1、 第八章第八章 体力工作负荷体力工作负荷 1 人体活动力量和耐力人体活动力量和耐力 2 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 3 能量消耗及氧耗能量消耗及氧耗 4 劳动强度劳动强度 5 体力疲劳及其消除体力疲劳及其消除主要内容主要内容 人体力量在人体活动中起到重要的作用，人体用力有一定的人体力量在人体活动中起到重要的作用，人体用力有一定的限度，力的大小决定于限度，力的大小决定于人体的姿势人体的姿势、着力部位着力部位以及以及力的作用力的作用方向方向。这些为人机系统设计提供依据。这些为人机系统设计提供依据。人体力量分为人体力量分为手部力量手部力量、脚部力量脚部力量、背部力量背部力量和和颈部力量
2、颈部力量。人体活动的最基本特征有三个：人体活动的最基本特征有三个：力量力量、耐力耐力和和能量代谢能量代谢，三，三者联系密切。者联系密切。1 1、手部力量、手部力量 （1 1）握力）握力 握力的大小反映手的用力大小，握力的大小反映手的用力大小，常用握力大小的测量来挑选操常用握力大小的测量来挑选操 作者或对操作者的用力状况加作者或对操作者的用力状况加 以评定。握力大小平均值见以评定。握力大小平均值见表表1 1。图图1 1 自行车的刹车自行车的刹车闸把施闸力闸把施闸力N相对握力相对握力减减 速速 度度说说 明明601001 g控制下坡速度控制下坡速度3507006 g全全 刹刹 车车50010008
3、 g紧急全刹车紧急全刹车 注：注：g98ms2 （2 2）手的操纵力）手的操纵力p坐姿手操纵力坐姿手操纵力规律：规律：右手力量大于左手；右手力量大于左手；拉力大于推力；拉力大于推力；向下的力略大于向上的力；向下的力略大于向上的力；向内的力略大于向外的力。向内的力略大于向外的力。图图2 2 坐姿工作时不同角度的臂力测定坐姿工作时不同角度的臂力测定p立姿手操纵力立姿手操纵力规律规律：手臂的最大拉力产生在肩的下方：手臂的最大拉力产生在肩的下方180180的方位上，的方位上，手臂的最大推力则产生在肩的上方手臂的最大推力则产生在肩的上方0 0方向上。方向上。图图3 3 立姿操纵时手的拉力与推力立姿操纵时
4、手的拉力与推力 a a、最大拉力、最大拉力 b b、最大推力、最大推力图图4 4 立姿弯臂时的力量分布立姿弯臂时的力量分布 p卧姿手操纵力卧姿手操纵力 下图不同肘角伸臂的臂力测定及最大臂力值如下图不同肘角伸臂的臂力测定及最大臂力值如表表1 1。图图5 5 卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定p常见手部操纵动作及其力量极限常见手部操纵动作及其力量极限图图6 6 常见手部操作动作及其力量极限推荐值（单位常见手部操作动作及其力量极限推荐值（单位 9.8N9.8N）2 2、脚部力量、脚部力量 一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达2568N,2568N,左
5、脚为左脚为2362N2362N；膝；膝部伸展角度在部伸展角度在130130150150或或160160180180之间时，脚蹬力最大。之间时，脚蹬力最大。脚力控制器的操纵力最大不应超过脚力控制器的操纵力最大不应超过264264N N。操作频繁的作业应考虑操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业双脚交叉作业。图图7 7 蹬力较大的脚操纵器作业蹬力较大的脚操纵器作业图图8 8 坐姿的蹬力及在各个角度时的压力比值坐姿的蹬力及在各个角度时的压力比值 耐力耐力是人体能够较长时间保持特定工作水平的能力。是人体能够较长时间保持特定工作水平的能力。人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系。人体力量与持续时间之间
