Effet de la structure du harnais complet et de l'angle de suspension sur la répartition de la pression

Effet de la structure du harnais complet et de l'angle de suspension sur la répartition de la pression

He Zebo' Chen Changjie' Liu Ruiqiang Zhu Lin Wang Xinhou*

（1 College of Textiles, Donghua University, Shanghai, 201620;2 Shandong rope technology Co, Ltd,

Shandong Taian,271000)

【Abstract】

Le harnais complet, une ceinture de sécurité pour la construction, est un élément essentiel du système de protection contre les chutes.Toutefois, la répartition limitée de la pression pendant la suspension peut causer des traumatismes au corps et menacer la sécurité de la vie.Par conséquent, l'étude et l'analyse de la répartition de la pression du harnais complet sont importantes. Ce document étudie l'influence de la structure du harnais complet et de l'angle de suspension sur la répartition de la pression. Les trois types de harnais complet, à savoir le type H, le type Y et le type X, ont été sélectionnés comme échantillons de test, et du papier sensible à la pression a été utilisé comme capteur pour tester la distribution de la pression.étudier la pression sur une partie spécifique de l'attache frontale et de l'attache dorsale lorsqu'elles sont suspendues statiquement. Les résultats montrent que la distribution de la pression de la structure en Y du harnais et l'angle de suspension le plus grand sont uniformes, et que la valeur de la force maximale est faible.

【Mots-clés】répartition de la pression ; harnais complet ; angle de suspension ; structure ; uniforme

Introduction

Comme le temps progresse, la demande d'équipement de protection contre les chutes augmenter, non seulement dans l'industrie de la construction traditionnelle dans l'énergie électrique communication nettoyage dans les zones de forte demande aussi de plus en plus grand, incitant le travail en hauteur le travail aérien est devenu un devoir régulier, en raison des installations de sécurité du lieu de travail la supervision imparfaite de la gestion n'atteint pas la position désignée et le personnel de devoirs la propre conscience de la sécurité n'est pas élevée et les devoirs sont difficiles. Selon les statistiques, au premier semestre 2019, il y a eu 286 accidents de sécurité industrielle et 353 décès dans les projets de logement et municipaux, parmi lesquels 146 sont tombés d'un terrain élevé et 155 personnes sont mortes, ce qui représente respectivement 51% et 44%. Le développement de systèmes anti-chute a été considérablement réduit. L'apparition de ce type d'accident, et la ceinture de sécurité anti-chute comme un soutien direct pour le travail humain à haute altitude, parce que les installations de sécurité sur le lieu de travail n'est pas parfaite gestion des parties du personnel, est une partie importante du système（5）.

À l'heure actuelle, la recherche sur les ceintures de sécurité antichute se concentre principalement sur l'amélioration des performances de protection, à savoir l'amélioration de la sécurité et l'optimisation du confort des ceintures de sécurité antichute du point de vue de la structure, des matériaux, de la taille, etc. Étant donné que le confort des ceintures de sécurité influe directement sur la volonté des opérateurs de les porter, la taille globale des ceintures de sécurité et la coordination entre les différentes parties doivent être pleinement prises en compte lors de la sélection et de la conception des ceintures de sécurité (11-12). Par conséquent, les ceintures de sécurité antichute seront personnalisées, multifonctionnelles et intégrées à l'avenir.

Lors d'une chute, le corps est en état de suspension, suspension causée par l'accumulation de sang veineux, comme le phénomène d'intolérance, bien que les ceintures de sécurité puissent avoir un impact sur les organes internes jusqu'à la région pelvienne près de la partie principale (14), sur les os et les muscles, mais pas sur toutes les parties de la pression uniformément dispersée, ce qui peut causer des dommages secondaires au corps humain. À l'heure actuelle, il n'existe aucun résultat de recherche systématique visant à optimiser la structure de la ceinture de sécurité antichute sur la base de la répartition de la pression de chaque partie de la ceinture de sécurité.

