Terjemahan Jurnal PENELITIAN PENGARUH SPEKTRAL DAMPAK GETARAN PADA TULANG BELAKANG MANUSIA

   Tersedia online di www.sciencedirect.com 

ScienceDirect

Procedia Teknik 129 (2015) 787 - 792

Konferensi Internasional Teknik Industri

Penelitian pengaruh spektral dampak getaran pada manusia

tulang belakang

Palatinskaya I.P.*, Pirogova N. .

South Ural State University, 76, Lenin Avenue, Chelyabinsk, 454080, Russian Federatio 

Abstrak

Artikel ini mengusulkan model pengaruh getaran pada operator transportasi motor. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan beberapa aspek distribusi spektral dari kondisi vibro dimuat dari tulang punggung operator pada departemen dari backbone dan setara ketegangan. Sebagai pengaruh eksternal getaran sinyal sinusoidal sesuai dengan maximum- nilai-nilai yang diizinkan percepatan getaran getaran transportasi dari kategori 1 tergantung pada frekuensi senyawa Octava strip dalam kisaran dari 1 Hz sampai 63 Hz diteliti. Kami menciptakan sebuah "pesisir" model 3D biomekanis yang dinamis dari "kepala + backbone "sistem operator transportasi motor, menggunakan 'Solidworks' 3D-perangkat lunak, dan memperhitungkan antropometri parameter dari tubuh pose, karakteristik struktural, fungsional dan biomekanik dari serviks, dada dan lumbar segmen dari tulang punggung.

© 2015 The Authors. Diterbitkan oleh Elsevier Ltd Ini adalah artikel akses terbuka di bawah CC BY-NC-ND lisensi

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/). 

Peer-review di bawah tanggung jawab panitia Konferensi Internasional tentang Rekayasa Industri (ICIE-2015)

Kata kunci: vibro memuat, tulang belakang manusia, pemodelan, karakteristik amplitudo-frekuensi

1. pengantar

    Dengan pertumbuhan peluang sarana komputasi modern, perhatian besar, baik dalam ilmiah teknis arah, dan dalam medis, diberikan kepada komputer pemodelan proses biomekanik terjadi di manusia tubuh [1 ... 3], yang nyata pernyataan sering rumit karena kompleksitas atau ketidakmungkinan membawa eksperimen di depan umum.

* Corresponding author. Tel.: +7-351-904-26-75;

E-mail address: palatinskaya@mail.ru

  

1877-7058 © 2015 The Authors. Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Peer-review under responsibility of the organizing committee of the International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2015)

doi:10.1016/j.proeng.2015.12.105

                                               I.P. Palatinskaya and N.С. Pirogova / Procedia Engineering 129 (2015) 787 – 792

                       Artikel ini dikhususkan untuk penelitian distribusi amplitudo-frekuensi vibro memuat pada tulang punggung

orang pada dampak dari getaran umum dari "transport" kategori 1 pada "kosta" model virtual yang dikembangkan 3D

sistem biodinamik "kepala + tulang punggung" dari operator seseorang dari perangkat transportasi otomatis.

2. hubungan

Pengurangan dampak getaran dari perangkat teknis pada operator orang adalah masalah dunia nyata. Dari contact sistematis orang dengan peralatan bergetar penyakit vibro yang mengarah ke cacat penuh sebagai Hasil bisa timbul dan berkembang [4]. Menurut Departemen Tenaga Kerja dan Sosial Perlindungan Rusia merugikan kondisi kerja adalah alasan dari tingginya tingkat cedera operasional dan penyakit akibat kerja [5]. Oleh estimasi tersedia dari Organisasi Perburuhan Internasional (ILO), 2,34 juta orang meninggal dari kecelakaan dan penyakit yang berhubungan dengan pekerjaan [6]. Sebagian besar dari mereka - sekitar 2,02 juta - meninggal dari berbagai kerja

penyakit. Dari 6300 setiap hari terjadi kasus yang fatal terhubung dengan pekerjaan 5500 datang   karena penyakit akibat kerja.