6、存在一种非线性的反比关系。图图9 9 肌肉力量与持续时间的关系肌肉力量与持续时间的关系 体力工作负荷体力工作负荷是人体单位时间内承受的体力工作量的大小。是人体单位时间内承受的体力工作量的大小。对操作者的体力工作负荷的状况进行准确评定，既能保证工作对操作者的体力工作负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能防止超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。量，又能防止超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。1 1、生理变化测定、生理变化测定通过测定吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变化通过测定吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变化来测定体力工作负荷。来测定体力工作负荷。2 2、生
7、化变化测定、生化变化测定通过测定人体内乳酸和糖原的变化来测定。通过测定人体内乳酸和糖原的变化来测定。3 3、主观感受测定、主观感受测定通过自认劳累分级量表（通过自认劳累分级量表（RPERPE）进行评价。）进行评价。6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 206 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20非非常常非非常常轻轻非非常常轻轻比比较较轻轻有有点点重重重重非非常常重重非非常常非非常常重重p基础代谢基础代谢人在基础条件下（清醒、静卧、空腹、室温人在基础条件下（清醒、静卧、空腹、室温2020）所必须的能量代谢。）所必须的能
8、量代谢。p基础代谢率基础代谢率是以单位时间、单位体表面积消耗的能量来是以单位时间、单位体表面积消耗的能量来表示表示B B，KJ/(mKJ/(m2 2.h).h)。p基础代谢的计算公式基础代谢的计算公式基础代谢量基础代谢量基础代谢率平均值（基础代谢率平均值（B B）体表面积（体表面积（S S）持续时间（持续时间（t t）BStBSt其中：体表面积（其中：体表面积（m m2 2 ）S S0.00610.0061身高（身高（cmcm）0.01280.0128体重（体重（kgkg）0.15290.1529p安静代谢安静代谢作业或劳动前，仅仅为了保持身体各部分的作业或劳动前，仅仅为了保持身体各部分的平衡
9、及某一姿势条件下的能量代谢。平衡及某一姿势条件下的能量代谢。安静代谢率记为安静代谢率记为R R，R R1.2B1.2B。安静代谢量安静代谢量=1.2BSt=1.2BStp能量代谢量能量代谢量人体作业或运动时消耗的总能量人体作业或运动时消耗的总能量,它与劳它与劳动强度直接有关。动强度直接有关。能量代谢量安静代谢量作业代谢量能量代谢量安静代谢量作业代谢量 1 1、相对能量代谢率、相对能量代谢率RMRRMR “相对代谢率相对代谢率”来消除个体间的差异，记为来消除个体间的差异，记为RMRRMR RMR RMR作业代谢率作业代谢率/基础代谢率基础代谢率 （能量代谢率安静代谢率）（能量代谢率安静代谢率）/
