Messung der handübertragenen Schwingung des menschlichen Handarmsystems während des Betriebs eines Handtraktors

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, die biodynamische Reaktion und Schwingungstransmissibilität des Hand-Arm-Systems während des Betriebs für Handtraktoren zu untersuchen. Diese Studie liefert ein Protokoll zur handübertragenen Schwingungsmessung des Traktor-Hand-Arm-Systems unter Berücksichtigung von Änderungen der Griffkraft und Der Schwingungsfrequenz. Diese Methode wird hilfreich sein, um die Schwingungsübertragungseigenschaften des Hand-Arm-Systems zu verstehen.

Beginnen Sie, legen Sie den Handtraktor in einem Testgelände mit trockener, fester und ebener Bodenoberfläche. Entfernen Sie die elastomeren Materialien der Griffe. Messen Sie nach Einholung der informierten Zustimmung aller Probanden die Körpermaße jedes Probanden, einschließlich Standhöhe, Masse, Unterarmlängen, Oberarmlänge und Handlänge.

Wickeln Sie die Beschleunigungsmesseradapter fest an der Hand und dem Arm jedes Motivs. Jeder Adapter war ein mit einem Nylonband und einem Stück verzinktem Eisenblech hergestellt, um eine starre und leichte Befestigung zu bieten. Die Beschleunigungsmesseradapter wurden an den Stellen der Handrückseite, des distalen Endes des Unterarms, des proximalen Endes des Unterarms, des distalen Endes des Oberarms, des proximalen Endes des Oberarms und des Akromons eingewickelt.

Sammeln Sie vor Beginn einer Messung alle Komponenten des Messsystems, einschließlich Beschleunigungsmesser, Datenerfassungssystem, Dünnschichtdruckmesssystem, Tachometer, digitaler Goniometer, Beschleunigungsadapter und andere relevante Komponenten. Um das Beschleunigungsmesssystem einzurichten, schließen Sie zunächst mit Hilfe der Beschleunigungsmesserkabel die Beschleunigungsmesser mit der Datenerfassungskarte an. über ein Ethernet-Kabel das Gehäuse mit dem Computer verbinden.

Befestigen Sie dann einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser am linken Griff oder am Handtraktor, und befestigen Sie den anderen am Beschleunigungsadapter der linken Hand des Motivs. Befestigen Sie Einachsbeschleunigungsmesser nacheinander an den Beschleunigungsadaptern des Armes und der Schulter des Motivs. Passen Sie die Ausrichtungen der dreiachsigen Beschleunigungsmesser so an, dass sie mit dem angegebenen Koordinatensystem übereinstimmen.

Schließlich, mit Klebeband, sichern Sie die Beschleunigungsmesser Kabel auf der Hautoberfläche des Motivs Arm und der Traktor Lenker. Um das Griffkraftmesssystem einzurichten, befestigen Sie zunächst mit doppelseitigem Klebeband zwei Dünnschichtsensoren am linken Griff des Handtraktors. Platzieren Sie dann das Bildschirmsystem in bequemer Höhe.

Damit das Subjekt die Griffkraft während des Betriebs des Handtraktors überwachen und auf das angegebene Niveau einstellen kann. Weisen Sie danach das Subjekt an, den Griff zu halten und in eine horizontale Position zu heben. Messen Sie die Hand- und Armhaltung des Motivs mit einem digitalen Goniometer, einschließlich der horizontalen Schulterentführung, der vertikalen Schulterentführung, der Ellenbogenverlängerung, der Handgelenkverlängerung und der Handgelenkabweichung.

Bitten Sie den Betreffenden, die Haltung bis zum Ende der Studie beizubehalten. Starten Sie den Handtraktor neutral und fahren Sie mit einer niedrigen Motordrehzahl, bis er stabilisiert ist. Schalten Sie den Tachometer, das Dünnschichtdruckmessgerät, den Laptop-Computer und das Beschleunigungsdatenerfassungssystem ein.

Legen Sie die Parameter Beschleunigung, Erfassungsmodus und Abtastrate für die Datenerfassung fest. Klicken Sie auf Ausführen und warten Sie etwa zehn Sekunden, bis sich das System stabilisiert hat, und klicken Sie dann auf Aufzeichnen, um mit der Aufzeichnung der Beschleunigungsdaten zu beginnen. Bitten Sie den Versuch, den Tachometer zu überwachen und die Motordrehzahl auf 1.500 Umdrehungen pro Minute einzustellen, bis er stabilisiert ist.

