Рис. 1. Размеры фигуры стоящего (а) и сидящего (б) человека

В пределах необходимого обзора не должно быть сплошных простенков и широких перемычек рам, стекол, которые ухудшают обзорность. Стекла кабины должны снабжаться обогревателями, предохраняющими их от замерзания зимой, и очистителями для улучшения видимости при дожде или снеге.

Освещенность рабочего участка должна достигаться наружным освещением, обеспечивающим не менее 100 лк (люксов), при отсутствии слепящего эффекта, особенно при использовании прожекторов. Освещенность в кабине управления (при лампах накаливания) должна быть не менее ЮОлк, а механизмов машины — не менее 75 лк. При люминесцентных лампах нормы освещенности увеличиваются в 2—3 раза.

Комфортность сиденья (кресла) оператора определяется соответствием его размеров размерам тела при возможности регулирования положения сиденья относительно пульта и элементов управления по горизонтали и высоте в зависимости от роста оператора.

Рис. 2. Размеры кресла (сиденья) оператора

Пульт управления снабжается необходимыми приборами, показывающими работу двигателя и всех систем, причем он не должен мешать обзорности. Поэтому приборную доску часто выносят на боковую стенку кабины.

При большом количестве элементов управления обычно одной рукоятке придают возможность выполнять две функции, обеспечив ей две степени свободы. Кроме того, одна простая, не требующая регулировки функция может быть возложена на основной элемент путем монтировки на рукоятке одной или даже двух кнопок или маленьких рычажков. Это позволяет в самых сложных машинах сконцентрировать управление основными механизмами в двух рукоятках и двух педалях (рис. 109) и исключить необходимость переноса рук с одной рукоятки на другую. Вспомогательные элементы управления, воздействующие на относительно редко включаемые механизмы, располагаются сбоку основных элементов и могут выходить за пределы оптимальных зон работы оператора.

Рис. 3. Зоны наиболее эффективной работы оператора (заштрихованы) и наибольшие пределы его досягаемости (ограничены линией)

Защита оператора от шума, загрязнения воздуха, колебаний температуры и поддержание необходимой влажности воздуха в кабине обеспечивается выделением и, в случае необходимости, герметизацией кабины с кондиционированием воздуха, для чего используются легкие компактные установки, состоящие из фильтра и собственно кондиционера, располагаемых в кабине. Геометрический объем такой установки не должен превышать 0,125 м, а масса —150 кг. При затруднительности герметизации кабины или нецелесообразности ее у простых машин ограничиваются установкой вентилятора при работе летом и отопите-ля — зимой. При работе машин в условиях сильной запыленности применяют вентиляторы с фильтрами, создающие в кабине (или кузове) небольшое избыточное давление, которое защищает от попадания загрязненного наружного воздуха.

Шум в кабине не должен превышать для низкочастотных шумов (до 350 Гц) 90 дБ, для среднечастотных (350—800 Гц) 85 дБ и для высокочастотных (свыше 800 Гц) 75 дБ. Желательно не превышать 50% этих значений. По данным ряда исследований наличие шума снижает производительность работы операторов, особенно на сложных машинах. Так, если продолжительность цикла экскаватора при уровне шума в кабине 80 дБ составляет 15 с, то при уровне шума 112 дБ она увеличивается до 22,5 с, или почти на 50%, что соответствует такому же снижению производительности.

Рис. 4. Кондиционер малых размеров в кабине оператора

Одним из важнейших требований, особенно для землеройно-транспортных и других машин, перемещающихся хотя бы частично по бездорожью или плохим дорогам со значительными скоростями (скреперы, колесные тракторы, самосвалы), является устранение вибраций кабины и особенно, сиденья оператора. Исследования показали, что основное значение имеют вертикальные колебания, причем у указанных машин, обычно не имеющих (кроме автомобилей) специальных амортизаторов, они протекают на частоте 1,5—2,7 Гц и представляют собой узкополосные возмущения. Величина среднеквадратичных ускорений водителя при этом доходит до 0,55 g при груженой и до 0,77 g при порожней машине. Средние значения меньше максимальных в 1,5 раза. В то же время большинство исследователей считает допустимыми колебания порядка 0,25 g, а санитарные нормы рекомендуют ограничивать колебания значением 0,1 g при частоте 2—3 Гц.

На рис. 5 приведены данные по восприятию человеком вертикальных ускорений для частот до 30 Гц. Можно видеть, что наиболее опасные частоты соответствуют 2—2,5 Гц и 16—19 Гц. В первом случае ускорения порядка 0,1 g являются явно ощутимыми; 2 — ускорения беспокоят; 3 — сильно беспокоят и 4 — опасны для здоровья.

Проведенные исследования показывают, что для снижения колебаний необходимы комплексные мероприятия. Значительное снижение колебаний может быть получено полоессооиванием оси машины (тягачи МоАЗ). Попытки демпфирования кабины показали бесперспективность этого мероприятия в силу его сложности, так как масса амортизируемого устройства слишком велика. Установка шин низкого давления для снижения частоты колебаний, увеличение их жесткости для уменьшения амплитуды колебаний и установка внутри шин амортизирующих элементов в целях снижения угловых колебаний не привели к положительным результатам.

Рис. 5. Современный пульт пневмоуправления экскаватора

Установлено также, что демпфирование сиденья водителя и снабжение его гасителем колебаний может существенно снизить его ускорения и время затухания колебаний. Для этого частота собственный колебаний водителя должна быть равна 0,7 колебаний опоры (машины), на которой установлено сиденье.

Так как условия дорог влияют на скорость движения, а скорость обусловливает различные частоты колебаний машины, то необходимо иметь возможность менять параметры демпфирования сиденья в зависимости от массы оператора, условий дороги и скорости движения, получая максимально возможную комфортность для данных условий системы дорога — машина — водитель. У нас применяют сиденья на параллелограммных рычагах, что сохраняет удобную посадку водителя. Регулировка демпфирования может быть ручной, полуавтоматической и автоматической. Поскольку при такой подвеске передача упругих сил и сил демпфирования происходит не непосредственно, необходимо в расчет вносить эквивалентную жесткость и коэффициент демпфирования подвески сиденья.

Но не только вибрации и шум снижают скорости и производительность машин. На рис. 112 показано, как резко снижается продолжительность интенсивной производительной работы водителя при повышении температуры в кабине. Так, с 5 ч при температуре t—25 °С она падает до 1,9 ч при /=55 °С. При этой температуре водитель вообще не может продолжать работу свыше 2,7 ч.

Рис. 6. Восприятие человеком вертикальных ускорений:
1 — явно ощутимы; 2 — беспокоят; 3 — сильно беспокоят; 4 — опасны