10、基础代谢率基础代谢率 用用RMRRMR衡量劳动强度比较准确。衡量劳动强度比较准确。能量代谢率安静代谢率作业代谢率能量代谢率安静代谢率作业代谢率 1.21.2基础代谢率基础代谢率 RMRRMR基础代谢率基础代谢率 基础代谢率基础代谢率（1.21.2RMRRMR）M=(RMR+1.2)BM=(RMR+1.2)B 2 2、相对能量代谢率资料、相对能量代谢率资料如表如表（1 1）氧债及其补偿）氧债及其补偿人体作业开始时，呼吸和循环系统不能马上工作，肌肉处于缺人体作业开始时，呼吸和循环系统不能马上工作，肌肉处于缺氧状态。这种氧需与供氧之差为氧状态。这种氧需与供氧之差为氧债氧债。图图10 10 氧债及其补
11、偿氧债及其补偿b)氧需超过氧上限氧需超过氧上限a)氧需小于氧上限氧需小于氧上限（2 2）氧耗量的测定与计算）氧耗量的测定与计算人体的能耗与氧耗成正比。可以从人体消耗的氧量上反映人体的能耗与氧耗成正比。可以从人体消耗的氧量上反映能量代谢。能量代谢。“相对代谢率相对代谢率”RMRRMR可以通过氧耗计算：可以通过氧耗计算：RMRRMR（作业耗氧量安静耗氧量）（作业耗氧量安静耗氧量）/基础代谢耗氧量基础代谢耗氧量作业时耗氧量可以在作业中直接测定。通过呼出的气体的作业时耗氧量可以在作业中直接测定。通过呼出的气体的化学成分分析。化学成分分析。基础代谢耗氧量可以通过体重、身高计算的体表面积查表基础代谢耗氧量
12、可以通过体重、身高计算的体表面积查表8-78-7得。得。劳动强度劳动强度：作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。：作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。强度不同，能量消耗不同。强度不同，能量消耗不同。用能量消耗（相对代谢率）或劳动强度指数作为劳动强度分用能量消耗（相对代谢率）或劳动强度指数作为劳动强度分级的指标级的指标。国外常用标准以能量消耗（相对代谢率）为分级标准。国外常用标准以能量消耗（相对代谢率）为分级标准。以以相对代谢率相对代谢率为分级标准，典型代表是日本能率协会的标准。为分级标准，典型代表是日本能率协会的标准。日本劳动强度分级日本劳动强度分级工种示例工种示例油漆工、车工油漆工、车工木
13、工木工电焊工电焊工劳动强度分级劳动强度分级1 1、手指作业，精神作业、手指作业，精神作业2 2、坐位姿势多变，立位重心不、坐位姿势多变，立位重心不移动移动3 3、疲劳属于精神或姿势方面、疲劳属于精神或姿势方面电话交换员电话交换员修理仪表修理仪表制图制图极轻劳动极轻劳动RMRRMR0 01.01.0作业特点作业特点轻劳动轻劳动1.01.02.02.01 1、手指作业为主的上肢作业、手指作业为主的上肢作业2 2、以一定速度长时间连续作业、以一定速度长时间连续作业3 3、局部产生疲劳、局部产生疲劳司机司机修理器具修理器具打字员打字员中劳动中劳动2.02.04.04.01 1、几乎立位，身体水平移动、
14、几乎立位，身体水平移动2 2、上肢作业用力、上肢作业用力3 3、可持续几小时、可持续几小时重劳动重劳动4.04.07.07.01 1、全身作业为主，全身用力、全身作业为主，全身用力2 2、全身疲劳、全身疲劳,10,1020min20min想休息想休息冶炼工、炼钢冶炼工、炼钢土建工土建工极重劳动极重劳动7.07.0以上以上1 1、短时间全身用强力快速作业、短时间全身用强力快速作业2 2、呼吸困难，、呼吸困难，2 25min5min想休息想休息伐木工伐木工大锤工大锤工以氧耗量、心率等为分级标准，典型代表是国际劳工局以氧耗量、心率等为分级标准，典型代表是国际劳工局19831983划分的标准。划分的标
