При конструировании машин с точки зрения безопасной работы необходимо учитывать не только размеры человеческого тела, но и физическую силу машиниста (оператора), управляющего этой машиной, а также физиологические возможности его отдельных органов, нервную систему и психологию. Поэтому проблема конструирования машин с этой точки зрения становится весьма обширной, что объясняется как сложностью человеческого организма, так и большим разнообразием производственных условий, имеющих место в процессе эксплуатации той или иной машины.

От конструкторов машин в наши дни, помимо других специальных знаний, требуются знания строения человеческого тела и деятельности его органов, характера человеческого труда, природы утомления и возможностей ограничения его, методов определения соответствия машины требованиям нормальной работы человека. Конструктор машины должен четко представлять физические возможности оператора (машиниста), который будет управлять этой машиной. Эти возможности, как известно, у людей различны и зависят от возраста, пола, навыков, тренировки, степени утомляемости и т. д.

Процесс управления машиной требует от оператора (машиниста) быстрой реакции на различные импульсы, которые воспринимаются его органами зрения, слуха, обоняния и осязания в процессе работы. Поэтому специфика этих органов должна учитываться конструкторами особенно точно. Зрение оператора при работе машины сообщает ему 90% информации, необходимой для управления. Нормальный здоровый человеческий глаз является весьма точным органом наблюдения, но его способности аккомодации и восприятия имеют границы в зависимости от возраста и степени утомления. Органы зрения часто вынуждены работать в условиях, к которым они мало приспособлены или совсем не приспособлены. Поэтому конструктивная композиция машины обязательно должна обеспечивать хорошие условия наблюдения с рабочего места оператора, не вызывая у него напряженного психического состояния и обшей усталости.

С этой точки зрения конструкторы должны рассматривать два основных фактора: величину поля зрения и наименьший размер видимых деталей. Под величиной поля зрения понимается пространство, в котором глаз воспринимает предметы при неизменном положении головы и глаза. Точность видения при этом на границах поля зрения падает. Вблизи этих границ глаз человека способен воспринимать только цвет предметов, но не их точную форму. Принято считать, что величина эффективного зрительного поля у нормального человека ограничивается конусом с углом при вершине 60°.

Для правильного использования поля зрения важное значение имеет направление остроты зрения, которое всегда совпадает с прямым (пристальным) взглядом на наблюдаемый предмет. Та часть предмета, которая находится в поле зрения, но наиболее удалена от направления остроты зрения, воспринимается хуже. Это вызывает необходимость делать источники информации (например, приборы), находящиеся в стороне от пристально наблюдаемого предмета, более резкими, более крупными и т. д.

Для определения размеров деталей, которые могут различаться человеком при визуальном наблюдении, необходимо указывать также расстояние до этой детали. Поэтому видимость характеризуется отношением размера детали к дальности наблюдения, т. е. величиной тангенса угла зрения. Нормальный человеческий глаз различает предметы, размеры которых соответствуют ~ 1° угла зрения. В ряде случаев конструкторам необходимо учитывать также факторы оптического обмана, возникающего вследствие преломления световых лучей при переходе из одной среды в другую.

Слуховые органы являются анализаторами звуковых импульсов, на которые оператор реагирует во время работы машины. Острота слуха у людей неодинакова и ухудшается с возрастом. В ходе работы машины оператор координирует свои действия и ориентируется по звуковым сигналам и характеру шумов. Вместе с тем шум вредно влияет на здоровье человека, вызывая у него напряженное состояние и повышенную утомлямость Учитывая эти обстоятельства в конструкции машины должны предусматриваться все меры по снижению шума.

Обоняние человека позволяет определять присутствие летучих веществ в весьма малых количествах. Обонятельные ощущения являются наиболее сильными в начале восприятия обонятельного импульса, но затем следует быстрое приспособление организма к воспринимаемому запаху. При работе машины обоняние оператора в ряде случаев может сигнализировать о нарушении герметичности системы, входящей в состав машины. В тех случаях, когда из системы при нарушениях ее герметичности могут прорываться вещества, не имеющие запаха, машины должны оборудоваться специальными приборами. Например, в холодильных машинах в качестве хладоагента применяют аммиак и фреон. Аммиак, как известно, имеет резкий неприятный запах, так что при нарушении герметичности холодильной системы в машине эта неисправность будет легко обнаружена оператором. Что касается фреоновых машин, то для определения их надежной герметичности необходимо специальное оборудование.