                Dalam distribusi penyakit akibat kerja terungkap di bekerja di Federasi Rusia menurut statistik Data dari Badan Federal Biologi Medis, lebih dari 50% penyakit adalah penyakit vibro dari lumbosakral radiculopathy [6]. Pangsa utama dari pekerja yang terpapar penyakit tersebut adalah driver dari berbagai bermotor perangkat transportasi yang terkena dampak berkelanjutan dari getaran transportasi umum [6]. Diantara menyebabkan menyebabkan terjadinya penyakit akibat kerja karena paparan getaran, masih: cacat konstruktif fasilitas transportasi dan ketidaksempurnaan tempat kerja driver.

 Penilaian higienis transportasi umum getaran Mempengaruhi permanen dan non-permanen pada manusia, menurut [7 ... 10] dilakukan terutama mengingat analisa spektral dari parameter rating, maka penilaian frekuensi parameter Peringkat terintegrasi, dan berakhir dengan penilaian yang terintegrasi mengingat

saat tingkat setara paparan getaran (energi) dari parameter Peringkat ..

                Dalam analisis spektral parameter wisatawan yang tingkat maksimum yang diizinkan dari nilai persegi rata-rata vibrospeed dan akselerasi getaran atau tingkat logaritmik mereka tergantung pada frekuensi senyawa dalam kisaran 1 ... 63 Hz [7, 8], pada penilaian yang terintegrasi dalam rentang frekuensi yang diberikan - nilai disesuaikan kecepatan dan akselerasi atau tingkat logaritmik mereka, sedangkan penilaian terpadu getaran mengingat waktu dampaknya pada tingkat setara - setara dengan nilai disesuaikan kecepatan getaran atau percepatan atau tingkat logaritmik mereka.

Dengan demikian, perkiraan kasar dikembangkan dari dampak getaran pada operator tidak memungkinkan untuk mengungkapkan distribusi Vibro loading pada tubuh seseorang, dan, karena itu, untuk mengungkapkan sensitivitas getaran departemen yang berbeda dari tulang punggung orang tersebut. Memperoleh data tersebut akan memungkinkan untuk membangun kriteria untuk pilihan ekonomis cara yang wajar menurunkan sebuah vibroloading dari operator orang perangkat transportasi.

3. Rumusan masalah

Mengembangkan 3D-model dinamik dari tubuh manusia, kita membangun pada persyaratan operasi, tergantung pada Tujuan penelitian, akurasi antropometri dan kemampuan biomekanik [11 ... 14]. parameter antropometri perangkat Operator tubuh-transportasi manusia ditentukan oleh posisi kerja yang [33], lihat Gambar. 1.

Analisis literatur terhubung dengan struktur, fisiologi dan anatomi tubuh orang tersebut [15 ... 17], memungkinkan untuk mendefinisikan karakteristik struktural, fungsional dan biomekanik dari serviks, dada dan lumbar - departemen sacral dari tulang punggung dari tubuh orang tersebut, lihat Tabel 1.

 

            Gambar. 1. Kerja menimbulkan operator orang perangkat transportasi bermotor: 1 - ketinggian kolom tulang belakang, 2 - tinggi kepala.

I.P. Palatinskaya and N.С. Pirogova / Procedia Engineering 129 (2015) 787 – 792

       Menurut penelitian medis dampak dari getaran umum mengarah ke microinjuring langsung dari backbone karena beban aksial besar disk intervertebralis, overloads lokal di tulang belakang dan motif segmen yang mengarah ke degenerasi disk [18]. Oleh karena itu kolom tulang belakang terdiri dari badan vertebra dan disk intervertebralis  awalnya dibangun dan kemudian tunas dari vertebras, yang tujuan dimasukkan dalam disajikan Model - transfer properti inersia sesuai dengan backbone nyata hanya simulasi.

Tabel 1. Sifat bahan vertebra dan diskus intervertebralis di departemen

 

4. bagian teoritis

Penciptaa 3D-model sistem biodinamik "(kepala + tulang punggung) dari operator orang motor perangkat transportasi ", dilakukan pada [19] algoritma yang ditawarkan dalam pekerjaan: pembentukan model informasi, desain dalam model solid tiga dimensi (paket software SolidWorks), dan kemudian mengimpornya dan simulasi berikutnya di ANSYS Teknik vibronagruzhennosti.

Dasar untuk pembangunan model pesisir [12] menjabat sebagai X-ray dan MRI gambar beberapa orang laki-laki (Rata-rata usia 30-40 tahun), lihat Gambar. 2.