15、准。劳动强度分级劳动强度分级很轻很轻0.50.5中等中等0.50.51.01.01.01.01.51.5 1.51.52.52.5 2.02.02.52.5轻轻重重很重很重极重极重2.52.5耗氧量耗氧量/（L/minL/min）10.510.510.510.520.920.920.920.931.431.431.431.441.941.941.941.952.352.3能量消耗（能量消耗（kJ/minkJ/min）52.352.37575100100100100125125 125125150150 150150175175 175175心率心率/（次（次/min/min）37.537.53
16、838 383838.538.5 38.538.53939直肠温度（直肠温度（）3939200200400400 400400600600 600600800800排汗率（排汗率（ml/hml/h）800800 19971997年，我国制定按劳动强度指数划分的年，我国制定按劳动强度指数划分的体力劳动强度体力劳动强度分级（分级（GB3869-1997GB3869-1997）,该标准以劳动时间率和工作日平该标准以劳动时间率和工作日平均能量代谢为标准制定。均能量代谢为标准制定。劳动强度指数计算公式劳动强度指数计算公式I IT TM MSW10I I：劳动强度指数：劳动强度指数T T：劳动时间率：劳动
17、时间率=工作日内净作业时间工作日内净作业时间/工作日总工时工作日总工时M M：8 8小时工作日平均能量代谢率小时工作日平均能量代谢率(KJ/min.m(KJ/min.m2 2)S S：性别系数，男性为：性别系数，男性为1 1，女性为，女性为1.31.3 W W：体力劳动方式（搬：体力劳动方式（搬1 1，扛，扛0.40.4，推，推/拉拉0.050.05）p平均能量代谢率平均能量代谢率M M将各工种一个工作日内的各种活动和休息加以归类，求出各项将各工种一个工作日内的各种活动和休息加以归类，求出各项活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间，得出活动与休息时的能量代谢率，分别乘以相应的累计时间
18、，得出总的能量消耗值，在除以工作日总工时，即得出工作日平均能总的能量消耗值，在除以工作日总工时，即得出工作日平均能量代谢率。量代谢率。劳动强度级别劳动强度级别劳动强度指数劳动强度指数151515152020 20 202525 2525对应劳动对应劳动轻劳动轻劳动中劳动中劳动重劳动重劳动极重劳动极重劳动人体的最佳工作负荷人体的最佳工作负荷：在正常情况下，人体工作：在正常情况下，人体工作8h8h不产生过不产生过度疲劳的最大工作负荷。度疲劳的最大工作负荷。最佳工作负荷一般以最佳工作负荷一般以能量消耗界限能量消耗界限20.93KJ/min20.93KJ/min、心率界限心率界限（1101101151
19、15次次/min/min）和）和吸氧量为最大摄氧量的百分数吸氧量为最大摄氧量的百分数3333。我国的能量消耗界限，一个工作日（我国的能量消耗界限，一个工作日（8h8h）的总能量消耗应为）的总能量消耗应为 5860.45860.46697.6kJ6697.6kJ，最多不能超过，最多不能超过8372kJ8372kJ。德国学者德国学者E.AE.A米勒：一般人可以连续劳动米勒：一般人可以连续劳动480480分钟，中间不休分钟，中间不休息的最大能量消耗界限是息的最大能量消耗界限是16.8KJ/min16.8KJ/min，称为，称为耐力水平耐力水平，如果，如果作业时的能量消耗超出此界限，就要用肌体的能量储
20、备。作作业时的能量消耗超出此界限，就要用肌体的能量储备。作业后也必须通过休息来补充能量储备。业后也必须通过休息来补充能量储备。1、定义、定义 操作者在进行体力作业过程中，出现劳动机能衰退，作业操作者在进行体力作业过程中，出现劳动机能衰退，作业能力下降，并伴有疲倦感等自觉症状的现象。能力下降，并伴有疲倦感等自觉症状的现象。2、特点、特点 疲劳不仅是生理反应，而且还包括大量的心理因素、环境疲劳不仅是生理反应，而且还包括大量的心理因素、环境因素等；心理上的某种不适应或不满会提前加速疲劳的出因素等；心理上的某种不适应或不满会提前加速疲劳的出现。现。3、分类、分类 局部疲劳和全身疲劳。局部疲劳和全身疲劳