En vue de résoudre les problèmes susmentionnés, cet article sélectionne trois types de ceintures de sécurité antichute avec différentes structures courantes sur le marché et adopte une suspension statique, avec les points d'accrochage avant et arrière comme points d'accrochage d'essai, pour explorer la répartition de la pression de différentes ceintures de sécurité sur des parties spécifiques. Théoriquement, l'influence de l'angle de suspension et de la taille du bras de force sur la répartition globale de la pression de la ceinture de sécurité est étudiée pour jeter les bases du développement d'une répartition uniforme de la pression de la ceinture de sécurité de confort。.

1 Expérience

1.1 Matériel d'expérimentation

Cette étude a choisi trois structures différentes et sur le marché en même temps ont un point d'appui et un point d'accrochage des ceintures de prévention des chutes comme l'échantillon de test et d'analyse, peut être nommé selon sa structure en H Y et X, comme le montre la figure 1 H ceinture structurelle, l'usure et ma3 jia3, similaire au type de contrôle, inclure la sangle de poitrine, mais avant les points d'accrochage arrière ne sont pas un réglage indépendant ; Ceinture de sécurité de structure Y, mode de port de haut en bas, sans ceinture thoracique, seul le point d'accrochage arrière peut être réglé de manière indépendante ; ceinture de sécurité de structure X, réglage de la sangle d'épaule et de la sangle de jambe pour que la position du point d'accrochage avant change en fonction de la position du point d'accrochage arrière. Dans cette étude, la hauteur du point d'accrochage arrière est uniformément ajustée à la position de l'omoplate pendant le test. Le plan d'essai est utilisé comme référence pour la hauteur de chaque point d'accrochage, et la hauteur spécifique est indiquée dans la figure 1.

La structure du papier sensible à la pression est principalement constituée de deux couches de polyester comme membrane de substrat, comme le montre la figure 2 membrane A avec des particules de couleur, membrane C avec des particules de couleur de cheveux, test, principalement à travers les deux couches de composite de film mince dans le site d'essai, laisser la pression conduire à des ruptures de micro capsule, substance d'ornement et réaction chromogène, qui apparaîtra sur le film les zones rouges Différents degrés de rouge représentent différentes tailles de pression, et la gamme de distribution de rouge représente également la distribution de la pression sur le site d'essai。.

1.2 Matériel expérimental

Dans cette étude, la ceinture de sécurité sera placée sur un mannequin de 100 kg lors du test, la ceinture de sécurité sera ajustée pour placer le point de suspension dans une position spécifique, et l'angle de suspension et le bras d'action seront mesurés en même temps.

1.3 Recherche sur le BPMS

Tout d'abord, lors de la sélection des principaux points de contrainte que la ceinture de sécurité applique au corps humain, les muscles abdominaux externes, le trapèze, le biceps de la cuisse et le muscle pectiné ont été choisis comme sites de test [16]. Dans le test du point d'accrochage frontal, les sites de test étaient le trapèze du dos et le biceps de la cuisse. Lors du test du point d'accrochage dorsal, le trapèze externe du cou et le pectiné ont été choisis comme sites de test。.

Ensuite, le papier de détection de pression est découpé au format 45 mm x 45 mm, collé sur le site d'essai désigné, et les résultats de l'essai et la carte de contraste sont photographiés dans les mêmes conditions d'exposition. Ensuite, le logiciel THE PS est utilisé pour effectuer l'analyse des couleurs de l'image de test et de la carte de couleur de contraste. Enfin, un logiciel professionnel d'analyse d'images a été utilisé pour déterminer la taille de l'image et calculer la pression maximale correspondant à la zone du bloc de couleur. La formule (1) de la pression d'essai est la suivante :F=PMaxxSPMax (1),F se réfère à la pression de la partie testée ; Puax signifie la pression maximale ; SpMar est la zone correspondant à la pression maximale。

Le test d'angle est illustré à la figure 3. Dans la figure, l'angle de suspension correspond à l'angle compris entre la ligne verticale où se trouve le crochet et la ligne centrale verticale du mannequin. L'angle A correspond à l'angle formé entre la ligne verticale du point d'accrochage et la bretelle ; l'angle bêta correspond à l'angle formé entre la ligne verticale du point d'accrochage et la ceinture de liaison de la ceinture cuissarde。.

2 Résultats de l'expérience et discussion

2.1Influence de la structure de la ceinture de sécurité sur la répartition de la pression

Afin d'étudier l'impact de la structure des ceintures de sécurité sur la répartition de la pression, des essais de suspension statique ont été réalisés sur les points d'accroche avant et arrière de trois ceintures de sécurité.

