Влияние конструкции полноразмерного ремня безопасности и угла подвески на распределение давления

Влияние конструкции полноразмерного ремня безопасности и угла подвески на распределение давления

Хэ Цзебо' Чэнь Чанцзе' Лю Жуйцян' Чжу Линь' Ван Синьхоу*

（1 Колледж текстиля, Университет Донхуа, Шанхай, 201620;2 Шаньдунская компания по производству канатов, Лтд,

Шаньдун Тайань, 271000)

【Абстракт】

Однако ограниченное распределение давления при подвешивании может привести к травмам тела и угрожать безопасности жизни. Поэтому изучение и анализ распределения давления в ремнях безопасности очень важны. В данной работе изучается влияние конструкции ремней безопасности и угла подвеса на распределение давления. В качестве тестовых образцов выбраны три типа полнотелых ремней безопасности: H-type, Y-lype и X-lype, а в качестве датчика распределения давления используется чувствительная к давлению бумага. Изучение давления в определенной части лобового и спинного крепления при статическом подвешивании. Результаты показывают, что распределение давления в Y-образной конструкции и при большом угле подвеса равномерно, а максимальное значение силы невелико.

【Кейвордс】распределение давления; ремни безопасности для всего тела; угол подвески; структура; равномерный

Введение

Со временем спрос на оборудование для защиты от падения увеличивается, не только в традиционной строительной отрасли в электроэнергетике связи очистки в областях высокого спроса также все больше и больше большой, побуждая работу высоко над воздушной работы стали регулярными домашней работы, Из-за несовершенства средств безопасности на рабочем месте управленческий надзор не достигает заданной позиции, а собственное сознание безопасности персонала не высоко, и домашнее задание затруднено Согласно статистике, в первой половине 2019 года в жилищных и муниципальных проектах произошло 286 несчастных случаев на производстве и 353 смерти, среди которых 146 падений с высоты и 155 погибших, что составляет 51% и 44% соответственно. Развитие систем защиты от падения значительно сократилось. Возникновение такого рода несчастных случаев, и предохранительный пояс против падения как непосредственная поддержка работы человека на большой высоте, потому что средства безопасности на рабочем месте не совершенны части управления персоналом, является важной частью системы（5）.

В настоящее время исследования поясов безопасности против падения в основном сосредоточены на улучшении защитных характеристик, а именно на повышении безопасности и оптимизации комфорта пояса безопасности против падения с точки зрения структуры, материала, размера и так далее. Поскольку удобство предохранительных поясов напрямую влияет на готовность операторов носить их, при выборе и проектировании предохранительных поясов следует полностью учитывать их общий размер и координацию между различными частями (11-12). Таким образом, будущая тенденция развития предохранительных поясов для защиты от падения - это персонализация, многофункциональность и интеграция.

При падении тело находится в подвешенном состоянии, подвешенное состояние вызвано венозным скоплением, как легко произошло явление непереносимости, хотя тело ремни безопасности могут воздействовать от внутренних органов до тазовой области вблизи основных (14) на кости и мышцы, но не хорошо, чтобы все части давления равномерно распределены, может вызвать вторичное повреждение человеческого тела. В настоящее время нет результатов систематических исследований, направленных на оптимизацию структуры ремня безопасности против падения на основе распределения давления в каждой части ремня безопасности.

С целью решения вышеуказанных проблем, в данной работе выбраны три типа предохранительных поясов против падения с различными структурами, распространенными на рынке, и принята статическая подвеска, с передней и задней точками подвески в качестве тестовых точек подвески, чтобы исследовать распределение давления различных предохранительных поясов на конкретные части Теоретически, влияние угла подвески и размера силового рычага на общее распределение давления предохранительного пояса изучается, чтобы заложить основу для разработки равномерного распределения давления комфортного предохранительного пояса。

1 Эксперимент

1.1 Материал для экспериментов

Это исследование выбрало три различные структуры и на рынке в то же время имеют заднюю точку и висит точка падения предотвращения ремней в качестве образца испытания и анализа, могут быть названы в соответствии с его структурой в H Y и X, как показано на рисунке 1 H структурный пояс, носить и ma3 jia3, похожий на тип управления, включают в себя грудной ремень, но перед висит назад точки не являются независимой регулировки; Y структурный ремень безопасности, режим ношения вверх и вниз, без грудного ремня, только задняя точка подвеса может быть отрегулирована независимо; X структурный ремень безопасности регулирует плечевой ремень и ножной ремень, чтобы положение передней точки подвеса менялось с положением задней точки подвеса. В данном исследовании высота задней точки подвеса равномерно регулируется в соответствии с положением лопатки во время испытания. Испытательная плоскость используется в качестве базовой линии для определения высоты каждой точки подвеса, а конкретная высота показана на рис. 1.