21、。1、工作过程的四个阶段、工作过程的四个阶段p工作适应期工作适应期p最佳工作期最佳工作期p疲劳期疲劳期p疲劳过度积累期疲劳过度积累期2、疲劳产生的原因、疲劳产生的原因图图11 11 疲劳积累容器模型疲劳积累容器模型物质积累理论物质积累理论肌肉疲劳主要是肌肉中的肌肉疲劳主要是肌肉中的ATPATP、CPCP含量下降，糖元分解成含量下降，糖元分解成乳酸，并大量积累在肌肉和血液中，使人的体力衰竭。乳酸，并大量积累在肌肉和血液中，使人的体力衰竭。中枢变化理论中枢变化理论作业过程中，除了作业过程中，除了ATPATP、CPCP浓度和肌糖元含量下降，伴随血浓度和肌糖元含量下降，伴随血糖的降低，抑制了大脑活动水
22、平，引起大脑兴奋性降低。糖的降低，抑制了大脑活动水平，引起大脑兴奋性降低。测量疲劳的目的是研究疲劳与劳动产值之间的关系，测定人测量疲劳的目的是研究疲劳与劳动产值之间的关系，测定人体对不同紧张水平的反应，以满足发展生产和改善劳动条件体对不同紧张水平的反应，以满足发展生产和改善劳动条件的需要。的需要。1 1、生化法、生化法（检查作业者的体内乳酸、蛋白质、血糖的成分）（检查作业者的体内乳酸、蛋白质、血糖的成分）2 2、工作业绩测定、工作业绩测定（观察产品的质量和数量）（观察产品的质量和数量）3 3、生理心理测试法、生理心理测试法（1 1）反应时测验）反应时测验反应时测验是一种时间测量值，指刺激与反应
23、之间的时间距反应时测验是一种时间测量值，指刺激与反应之间的时间距离，由简单反应时测量（单一刺激），复杂反应时。离，由简单反应时测量（单一刺激），复杂反应时。图图12 12 反映时测定仪反映时测定仪（2 2）心率值测定法（作业时的平均心率；作业时的最高心率；）心率值测定法（作业时的平均心率；作业时的最高心率；作业结束到心率恢复为安静时止的恢复时间。）作业结束到心率恢复为安静时止的恢复时间。）（3 3）勾销符号数目测定法）勾销符号数目测定法（4 4）膝腱反射机能测定法）膝腱反射机能测定法（5 5）闪光融合值测定法）闪光融合值测定法4 4、疲劳症状调查法、疲劳症状调查法 该法通过对作业者本人的主观感
24、受即自觉症状的调查统计，该法通过对作业者本人的主观感受即自觉症状的调查统计，来判断作业疲劳程度，见表来判断作业疲劳程度，见表8-158-15。p疲劳可以通过休息恢复疲劳可以通过休息恢复p疲劳有累积效应疲劳有累积效应p疲劳程度与生理周期有关（生理周期机能下降时，人容疲劳程度与生理周期有关（生理周期机能下降时，人容易疲劳）易疲劳）p人对疲劳有一定的适应能力人对疲劳有一定的适应能力1、改善工作条件、改善工作条件（1 1）合理设计工作环境）合理设计工作环境照明、色彩、噪声、振动、微气候的改善。照明、色彩、噪声、振动、微气候的改善。（2 2）改进设备和工具，提高自动化程度）改进设备和工具，提高自动化程度
25、（3 3）改进工作方法）改进工作方法p采取合适的工作姿势采取合适的工作姿势p采用经济作业速度采用经济作业速度p选择最佳的作业方法（搬运方法和操作的合理化）选择最佳的作业方法（搬运方法和操作的合理化）2、合理确定休息时间和休息方式、合理确定休息时间和休息方式图图13 13 不同休息制度对工效的影响不同休息制度对工效的影响（1 1）休息时间的确定）休息时间的确定 德国学者德国学者E.AE.A米勒：一般人可以连续劳动米勒：一般人可以连续劳动480480分钟，中分钟，中间不休息的最大能量消耗界限是间不休息的最大能量消耗界限是16.75KJ/min16.75KJ/min，如果作，如果作业时的能量消耗超出