2.1.1 Avant le point d'accrochage

Dans la ceinture de sécurité antichute, seuls les points d'accrochage avant et arrière peuvent empêcher la chute. L'utilisation des points d'accrochage avant repose sur le fait que la distance de chute est courte et que la force d'impact est faible [17]. La scène réelle et la distribution de la pression pendant le test

Sur la base des recherches de Liu Jinyue [18] sur la relation entre le temps de rotation et la force sur chaque partie du corps humain, la valeur critique de l'inconfort dans chaque partie a été obtenue dans cette étude, et la courbe de la valeur critique de la pression de la partie étudiée a été dessinée sur la base des résultats des tests, comme le montre la FIG. 5。.

Les résultats de la recherche montrent que la distribution de la pression de la ceinture H et de la ceinture de type Y dans le corps est inférieure à la valeur critique, une blessure secondaire, mais la ceinture H à l'extérieur des principales parties stressantes du muscle oblique abdominal, la pression maximale est de 69 n, la pression différentielle maximale entre les différentes parties de 47 n, représentant 68% du pic, faible uniformité de stress, semblent ce type de distribution de la pression est la principale raison pour le point de suspension de l'extérieur du muscle oblique abdominal, levier d'action plus petit et ceinture de type Y principales parties mécaniques pour le muscle trapézoïdal, le pic et la valeur critique sont proches, chaque endroit des différences de pression entre la petite ceinture H, c'est parce que la ceinture de hanche connectée à la pression a un certain effet ceinture de sécurité de type X à l'extérieur des principales parties de contrainte du muscle oblique abdominal, agissant sur le muscle oblique abdominal externe valeur de pointe de contrainte est 121 N, plus de 2 fois de la valeur critique, et la différence de pression maximale entre diverses parties représente 72% de la valeur de pointe, de sorte que le confort et l'effet de dispersion de la pression de la ceinture de sécurité de type X sont pauvres。.

2.1.2 Point d'accrochage arrière

Le point d'accrochage dorsal est le point d'accrochage le plus courant et le plus essentiel de la ceinture de sécurité antichute. De nombreuses ceintures de sécurité simples ne fixent que le point d'accrochage dorsal, car il s'agit du principal point d'accrochage porteur pour prévenir les accidents de chute [17]. Le scénario de test du point d'accrochage dorsal et la distribution de la pression sont illustrés dans les FIG. 6 et 7。

Selon la recherche et l'analyse systématiques menées par Chen Xingyi [19] Denton M J.[20] et Zhang Jianfeng [21] sur le seuil de pression de la sensation de confort autour du cou du corps humain, le seuil de pression du confort vestimentaire et le seuil de confort de la pression pectinéale chinoise, cette étude a obtenu le seuil de pression de chaque partie et a tracé la courbe de valeur critique comme indiqué dans la FIG. 7。.

Comme le montre la figure 7, seule la répartition de la pression de la ceinture de sécurité de type y est inférieure à la valeur critique de lésion secondaire à chaque position. La ceinture de sécurité de type H est principalement sollicitée au niveau du muscle pectiné et la pression maximale est de 53N. La différence de pression maximale de chaque partie est de 35N, représentant 66% de la valeur maximale, et la répartition de la pression de chaque partie est inégale. Par rapport à la ceinture de sécurité de type H, la différence de pression maximale de la ceinture de sécurité de type Y diminue de près de 15%, ce qui indique que la distribution de la pression est plus uniforme que celle de la ceinture de sécurité de type H. La position de force principale de la ceinture de sécurité de type X est le muscle oblique externe, et la pression maximale est de 70N, dépassant la valeur critique de 20N, et la différence de pression maximale entre les différentes parties représente 72% de la valeur maximale. On peut constater que la structure de la ceinture de sécurité de type X a un impact plus important sur la répartition de la pression que les deux premiers types de ceinture de sécurité, ce qui ne favorise pas la répartition uniforme de la pression。.