Чувствительность отдельных мест человеческого тела обусловлена числом осязательных телец в них. Расстояние между тельцами называется пространственным порогом. Пространственный порог в отдельных местах человеческого тела различен. Так, на кончике языка он составляет 1 мм, на подушечке пальца 2 мм, на ладони 11 мм, на тыльной стороне кисти 32 мм, на предплечье и на голени — 41 мм.

Осязательные свойства человека должны целесообразно использоваться. Так, одинаковые рукоятки управления целесообразно отделывать так, чтобы оператор мог распознавать их на ощупь (рифление, накатка), материал и форма сиденья должны вызывать у операторы приятные ощущения и т. д. Рабочий пост оператора машины может быть предусмотрен конструктором непосредственно на машине (самоходные машины: автомобили, автогрейдеры, экскаваторы и т. д.), около нее (стационарные машины: станки, установки и т. д.), на расстоянии (машины с дистанционным управлением).

Несмотря на это к конструктивному оформлению рабочего поста машины предъявляются одни и те же требования, сущность которых, заключается в следующем: соблюдение условий безопасности и гигиены, удобная рабочая поза оператора, облегчение операций управления. Эти общие требования конкретизируются ведомственными правилами, условиями и т. д. Например, для строительных и дорожных машин общие требования формулируются примерно следующим образом. Конструкция машины должна позволять монтаж и демонтаж отдельных узлов без их разработки и демонтажа соседних узлов. Компоновка агрегатов, узлов и механизмов машины должна обеспечивать удобный доступ к ним для выполнения операций технического ухода (смазки, регулировки, очистки, заправки, осмотровых и др.).

Для ответственных узлов и деталей, работающих в особых условиях (при низких температурах и др.), применяемые материалы, их обработка, а также сварные соединения и комплектующие изделия выбираются в соответствии с этими условиями. Все подвижные части машин, представляющие опасность для обслуживающего персонала, имеют ограждения. Ограждения мест, подлежащих частому осмотру в процессе эксплуатации, выполняются быстро-съемными или снабжаются люками. Смазка машин по возможности централизована или автоматизирована. В отдельных случаях допускается применение индивидуальных мест смазки при условии удобного доступа к ним и защиты от загрязнения смазочных материалов.

Электрическое оборудование машин и механизмов, вводы и заземления должны отвечать требованиям действующих правил устройства электрических установок и электробезопасности.

Двигатели на машине устанавливают так, чтобы обеспечить беспрепятственное и безопасное выполнение всех операций технического ухода за ними. Электродвигатели в зависимости от назначения машин, на которых они устанавливаются, должны быть герметическими или защищенными. Для электродвигателей открытого исполнения предусмотрена защита от пыли, грязи и атмосферных осадков. Двигатели внутреннего сгорания оборудуются глушителями и искрогасителями, а также устройствами для быстрого запуска при низких температурах. Запуск и остановку двигателей, как правило, производят с рабочего места оператора (машиниста).

Машины с топливными баками большой емкости, расположенными в малодоступных местах, снабжают насосами для механизированной заправки топливом. Баки имеют визуальные или сигнальные устройства для контроля уровня топлива. Конструкция баков и место их установки должны исключать возможность проникновения паров топлива на рабочее место машиниста.

Системы управления обеспечивают удобное расположение всех элементов и легкость регулирования, а также исключение самопроизвольного перемещения рычагов и рукояток управления. Усилия на рукоятки, маховички,, педали, рычаги при постоянном или частом пользовании ими должны соответствовать установленным нормативам. Педали управления выполняют с шероховатой или насеченной поверхностью. Тормозные и пусковые устройства взаимно блокируют так, чтобы при выключении тормоза автоматически выключался двигатель, а при включении двигателя автоматически включался тормоз.