26、此界限，就要用肌体的能量储备。业时的能量消耗超出此界限，就要用肌体的能量储备。作业后也必须通过休息来补充能量储备。作业后也必须通过休息来补充能量储备。米勒的标准能量储备为：米勒的标准能量储备为：100.47KJ100.47KJ，如果要避免疲劳积，如果要避免疲劳积累，则工作加上休息时间的平均能量消耗不能超出累，则工作加上休息时间的平均能量消耗不能超出16.8KJ/min.16.8KJ/min.按照米勒的标准能量储备按照米勒的标准能量储备100.47KJ100.47KJ来计算劳动时间：来计算劳动时间：T TT T劳劳T T休休n休息率休息率：T Tr r T T休休/T/T劳劳n实际劳动率：实际劳
27、动率：Tw=TTw=T劳劳/T/T一个周期内，实际劳动时间为一个周期内，实际劳动时间为100.47kJ100.47kJ能量储备耗尽的时能量储备耗尽的时间，所以：间，所以：nT T劳劳100.47/(M-16.75)100.47/(M-16.75)nM M为作业时实际的能耗量。为作业时实际的能耗量。由总的能量消耗满足平均能量消耗不超过由总的能量消耗满足平均能量消耗不超过16.75kJ/min16.75kJ/min，nT T劳劳M=(TM=(T劳劳T T休休)16.816.8nT T休休=(M/16.75-1)T=(M/16.75-1)T劳劳nTrTr T T休休/T/T劳劳=M/16.8-1=M
28、/16.8-1nTw=TTw=T劳劳/T=1/(1+T/T=1/(1+T休休)能量消耗为能量消耗为25.1KJ/min25.1KJ/min的作业，试求实际劳动生产率的作业，试求实际劳动生产率T T劳和休息和休息率率T T休nT T劳=100.47/(25.1-16.8)=12(min)=100.47/(25.1-16.8)=12(min)nT Tr=(25.1/16.8-1)=(25.1/16.8-1)100%=49%100%=49%nT Tw =1/(1+0.49)=67%=1/(1+0.49)=67%nT T休 =(25.1/16.8-1)=(25.1/16.8-1)12126 6（min
29、min）n说明：从事该强度的作业，连续作业说明：从事该强度的作业，连续作业12min12min后，应安排后，应安排6min6min的工间休息。的工间休息。（2 2）休息方式）休息方式 积极休息积极休息消极休息消极休息.3、改进生产组织和劳动制度、改进生产组织和劳动制度休息日制度休息日制度轮班制度轮班制度卧姿时不同肘角时手的最大臂力卧姿时不同肘角时手的最大臂力生产作业活动的生产作业活动的RMR资料资料表表8-7 8-7 基础代谢氧消耗量基础代谢氧消耗量比如体表面积为比如体表面积为1.52m1.52m2 2的耗氧量：的耗氧量：190ml/min190ml/min 男男女女握握力力平平均均值值日本产
30、业卫生学会的疲劳自觉症状的调查日本产业卫生学会的疲劳自觉症状的调查表表姓名：姓名：年龄：年龄：记录记录 年年 月月 日日作业内容：作业内容：种类种类身体症状（身体症状（A）精神症状（精神症状（B）神经感觉症状（神经感觉症状（C）1头重头重头脑不清头脑不清眼睛疲倦眼睛疲倦2头痛头痛思想不集中思想不集中眼睛发干、发滞眼睛发干、发滞3全身不适全身不适不爱说话不爱说话动作不灵活、失误动作不灵活、失误4打呵欠打呵欠焦躁焦躁站立不稳站立不稳5腿软腿软精神涣散精神涣散味觉变化味觉变化6身体某处不适身体某处不适对事物冷淡对事物冷淡眩晕眩晕7出冷汗出冷汗常忘事常忘事眼皮或肌肉发抖眼皮或肌肉发抖8口干口干易出错易出错耳鸣、听力下降耳鸣、听力下降9呼吸困难呼吸困难对事不放心对事不放心手脚打颤手脚打颤10肩痛肩痛困倦困倦动作不准确动作不准确