2.2Influence de l'angle de suspension sur la répartition de la pression

Pendant les tests des points d'accrochage avant et arrière, le mannequin se penche vers l'avant et vers l'arrière, et son centre de gravité se déplace vers l'avant et vers l'arrière. Les trois types de points d'accrochage avant de la ceinture ne peuvent pas être ajustés par eux-mêmes, de sorte que la position du point d'accrochage avant est différente. En raison de la différence de structure de la ceinture elle-même, la taille du bras du point de suspension arrière agissant sur chaque partie est différente, ce qui entraîne une différence de l'angle de suspension et du bras d'action, et la distribution de la pression de la ceinture change également. La principale position de contrainte du corps humain change en fonction de l'angle et du bras d'action de la force [22-23]. Cette étude a donc mesuré l'angle de suspension des ceintures de sécurité de trois structures et a étudié l'influence de la variation de l'angle sur la répartition de la pression. Les résultats des tests d'angle sont présentés dans les tableaux 2 et 3。.

Dans cette étude, le point de suspension a été considéré comme le point d'analyse de la force, et l'analyse de la force a été effectuée sur chaque pièce testée par le biais de la tension de chaque partie de la bandoulière, de la jambière et de la ceinture (comme le montre la FIG. 8). Selon le tableau 3, cette étude a calculé la valeur de la pression théorique de chaque partie et a obtenu le rapport de pression dans chaque partie par le biais du rapport du bras de force du point d'opération aux différentes parties。.

Plus précisément, la force de traction du crochet est égale à la gravité F(F=980 N) du mannequin. Dans cette étude, la décomposition orthogonale des trois forces est effectuée et les résultats sont obtenus selon la formule suivante (2)。

Faxsina+FBxsinβ=980 α>90°.

FBxsinβ=Faxsina+980- a<90°

Faxcosa=FBxcosβ （2）

F总＝Fa+FB

Le tableau 4-5 montre que dans le test du point d'accrochage frontal de la ceinture de sécurité de type h, la force est celle du muscle oblique externe &gt. du muscle trapèze & gt ; Biceps de la cuisse, test du point d'accrochage dorsal, la force est celle du muscle oblique externe > muscle de l'os pubien & gt ; muscle trapézoïde. Test du point d'accrochage frontal de la ceinture de sécurité de type Y, la force est le muscle trapèze & GT ; Biceps de la cuisse & GT ; Oblique externe, test du point d'accrochage dorsal, la force est le trapèze > Biceps de la cuisse = obliques externes ; La distribution de la pression de la ceinture de sécurité X est similaire à celle de la ceinture de sécurité H, sauf que la proportion de la pression est différente. La répartition différente de la pression est due à la différence du rapport de pression dans chaque partie en raison de la différence de l'angle de suspension et de la différence du bras de levier à chaque partie du point d'essai par rapport au point de suspension。.

Résultats de la force de la théorie, et avant le test du point d'accrochage, l'angle de suspension, plus le rapport de la pression de chaque partie est proche, la distribution de la pression est plus uniforme Test du point d'accrochage arrière, les courroies de type H et Y satisfont également aux lois ci-dessus, bien que l'angle de suspension de la courroie de type X soit relativement plus grand que celui de la courroie de type H et Y, mais en raison de la différence de levier mort des parties testées, la distribution de la pression de chaque partie est inégale。.

3 Epilogue

Grâce à l'étude des ceintures de sécurité, trois structures différentes ont été trouvées dans les types H, Y et X. La structure de répartition uniforme de la pression du type Y est plus avantageuse pour la ceinture. Elle est déterminée par le point d'accrochage de la suspension globale des ceintures de sécurité, qui a une certaine influence sur l'uniformité de la contrainte. L'étude a également révélé que plus l'angle de suspension est grand, plus la répartition de la pression est uniforme. Par conséquent, il est très important de développer une structure de ceinture de sécurité antichute qui puisse ajuster librement la position du point d'accrochage pour modifier l'angle d'accrochage et rendre la force globale de la ceinture de sécurité plus uniforme。

Articles de la fondation : Fondation nationale des sciences naturelles de Chine（51776034)

Référence

［1]CAI Zhong, Yang Hui. Équipement et gestion de l'équipement de protection contre les chutes au pays et à l'étranger［J］．labor protection，2021(03):10-12.