Чувствительная к давлению структура бумаги в основном два слоя полиэстера в качестве подложки мембраны, как показано на рисунке 2 A мембрана с частицами цвета, C мембрана с частицами цвета волос, тест, в основном через два слоя тонкой пленки композита в тестовом участке, пусть давление приводит к микро капсулы разрывов, украсить вещества и хромогенной реакции, которая появится на пленке красные области Различные степени красного представляют собой различные размеры давления, и диапазон распределения красного также представляет собой распределение давления на месте испытания.

1.2 Экспериментальное оборудование

В данном исследовании ремень безопасности надевается на 100-килограммовый манекен, ремень безопасности регулируется таким образом, чтобы точка подвеса находилась в определенном положении, одновременно измеряется угол подвеса и плечо действия.

1.3 Исследование BPMS

Прежде всего, при выборе основных точек напряжения, которые ремень безопасности оказывает на тело человека, в качестве тестовых участков были выбраны внешняя трапециевидная мышца живота, бицепс бедра и пектинеус [16]. При испытании передней точки подвеса в качестве точек тестирования были выбраны трапециевидная мышца спины и бицепс бедра. При тестировании дорсальной точки виса в качестве тестовых участков были выбраны наружная трапеция шеи и пектинеус。

Во-вторых, бумага для измерения давления вырезается размером 45 мм x 45 мм, наклеивается на указанное место тестирования, результаты теста и контрастная цветовая карта фотографируются при одинаковых условиях экспозиции. Затем с помощью программного обеспечения THE PS проводится цветовой анализ тестовой фотографии и контрастной цветовой карты. Анализируя RGB (стандарт цвета, RGB означает красный-красный-зеленый-зеленый), профессиональное программное обеспечение для анализа изображений было использовано для проектирования размера изображения и расчета максимального давления, соответствующего области цветового блока. Формула (1) испытательного давления выглядит следующим образом :F=PMaxxSPMax (1),F относится к давлению испытательной части; Puax означает максимальное давление; SpMar является область, соответствующая максимальному давлению。

Испытание на угол показано на рисунке 3. На рисунке под углом подвеса понимается угол между вертикальной линией, на которой расположен крюк, и вертикальной центральной линией манекена. Угол A означает угол, образованный между вертикальной линией точки подвеса и плечевым ремнем; Угол beta означает угол между вертикальной линией точки подвеса и соединительным ремнем ножного ремня。

2 Результаты эксперимента и обсуждение

2.1Влияние структуры ремня безопасности на распределение давления

Чтобы изучить влияние конструкции ремня безопасности на распределение давления, были проведены статические испытания подвески в передней и задней точках трех ремней безопасности.

2.1.1 Перед точкой подвеса

В защитном поясе от падения есть только передние и задние точки подвеса, которые могут предотвратить падение. Предпосылкой использования передних точек подвеса является то, что расстояние падения мало, а сила удара низкая [17]. Фактическая сцена и распределение давления во время испытания

Основываясь на исследованиях Лю Цзинюэ [18] о взаимосвязи между временем поворота и силой, действующей на каждую часть человеческого тела, в данном исследовании было получено критическое значение дискомфорта в каждой части, и кривая критического значения давления в исследуемой части была построена на основе результатов испытаний, как показано на РИС. 5。

Результаты исследований показывают, что H пояс и Y типа ремня распределение давления в организме ниже критического значения, вторичной травмы, но H пояс за пределами основных стрессовых частей косой мышцы живота, пиковое давление составляет 69 н, максимальное дифференциальное давление между различными частями 47 н, что составляет 68% из пика, низкая равномерность напряжения, появляются этот вид распределения давления является основной причиной висит точка извне косой мышцы живота, действие рычага меньше И Y типа пояса основные механические части для трапециевидной мышцы, пик и критическое значение близко к, каждое место разницы давления между небольшими H пояса, это потому, что бедра ремень подключен к давлению имеет определенный эффект X ремень безопасности за пределами основных частей стресса косой мышцы живота, действуя на внешний косой мышцы живота стресс пиковое значение 121 N, более чем в 2 раза критического значения, а максимальная разница давления между различными частями составляет 72% пикового значения, так что комфорт и эффект рассеивания давления X-типа ремня безопасности являются бедными。

2.1.2Задняя точка подвеса

Задняя точка подвеса является наиболее распространенной и важной точкой подвеса страховочного пояса против падения. Многие простые страховочные пояса устанавливают только заднюю точку подвеса, поскольку она является основной точкой подвеса, несущей нагрузку, для предотвращения несчастных случаев при падении [17]. Сценарий испытания задней точки подвеса и распределение давления показаны на ФИГ. 6 и 7。