Sistem "(kepala + tulang) dari operator manusia dari perangkat transportasi dibangun sebuah model tiga dimensi manusia Kolom vertebral dalam paket 3D-pemodelan Solidworks [20]. "Kepala" dari operator, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, digantikan oleh titik materi. Hal ini wajar bahwa negara tegangan-regangan terlihat di tulang belakang. Dari "kepala" dari Operator hanya perlu karakteristik inersia dan koordinat pusat gravitasi.

                           Gambar  2. Model perhitungan tulang belakang, dibangun dalam paket 3D-modeling Solidworks.

I.P. Palatinskaya and N.С. Pirogova / Procedia Engineering 129 (2015) 787 – 792

Ciri ini massa dan momen inersia, mereka secara otomatis dihitung dalam Workbench dan dapat diterapkan ke titik materi.

Asumsi utama diterima dalam penelitian:

hanya tulang punggung terdiri dari tulang dan disk intervertebralis dianggap. Jaringan lunak orangsekitarnya tidak dianggap;

berat kepala diterima 3,2 kg [17].

perilaku tulang dan disk intervertebralis tunduk kepada hukum linear;

pengaruh eksternal perlu sinusoidal: a (t) = sin (wt).

5. Hasil studi eksperimental

Pada perhitungan akhir dan elemen dibangun model kondisi cacat intens kolom tulang belakang operator yang berada di bawah pengaruh getaran umum 1 kategori dalam rentang frekuensi 1 ... 90 Hz yang dilakukan. Parameter pengaruh getaran eksternal adalah ukuran maksimum yang diizinkan dari vertikal dan percepatan getaran horisontal sesuai dengan frekuensi senyawa Octava strip dari FSG (lihat Tabel 2) [7]. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan analisis harmonik antara Ansys Workbench.

Hasil pemodelan komputer diberikan dalam ara. 3, 4.

                                                                        

Gambar. 3. distribusi Histogram dari nilai-nilai maksimum dan minimum dari stres setara di tulang belakang, tergantung pada frekuensi

efek menarik.

5. Kesimpulan

Analisis hasil pemodelan dampak getaran transportasi pada tubuh orang operator di frekuensi normal (lihat Tabel 2) diperbolehkan untuk menarik kesimpulan berikut. Nilai maksimum ketegangan setara dalam kolom tulang belakang yang terungkap pada FSG = 1Hz dan FSG = 8 Hz (lihat Gambar. 3).

I.P. Palatinskaya and N.С. Pirogova / Procedia Engineering 129 (2015) 787 – 792

Bertepatan dengan data studi percontohan [21], pada - yang di kisaran 2 ... 14 Hz terletak frekuensi resonansi dari kolom tulang belakang orang tersebut. Oleh karena itu, dikembangkan "kosta" model memungkinkan untuk melakukan penelitiantentang pengaruh getaran pada operator orang perangkat transportasi bermotor.

                 Gambar tekanan 4. Fields setara di tulang belakang yang mengakibatkan osilasi pada frekuensi dari 1, 2, 4, 8, 16, 31,5 Hz.

                                               I.P. Palatinskaya and N.С. Pirogova / Procedia Engineering 129 (2015) 787 – 792

sensitivitas getaran serviks, dada dan lumbar departemen dari tulang punggung orang tersebut adalah sekitar identik pada frekuensi senyawa 1 Hz dan 2 Hz. Hal ini juga bertepatan dengan data studi percontohan [21, 8, 9] yang menegaskan penerapan mengembangkan modeli.avtotransportnykh perangkat.

Pada frekuensi dipelajari lainnya (lihat Gambar. 4), terungkap bahwa sensitivitas getaran setiap departemen dari backbone adalah berbagai. Respon yang lebih besar pada frekuensi rendah (lihat Gambar. 4) adalah saham pada serviks, dan kemudian dari lumbar departemen. Data yang diperoleh dari Departemen serviks dikonfirmasi oleh yang di desain dari kursi pengemudi yang permukaan dasar tambahan dimasukkan ke dalam praktek - kepala menahan diri [13, 14] yang mengurangi gerakan spontan oleh kepala operator orang. Namun dalam dokumen normatif dari Federasi Rusia persyaratan Keberadaan permukaan dasar bagi kepala kursi pengemudi angkutan produksi tidak ada [22]. Ada juga tidak ada persyaratan untuk ergonomi dukungan di kursi di bidang departemen lumbal operator.