［2]Wang Ning, Wang Yizhen, Zhao Yuanfang. Recherche sur les équipements de protection contre les chutes et les mesures techniques pour le travail aérien［J］.China Plant Engineering，2019(09):52-53.

［2]JianJianTao. Analyse des accidents et mesures de prévention des chutes de hauteur dans la construction［J］。Building Materials and Decoration，2016,(25):117-117,118.

［4]Ministère du logement et du développement urbain et rural de la République populaire de Chine ( MOHURD )．2019 Rapport sur les accidents de sécurité dans la production de logements et d'ingénierie municipale，Jianan Office Letter [2018] No.5．

［5] Baszczynski K. Equipment protecting against falls from a height [J]. In :D.Koradecka(Ed.), Handbook of Occupational Safety and Health. NewYork,USA:CRC Taylor & Francis Group;2009(543-548).

［6]Tang Yiming, Tong Suifang, Jiang Ruiliang. The function and characteristic of safety belt in high altitude fall protection［C].／／The 20th Cross-strait and Hong Kong and Macao Occupational Safety and health Academic Conference and China Occupational Safety and Health Association 2012 Academic conference．2012:291-298.

［7]Shanghai ACE Ribbon Co, LTD. Le modèle d'utilité concerne une ceinture de sécurité pour le travail aérien à haute résistance sur tout le corps：CN201720997660.0[P].2018-05-10.

［8]Jin Hua Jie Ke Tools Co, LTD. Ceinture de sécurité intégrale：CN201620104258.0[P].2016-06-21.

［9]Li Peng Le modèle d'utilité concerne une ceinture de sécurité pour le corps entier de type clip pour chevaux：CN201921788454.4[P].2020-07-14.

［10]WeiHongQuan. Ceinture de sécurité du corps entier "perdre du poids" porte de recherche d'amélioration. Guangxi electric power，2016(12):84-86.

［11]Rick. Wen Nick. Comment choisir une ceinture de sécurité intégrale]. Protection du travail，2005(06):60.

［12]Les soldats. Sélection et utilisation correctes des équipements de protection contre les chutes［J］．China Personal Protective Equipment，2008(02):48-50.

［13]Cheng Wei, Li Yigao. Avez-vous choisi et porté la bonne protection contre les chutes［J］.labor protection，2021(03):13-15.

［14]Zhu Yan. Recherche sur les équipements de protection contre les chutes et les mesures techniques pour le travail aérien［J］．China Personal Protective Equipment，2015(06):44-48.

［15]Li Rui．Fall-prevention technology for Electric Work at Height (2nd Edition)［M].Beijing：China Electric Power Press，2018:3-5.

［16]Ma Heng, Qian Ke, Gao Yibo, et al. Analysis and research of human falling process based on EMG signalJ].Computer Science and Application，2019,(06):1192-1207.

［17] Norme américaine ANSI/ASSE Z359.11-2014, Safety Requirementsfor Full Body Harnesses [S].

［18]Étude sur le confort du corps humain et la hauteur de tournage et la distribution de la pression de diverses pièces. Machinery design and manufacture，2019(09):30-34.

［19]Chen Xingyi. Recherche sur le confort de pression des vêtements de cou basé sur la physiologie cardiovasculaire humaine［D].Jiangsu : Université de Jiangnan，2010:03-04.

［20] Denton M J.. Fit Stretch Comfort 3rd Shirley InternationalSeminar[M].England Manchester : Textile for Comfort, 1970:15-17.

［21]Zhang Ji-feng, ZHOU Xue-lu, ZHOU Shang-jun, Yuan Xiao-qiang, ZHANG Jian-feng, MO Yan. Measurement of pectineal foramen size in Chinese and its clinical significance J. Chinese Journal of Hernia and Abdominal Wall Surgery (electronic version)，2012,6(03):835-839.

［22] Hsiao Hongwei, Turner Nina,Whisler Richard. Impact of Harness Fit on Suspension Tolerance[J].Human Factors : The Journal of Human Factors and Ergonomics Society,2012,54(3).

［23] Paul Seddon,Cavendish Court,Warehouse Hill,etc.Harness suspension:review and evaluation of existing information[].Health and Safety Executive,2002:61-62.