Согласно систематическому исследованию и анализу, проведенному Чэнь Синьи [19] Дентоном М. Дж.[20] и Чжан Цзяньфэном [21] по порогу давления комфортного ощущения вокруг шеи человеческого тела, порогу давления комфортности одежды и порогу комфортности давления китайского пектина, в данном исследовании был получен порог давления каждой части и построена критическая кривая значений, как показано на РИС. 7。

Как видно из рисунка 7, только распределение давления ремня безопасности y-типа ниже критического значения вторичной травмы в каждом положении. Ремень безопасности типа H в основном напряжен в области грудино-ключично-сосцевидной мышцы, и пиковое давление составляет 53 Н. Поскольку пояс мягкий в области грудиноключично-сосцевидной мышцы, он легко концентрируется вместе при нагрузке, что приводит к эффекту агрегации сил Максимальная разница давления в каждой части составляет 35 Н, что составляет 66% от пикового значения, и распределение давления в каждой части неравномерно. По сравнению с предохранительным поясом типа H максимальная разница в давлении предохранительного пояса типа y уменьшается почти на 15%, что указывает на более равномерное распределение давления, чем у предохранительного пояса типа h. Основным местом приложения силы у предохранительного пояса типа X является наружная косая мышца, а пиковое давление составляет 70N, превышая критическое значение 20N, а максимальная разница в давлении между различными частями составляет 72% от пикового значения. Видно, что структура ремня безопасности Х-типа оказывает большее влияние на распределение давления, чем первые два вида ремней безопасности, что не способствует равномерному распределению давления。

2.2Влияние угла подвеса на распределение давления

Во время испытаний передней и задней точек подвеса манекен находился в состоянии наклона вперед и наклона назад, а центр тяжести манекена перемещался вперед и назад. Три вида передних точек подвески ремня не могут быть отрегулированы самостоятельно, поэтому положение передней точки подвески может быть различным. Из-за разницы в структуре самого ремня размер плеча задней точки подвеса, воздействующего на каждую часть, различен, что приводит к разнице в угле подвеса и плече воздействия, и распределение давления в ремне также меняется. В зависимости от угла и плеча действия силы изменяется положение основного напряжения в теле человека [22-23]. Поэтому в данном исследовании был измерен Угол подвеса ремня безопасности трех конструкций и изучено влияние изменения Угла на распределение давления. Результаты испытаний угла показаны в таблице 2 и 3。

В данном исследовании точка подвеса была принята за точку анализа силы, и анализ силы был проведен для каждой испытуемой части через натяжение каждой части плечевого ремня, ножного ремня и пояса (как показано на ФИГ. 8). Между тем, угол от ремня до ножного ремня изменялся незначительно, поэтому в данном исследовании он не учитывался. Согласно таблице 3, в данном исследовании было рассчитано теоретическое значение давления в каждой части и получено соотношение давления в каждой части через соотношение плеча силы от рабочей точки к различным частям。

В частности, сила тяги крюка равна силе тяжести F (F=980 Н) манекена. В данном исследовании было проведено ортогональное разложение трех сил, и результаты были получены по следующей формуле (2)。

Faxsina+FBxsinβ=980 α>90°

FBxsinβ=Faxsina+980- a<90°

Faxcosa=FBxcosβ （2）

F总＝Fa+FB

Из таблицы 4-5 видно, что при испытании передней точки подвеса ремня безопасности h-типа сила приходится на наружную косую мышцу > трапециевидную мышцу > бицепс бедра, при испытании дорсальной точки подвеса сила приходится на наружную косую мышцу > лобковую мышцу > трапециевидную мышцу. Y-тип ремня безопасности передний тест точки подвеса, сила трапециевидной мышцы & GT; Бицепс бедра & GT; Внешние косые, дорсальный тест точки подвеса, сила трапециевидной > Бицепс бедра = внешние косые мышцы; Распределение давления ремня безопасности X аналогично ремню безопасности H, за исключением того, что пропорция давления отличается. Различное распределение давления формируется из-за разницы в соотношении давления в каждой части из-за разницы в угле подвески и разницы в плече момента в каждой части точки испытания от точки подвески。

Силовые результаты из теории, и перед висит точка испытания, подвеска Угол, тем большее соотношение давления каждой части более близким, распределение давления более равномерным Назад висит точка испытания, H и Y типа ремня также удовлетворяют вышеуказанным законам, хотя подвеска X типа пояса Угол относительно больше H и Y типа, но из-за частей теста от мертвых разница рычага больше, сделать каждую часть распределения давления неравномерно。

3 Эпилог

Через исследование ремней безопасности, три различные структуры нашли в H Y и X типа три структуры, Y тип давления равномерно распределенной структуры является более выгодным для ремня определяется точкой подвеса общей подвески ремней безопасности имеют определенное влияние на равномерность напряжения также, исследование показало, что, чем больше угол подвеса для распределения давления более равномерным Поэтому, это имеет большое значение для разработки структуры анти-падения безопасности пояса, которые могут свободно регулировать положение точки подвеса, чтобы изменить угол подвеса и сделать общую силу ремня безопасности более равномерной。

Предметы фонда: Национальный фонд естественных наук Китая（51776034)

Ссылка

［1]CAI Zhong, Yang Hui. Оборудование и управление средствами защиты от падения в стране и за рубежом［J］．labor protection，2021(03):10-12.

