelle für ein angenehmes Gefühl im Nackenbereich des menschlichen Körpers, die Druckschwelle für den Bekleidungskomfort und die Komfortschwelle für den chinesischen Pektinusdruck wurde in dieser Studie die Druckschwelle für jeden Teil ermittelt und die Kurve für den kritischen Wert wie in ABB. 7。 dargestellt gezeichnet.

Wie aus Abbildung 7 hervorgeht, liegt nur die Druckverteilung des Sicherheitsgurts des Typs Y in jeder Position unter dem kritischen Wert für Sekundärverletzungen. Der Sicherheitsgurt des Typs H wird hauptsächlich am Pectineus-Muskel belastet, und der Spitzendruck beträgt 53 N. Da der Gurt im Bereich des Musculus pectineus weich ist, kann sich der Gurt bei Belastung leicht zusammenziehen, was zu einem Kraftaggregations-Effekt führt. Der maximale Druckunterschied zwischen den einzelnen Teilen beträgt 35N, was 66% des Spitzenwertes ausmacht, und die Druckverteilung der einzelnen Teile ist ungleichmäßig. Im Vergleich zum Sicherheitsgurt des Typs H nimmt die maximale Druckdifferenz des Sicherheitsgurts des Typs Y um fast 15% ab, was darauf hindeutet, dass die Druckverteilung gleichmäßiger ist als die des Sicherheitsgurts des Typs H. Die Hauptkraftposition des Sicherheitsgurts des Typs X ist der äußere schräge Muskel, und der Spitzendruck beträgt 70N, was den kritischen Wert von 20N übersteigt, und die maximale Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Teilen macht 72% des Spitzenwertes aus. Es zeigt sich, dass die Struktur des X-Typ-Sicherheitsgurtes einen größeren Einfluss auf die Druckverteilung hat als die ersten beiden Arten von Sicherheitsgurten, was einer gleichmäßigen Druckverteilung nicht zuträglich ist。.

2.2Einfluss des Aufhängungswinkels auf die Druckverteilung

Während der Tests der vorderen und hinteren LULL-Punkte lehnte sich der Dummy nach vorne und nach hinten, und der Schwerpunkt des Dummys bewegte sich nach vorne und nach hinten. Die drei Arten von vorderen Aufhängungspunkten des Gurtes können nicht selbst eingestellt werden, so dass die Position des vorderen Aufhängungspunktes unterschiedlich ist. Aufgrund der unterschiedlichen Struktur des Gürtels selbst ist die Größe des Arms des hinteren Aufhängungspunkts, der auf jedes Teil wirkt, unterschiedlich, was zu unterschiedlichen Aufhängungswinkeln und Aktionsarmen führt, und die Druckverteilung des Gürtels ändert sich ebenfalls. Die Hauptbelastungsposition des menschlichen Körpers ändert sich mit dem Winkel und dem einwirkenden Kraftarm [22-23]. Daher wurde in dieser Studie der Aufhängungswinkel von Sicherheitsgurten in drei Strukturen gemessen und der Einfluss der Winkeländerung auf die Druckverteilung untersucht. Die Ergebnisse des Winkeltests sind in Tabelle 2 und 3 dargestellt。.

In dieser Studie wurde der Aufhängepunkt als Kraftanalysepunkt verwendet, und die Kraftanalyse wurde an jedem Testteil durch die Spannung jedes Teils des Schultergurts, des Beingurts und des Gurts durchgeführt (wie in ABB. 8 gezeigt). In der Zwischenzeit änderte sich der Winkel zwischen dem Gürtel und dem Beingurt nur geringfügig, so dass er in dieser Studie ignoriert wurde. Gemäß Tabelle 3 berechnete diese Studie den theoretischen Druckwert jedes Teils und erhielt das Verhältnis des Drucks in jedem Teil durch das Verhältnis des Kraftarms vom Betriebspunkt zu den verschiedenen Teilen。.

Konkret ist die Zugkraft des Hakens gleich der Schwerkraft F (F=980 N) des Dummys. In dieser Studie wird die orthogonale Zerlegung der drei Kräfte durchgeführt, und die Ergebnisse werden gemäß der folgenden Formel (2) ermittelt 。

Faxsina+FBxsinβ=980 α>90°

FBxsinβ=Faxsina+980- a<90°

Faxcosa=FBxcosβ （2）

F总＝Fa+FB

Aus Tabelle 4-5 ist ersichtlich, dass bei der Prüfung des vorderen Aufhängepunktes des H-Typ-Sicherheitsgurtes die Kraft des externen schrägen Muskels &gt. Trapeziusmuskel & gt; Bizeps des Oberschenkels, dorsaler Aufhängepunkttest, die Kraft des externen schrägen Muskels > Schambeinmuskel & gt; Trapeziusmuskel ist. Beim vorderen Aufhängepunkttest des Sicherheitsgurts des Typs Y ist die Kraft der Trapezmuskel & GT; Bizeps des Oberschenkels & GT; Externer Schrägstrich, dorsaler Aufhängepunkttest, die Kraft ist Trapezius > Bizeps des Oberschenkels = Externer Schrägstrich; Die Druckverteilung des Sicherheitsgurts des Typs X ist ähnlich wie die des Sicherheitsgurts des Typs H, nur das Verhältnis des Drucks ist anders. Die unterschiedliche Druckverteilung ergibt sich aus dem unterschiedlichen Verhältnis des Drucks in jedem Teil aufgrund des unterschiedlichen Aufhängungswinkels und des unterschiedlichen Momentarmes an jedem Teil des Testpunktes vom Aufhängungspunkt aus。.

Force Ergebnisse aus der Theorie, und vor hängenden Punkt-Test, die Aussetzung Winkel, desto größer ist das Verhältnis der Druck der einzelnen Teile der mehr in der Nähe, die Druckverteilung gleichmäßiger Zurück hängenden Punkt-Test, H und Y-Typ Gürtel auch die oben genannten Gesetze, obwohl die Aussetzung der X-Typ Gürtel Winkel ist relativ größer H und Y-Typ, sondern weil der Test-Teile aus toten Hebel Unterschied größer ist, machen jedes Teil Druckverteilung ist ungleichmäßig。

3 Epilog

Durch die Studie von Sicherheitsgurten, drei verschiedene Struktur in H Y und X-Typ drei Struktur gefunden, Y-Typ Druck gleichmäßig verteilte Struktur ist vorteilhafter für den Gürtel wird durch den hängenden Punkt der gesamten Aufhängung von Sicherheitsgurten bestimmt haben einen gewissen Einfluss auf die Belastung Gleichmäßigkeit auch die Studie ergab, dass die größere Aufhängung Winkel für die Druckverteilung mehr einheitliche Daher ist es von großer Bedeutung, eine Anti-Sturz-Sicherheitsgurt-Struktur, die frei einstellen können die Position der hängenden Punkt, um die hängende Winkel ändern und machen die Gesamtkraft des Sicherheitsgurtes mehr einheitlich zu entwickeln。

Gründungselemente: National Natural Science Foundation of China（51776034)

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