Dengan demikian, hasil pemodelan kondisi cacat intens dari tulang punggung operator orang mengungkapkan kebutuhan akuntansi distribusi dari negara vibroloaded di departemen tulang punggung di desain kursi dari Sopir dalam peralatan transportasi bermotor baru.

Referesi

[1] G.J. Steina, P. Muckaa, B. Hinzb, R. Bluthner, Measurement andmodellingofthe y-direction apparentmassof sitting humanbody–cushioned

seat system, Journal of Sound and Vibration. 322 (2009) 454–474.

[2] H. Ayaria, M. Thomasa, S. Dorea, O. Serrus, Evaluation of lumbar vertebra injury risk to the seated human body when exposed to vertical

vibration, Journal of Sound and Vibration. 321 (2009) 454–470.

[3] Li-Xin Guoa, Ming Zhangb, Zhao-WenWangc,Yi-Min Zhanga, Bang-ChunWena, Jin-Li Li, Influence of anteroposterior shifting of trunk

mass centroid on vibrational configuration of human spine, Computers in Biology and Medicine. 38 (2008) 146–151.

[4] V.V. Kosarev, S.A. Babanov, Professional diseases: Studies. Grant, High school textbook: INFRA-M, Moscow, 2011.

[5] About a condition of sanitary and epidemiologic wellbeing nasele-a niya in the Russian Federation in 2014, Federal Service for the Oversight

of Consumer Protection and Welfare, State report, Moscow, 2015.

[6] Information on www.ilo.org/publns

[7]  N 2.2.4/2.1.8.566-96, The sanitary norms of industrial vibration, vibration of residential and public buildings, Information prod. center,

Moscow, 1997.

[8] GOST 31191.1-2004 (ISO 2631-1:1997), Vibration and shock. Measurement and evaluation of human exposure to whole-body vibration, Part

1. General requirements, Standartinform, Moscow, 2008.

[9] GOST IS    8041-2006,Vibration. Human response to vibration. Measuring instrumentation, Standartinform, Moscow, 2008.

[10] GOST 12.4.094-88 SSBT, Occupational safety standards system. Method for determination of dynamical characteristics of human body

under vibration action, Publishing house of standards, Moscow, 2003.

[11] GOST R IS    15536-2-2010, Ergonomics.Computer manikins and body templates, Part 1, General requirements, Standartinform, Moscow,

[12] GOST R IS  15536-2-2010, Ergonomics. Computer manikins and body templates, Part 1, Verification of functions and validation of

dimensions for computer manikin systems, Standartinform, Moscow, 2011.

[13] GOST R  N 614-1-2003, Safety     f machin   .     gonomic design principles, Part 1, Terms, definition and general principles, IPK

Publishing house of standards, Moscow, 2004.

[14] GOST 12.2.049-80, Occupational safety standarts system. Indastrial equipment, General egronomic requirements, Publishing house of

standards, Moscow, 2002.

[15] V.A. Berezovsky, Biophysical characteristics of tissues of the person: reference book, Sciences. thought, Kiev,1990.

[16] Information on http://www.mc-profi.ru/pozvonochnik-heloveka.html

[17] M.R. Sapin, Human anatomy, Musculoskeletal device. Internals (digestive and respiratory systems), Alliance-in, Moscow, 2000.

[18] N.A. Mukhin, V.V. Kosarev, S.A. Babanov, V.V. Fomin, Professional diseases, Geotar-media, Moscow, 2013.

[19] I.P. Palatinskaya, N.Yu. Dolganina, Sozdaniye of dynamic biomechanical model of lumbar department of the person operator of motor

transportation devices, Prospects of development of science and education". The TTU of Akkad. M. S. Osimi bulletin, Dushanbe. 2(26) (2014)

86–92.

[20] I.P. Palatinskaya, N.S. Pirogova, S.P. Samoylov, Features of creation of the virtual phantom of a backbone of the operator of motor

transportation devices, Health and safety in the third millennium, Collection of materials VI of the International scientific and practical

conference, Chelyabinsk, YuUrGU. (2015) 206–212.

[21] K.V. Frolov, Vibrations in equipment: reference book, Protection against vibration and blows, Moscow, Mechanical engineering. 6 (1981)

366–373.

[22] GOST IS  10326-1-2002, Vibration. Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration, Part 1. Basic requirements Standartinform,

Moscow, 2007