［2]Wang Ning, Wang Yizhen, Zhao Yuanfang. Исследование оборудования для защиты от падения и технических мер для работы в воздухе".China Plant Engineering，2019(09):52-53.

［2]JianJianTao. Анализ несчастных случаев и меры по предотвращению падения с большой высоты в строительстве［J］。 Строительные материалы и отделка，2016,(25):117-117,118.

［4]Министерство жилищного строительства и развития городских и сельских районов Китайской Народной Республики (MOHURD) ．2019 Жилищно-коммунальное инженерное производство отчет о безопасности аварии，Цзянань офис письмо [2018] No.5．

［5] Baszczynski K. Оборудование, защищающее от падения с высоты[J]. В :D.Koradecka(Ed.), Handbook of Occupational Safety and Health. NewYork, USA:CRC Taylor & Francis Group;2009(543-548).

［6]Tang Yiming, Tong Suifang, Jiang Ruiliang. Функция и характеристика страховочного пояса для защиты от падения на большой высоте].20-я Межпространственная и Гонконгско-Макаоская научная конференция по безопасности и гигиене труда и Китайская ассоциация по безопасности и гигиене труда 2012 г. Научная конференция．2012:291-298.

［7]Шанхайская компания ACE Ribbon Co., LTD. Полезная модель относится к полнотелому высокопрочному защитному поясу для работы в воздухе：CN201720997660.0[P].2018-05-10.

［8]Jin Hua Jie Ke Tools Co., LTD. Пояс безопасности для всего тела：CN201620104258.0[P].2016-06-21.

［9]Ли Пэн Полезная модель относится к ремню безопасности для всего тела типа лошадиного зажима：CN201921788454.4[P].2020-07-14.

［10]Вэйхунцюань. Все тело ремень безопасности "потерять вес" улучшения двери исследования. Guangxi electric power，2016(12):84-86.

［11]Рик. Вен Ник. Как выбрать ремень безопасности для всего тела]. Охрана труда，2005(06):60.

［12]Солдаты. Правильный выбор и использование средств защиты от падения［J］．China Personal Protective Equipment，2008(02):48-50.

［13]Чэн Вэй, Ли Игао. Правильно ли вы выбрали и надели средства защиты от падения с высоты［J］.Охрана труда，2021(03):13-15.

［14]Zhu Yan. Исследование средств защиты от падения и технических мер для работы в воздухе", "Китайские средства индивидуальной защиты", 2015(06):44-48.

［15]Li Rui．Fall-prevention technology for Electric Work at Height (2nd Edition)［M].Beijing：China Electric Power Press，2018:3-5.

［16]Ma Heng, Qian Ke, Gao Yibo, et al. Анализ и исследование процесса падения человека на основе сигнала EMGJ].Computer Science and Application，2019,(06):1192-1207.

［17] Американский стандарт ANSI/ASSE Z359.11-2014, Требования безопасности для полнокорпусных ремней безопасности[S].

［18]Исследование комфорта человеческого тела и распределения высоты поворота и давления различных деталей. Проектирование и производство машин，2019(09):30-34.

［19]Чэнь Синьи. Исследование комфортного давления одежды на шею на основе физиологии сердечно-сосудистой системы человека［D].Цзянсу: Цзяннаньский университет，2010:03-04.

［20] Denton M J.. Fit Stretch Comfort 3rd Shirley InternationalSeminar[M].England Manchester: Textile for Comfort,1970:15-17.

［21]Zhang Ji-feng, ZHOU Xue-lu, ZHOU Shang-jun, Yuan Xiao-qiang, ZHANG Jian-feng, MO Yan. Измерение размера гребневого отверстия у китайцев и его клиническое значение J. Chinese Journal of Hernia and Abdominal Wall Surgery (электронная версия)，2012,6(03):835-839.

［22] Hsiao Hongwei, Turner Nina, Whisler Richard. Влияние посадки на ремни безопасности на переносимость подвески[J].Human Factors: Journal of Human Factors and Ergonomics Society, 2012, 54(3).

［23] Paul Seddon, Cavendish Court, Warehouse Hill, etc. Harness suspension: review and evaluation of existing information[]. Health and Safety Executive, 2002: 61-62.