Гибкие шланги, подводящие воздух или рабочую жидкость к исполнительным цилиндрам (камерам), а также уплотнительные кольца и другие резинотехнические изделия в пневматических и гидравлических системах выполняют из материалов, достаточно стойких против воздействия влаги, масла, низких и высоких температур. Двигатели и механизмы машин должны быть защищены от проникновения влаги. У машин, работающих в неблагоприятных метеорологических условиях, двигатели и механизмы имеют герметизированные капоты. Конструкция и масса капота должны позволять съем и установку его на машину с минимальными затратами времени и без специальных грузоподъемных приспособлений. Для уменьшения шума от вибрации капотов в местах сопряжений предусмотрены упругие прокладки, а замки имеют натяжные пружины или другие устройства.

Во время работы оператор (машинист) не должен подвергаться воздействию резких сотрясений, толчков и раскачиванию. Длительность толчков должна быть не менее 0,03 с, а ускорение не

тельные возможности в области внешней торговли. Надо сказать, что многие машиностроительные заводы страны и сегодня ^поизводят совершенное в техническом отношении оборудование оригинальных конструкций. Тем более нельзя мириться с тем, что эта первоклассная продукция — результат творческой мысли и мастерства наших замечательных инженеров и рабочих — подчас еще не выходит на внешний рынок лишь потому, что не уделяется должного внимания ее отделке, оформлению технической документации, обеспечению обслуживания и рекламе».

Отсюда следует, что поставка машин на внешний рынок и их сбыт в условиях конкуренции требуют особого подхода к созданию машин новых конструкций, так как в этих условиях для товароведческой оценки качества новой машины наряду с высокими технико-экономическими показателями используются также показатели, характеризующие наиболее полное, достижимое на данный момент времени, удовлетворение непрерывно возрастающих общественных потребностей.

Применительно к промышленным изделиям совокупность таких показателей в современной литературе получила название конкурентоспособности этих изделий. Понятно, что при поставке на внешний рынок машины, обладающие большей конкурентоспособностью, будут всегда иметь предпочтение в сфере сбыта. По этой причине при сравнении двух или нескольких машин одного и того же назначения, обладающих одинаковыми технико-экономическими показателями и прочими условиями сбыта, наибольшим покупательским спросом будет пользоваться машина, в которой конструкторы предусмотрели наибольший комфорт при эксплуатации и простоту обслуживания.

Совокупность показателей, объединенных под понятием конкурентоспособности машины, не ограничивается только ее высокими технико-экономическими показателями и комфортабельностью в эксплуатации и с течением времени в зависимости от реально складывающейся конъюнктуры сбыта непрерывно пополняется другими показателями.

Конкурентоспособность новых машин может быть поддержана рекламными мероприятиями. Однако реклама не может быть убедительной, если рекламируемая машина не обеспечена надлежащим конструктивным оформлением. В наше время для повышения конкурентоспособности машин в ходе их конструирования уделяется много внимания вопросам технического обслуживания. Конструкторы ищут такие конструктивные решения механизмов, узлов и деталей, которые до минимума упрощают технический уход, удешевляют стоимость обслуживания и ремонта. Выпускающиеся в продажу машины снабжаются руководствами и инструкциями, в которых указаны периодичность и места смазки, даются рекомендации по регулировке и замене изношенных деталей, а также по частичной разборке, осмотру и сборке.

С точки зрения конкурентоспособности машины имеет важное значение ее обеспеченность запасными частями. В некоторых странах для обеспечения потребителей машин запасными частями npit, нимаются особые меры. Так, в одной из провинций Канады действует закон, предусматривающий обязанности и ответственность промышленных фирм по обеспечению покупателей запасными частями к выпущенным этими фирмами машинам. Для повышения конкурентоспособности машин ряд иностранных машиностроительных фирм создают сервис-станции и ремонтные предприятия по техническому уходу и ремонту выпущенных ими машин.

На современном этапе конкурентоспособность машины зависит от ее технических показателей, отпускной цены, модного и комфорт табельного оформления, надежности и экономичности в эксплуатации. Это вызывает у конструкторов необходимость руководствоваться при разработке конструкторских проектов машин не только чисто техническими и экономическими соображениями, но и эстетическими, эргономическими, органолептическими и др. Обеспечение конкурентоспособности машины в наши дни неизбежно связано с максимальным использованием в ее конструкции вновь открытых эффектов, полимерных и др. недорогих облегченных материалов, стабильных масел, закрытых долгоработаюших подшипников, приемов упрочнения недолговечных элементов и т. д.