Dann weisen Sie das Subjekt an, die Griffkraft sorgfältig auf 20 Newton einzustellen und diesen Griffkraftpegel etwa 30 Sekunden lang beizubehalten. Passen Sie als Nächstes die Griffkraft auf 30 Newton an und halten Sie etwa 30 Sekunden. Und dann stellen Sie die Griffkraft auf 40 Newton s und halten Sie etwa 30 Sekunden.

Danach stellen Sie die Motordrehzahl auf 2.500 Umdrehungen pro Minute ein und wiederholen Sie den obigen Vorgang der Griffkrafteinstellung. Stellen Sie schließlich die Motordrehzahl auf 3.500 Umdrehungen pro Minute ein und wiederholen Sie die oben genannten Verfahren der Griffkrafteinstellung. Weisen Sie am Ende der Prüfung den Betreffenden an, den Griff niederzulegen und den Motor des Handtraktors herunterzufahren.

Speichern Sie die Daten zur Schwingungsbeschleunigung, entfernen Sie die Beschleunigungsmesser und platzieren Sie sie auf dem nächsten Motiv. Wiederholen Sie die obigen Schritte bis zum Ende der Datensammlungen aller Themen. Und exportieren Sie die Beschleunigungszeitreihendaten für weitere Analysen.

Diese Diagramme zeigen Beispiele der Zeitdomänen- und Frequenzbereichsbeschleunigungen am Handle für eine halbe Sekunde Zeitdauer an. Die maximale Beschleunigung der X- und Z-Richtungen erfolgte bei einer Frequenz von 58 Hertz. Der größte Teil der Schwingungsenergie wurde im Frequenzbereich von 50 bis 200 Hertz zentralisiert.

Die mittlere Beziehung zwischen der Griffkraft und der wurzelmittleren quadratischen Beschleunigung des Hand-Arm-Systems wurde erreicht. Es wurde beobachtet, dass die Erhöhung der Griffkraft die Schwingungsbeschleunigung insbesondere bei Frequenzen zwischen 20 und 100 Hertz erhöhte. Und die drei Resonanzfrequenzen wurden mit der Erhöhung der Griffkraft fast linear erhöht.

In der Zwischenzeit wurde die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Wurzel-Mittel-Quadrat-Beschleunigung erreicht. Wie in den Diagrammen dargestellt, wurden niedrigere Frequenzen relativ unbehelliiert übertragen. Während, Dämpfung war ziemlich deutlich für höhere Frequenzen.

Daher ist es vernünftig zu schlussfolgern, dass der größte Teil der Schwingungsenergie in der Hand und im Unterarm abgeführt wurde. Diese Abbildung stellt die gemittelte Übertragbarkeit an verschiedenen Stellen des Hand-Arm-Systems dar. Es wurde festgestellt, dass die Übertragbarkeit des Hand-Arm-Systems mit der Erhöhung des Abstands von der Schwingungsquelle abnahm.

Die höchste Übertragbarkeit wurde auf der Rückseite der Hand beobachtet. Die Resonanzfrequenz der Handgelenk- und Ellenbogentransmissibilität betrug etwa 20 Hertz. Es wurde auch festgestellt, dass nur Schwingungen von weniger als 25 Hertz effektiv auf den Unterarm, den Oberarm und die Schulter übertragen wurden.

Dieses Verfahren wurde auf Basis von handübertragenen Schwingungsnormen entwickelt und als Standardprotokoll zur Messung der handübertragenen Schwingung des menschlichen Hand-Arm-Systems während des Betriebs eines Handtraktors in stationärem Zustand entwickelt. Das Gesamtgewicht des Beschleunigungsmessers und adaptersollte so leicht wie möglich sein, um Messfehler zu reduzieren. Die Testprüfung jedes Probanden sollte ohne Unterbrechung abgeschlossen werden, um die Wirkung der Betriebshaltung zu reduzieren.

Die wichtigsten Einsatzmöglichkeiten der vorgeschlagenen Methodik sind die Abschätzung von Mensch-Traktor-Wechselwirkungsphänomenen, die ergonomische Entwicklung von Handtraktoren und die Entwicklung von Schutzvorrichtungen wie Isolatoren und Handschuhen.