探析人因工程學(xué)在起重機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

林琳

摘 要：當(dāng)前我國在起重機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的成熟度比較高，包括結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)均取得了顯著的發(fā)展成果，但在起重機(jī)械的實(shí)際使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)其工作效率并未有效達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，尤其是由部分操作起重機(jī)械的工作人員表示在操作過程中會(huì)感覺到不舒服。而導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的根本原因在于設(shè)計(jì)起重機(jī)械的過程當(dāng)中并未與人因工程學(xué)相結(jié)合，因此本文通過簡單介紹人因工程學(xué)的內(nèi)容，著重圍繞人因工程學(xué)在起重機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞：人因工程學(xué)；起重機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)；運(yùn)用分析

引言

起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、航空航天、能源建設(shè)（火力、水力、風(fēng)電、核電）等國計(jì)民生各個(gè)部門，是進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)和物資流通不可或缺的關(guān)鍵工藝設(shè)備和重要裝備。起重機(jī)械屬國家明文規(guī)定的特種設(shè)備（具有高能量積聚和高危險(xiǎn)性作業(yè)特點(diǎn)），其作業(yè)本身就具有突發(fā)性、集中性、嚴(yán)重性、全面性等特點(diǎn)，并逐漸呈現(xiàn)出大型化、集中化、群體化、惡性化等趨勢(shì)。因此，在進(jìn)行起重機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該結(jié)合人因工程學(xué)，規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷，使得其中機(jī)械設(shè)計(jì)更合理化和科學(xué)化。

1人因工程學(xué)基本概念

人因工程學(xué)是一項(xiàng)考慮人類身體特性的研究，其宗旨是通過對(duì)人類身體特性的深入研究，使人與機(jī)器以及工作條件達(dá)到和諧與統(tǒng)一。人因工程學(xué)的應(yīng)用，在根本上改變了傳統(tǒng)的人與機(jī)器相分離的觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了整體的重要性，視人與機(jī)器為一個(gè)整體，將符合人體條件的機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行了融合，使人類的工作更舒適。在進(jìn)行人因工程學(xué)的全面運(yùn)用時(shí)，要涉獵廣泛的學(xué)科，例如工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等。只有強(qiáng)大的理論知識(shí)作為后備基礎(chǔ)，才能在最大程度上發(fā)揮人因工程學(xué)的優(yōu)勢(shì)，使人與機(jī)器達(dá)到真正的和諧統(tǒng)一，不斷提高人機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全高效性。

2人因工程學(xué)在起重機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用分析

2.1對(duì)駕駛操作室的設(shè)計(jì)

在駕駛操作員對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，最為舒適的姿勢(shì)就是坐姿。在一般的駕駛室的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)對(duì)司機(jī)座椅和安全裝置、操控裝置以及其他的相關(guān)附件進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是在起重機(jī)械的操作中，其操作者的坐姿與普通操作員有所不同，為了方便駕駛員對(duì)起重機(jī)械周邊情況有全方位的了解，一般其駕駛室位置都設(shè)置的比較高，這就使得駕駛員的前方要盡量少配置裝置設(shè)施。在操作者進(jìn)行操作中，主要利用居于操作桿兩側(cè)的操作桿來進(jìn)行起重機(jī)械的操作，所以，在運(yùn)用人因工程學(xué)來進(jìn)行駕駛操作室的設(shè)計(jì)時(shí)，不必過多考慮其膝蓋和腳步等的容納空間，只重點(diǎn)針對(duì)座椅以及操作裝置的布置進(jìn)行考慮即可。例如，以通用橋式起重機(jī)司機(jī)操作室為例，其操作控制器的頁面設(shè)置如圖1所示，在進(jìn)行操縱桿的布置時(shí)，結(jié)合人因工程學(xué)，要對(duì)人體的手臂伸長范圍進(jìn)行充分考慮。根據(jù)據(jù)相關(guān)研究顯示，司機(jī)工作區(qū)域一般是以其肩部為圓心以手臂為半徑的扇形區(qū)域，因此在這一區(qū)域內(nèi)司機(jī)在進(jìn)行起重機(jī)械作業(yè)時(shí)必須施加一定的力，才保障操作具有較高的精確度，因此建議在設(shè)置操縱桿時(shí)，保障半徑在394mm左右最為合適。

2.2對(duì)起重機(jī)械爬梯的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行起重機(jī)械的爬梯設(shè)計(jì)中，更尤為體現(xiàn)出了人因工程學(xué)的優(yōu)越性。運(yùn)用人因工程學(xué)對(duì)起重機(jī)械中爬梯的寬度、角度、梯階間距以及兩側(cè)扶手寬度和材料選擇等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得人們能夠更加靈活方便的使用爬梯。一般起重機(jī)械的爬梯分為直立爬梯和斜梯兩種。斜梯的設(shè)置角度在75°以內(nèi)，一般超過斜梯設(shè)置角度的梯子我們稱之為直立梯。由人因工程學(xué)的研究可知，在我國的人均平均尺寸的分析在，爬梯的角度在65°到75°之間，攀爬者的攀爬不便感覺最為強(qiáng)烈，因?yàn)榇私嵌仁沟门逝勒咴谂逝肋^程中經(jīng)常小腿和膝蓋部位與梯階發(fā)生碰撞，所以在進(jìn)行爬梯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避開此角度。此外，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對(duì)爬梯進(jìn)行比較有針對(duì)性的改變與調(diào)整設(shè)計(jì)，例如，在進(jìn)行大型起重機(jī)的爬梯設(shè)計(jì)時(shí)，由于起重機(jī)的體積龐大，其空間往往比較充足，所以爬梯可以進(jìn)行適當(dāng)角度的調(diào)小，并將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為樓房樓梯的類似結(jié)構(gòu)，這樣可以在很大程度上降低攀爬者的疲勞感。特別是在進(jìn)行梯階間距的設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)人體的抬腿高度進(jìn)行充分的考慮，在人因工程學(xué)的研究下，一般采取270mm到300mm之間；在進(jìn)行小型的起重機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，由于其空間范圍比較狹小，結(jié)合人因工程學(xué)一般采用適當(dāng)縮小樓體間距的方法，對(duì)爬梯的梯階距離設(shè)計(jì)為150mm以上。

2.3便攜式操控裝置設(shè)計(jì)

列舉遙控器在設(shè)計(jì)中人因工程學(xué)的應(yīng)用為實(shí)例，對(duì)其進(jìn)行分析。在便攜式的遙控裝置的設(shè)計(jì)中，由人因工程學(xué)的分析可以得知操作者一般使用四指相握并使用拇指操作的方式進(jìn)行操作，因此在設(shè)計(jì)中對(duì)便攜式操控裝置的外形可以采用長方體，并將其前端設(shè)置為寬于后端，以此來方便操作者的使用。人手握持，而由于設(shè)計(jì)遙控器的前方略寬，因此可以將各種功能按鍵設(shè)置在遙控器前方處，而為進(jìn)一步方便使用者使用，并有效降低其對(duì)人體的危害度，在尖角部分可以選擇使用圓弧的方式進(jìn)行過渡。通過該種設(shè)計(jì)能夠在保障遙控器能夠擁有各項(xiàng)基本功能以及操作功能的同時(shí)，更加方便使用者持握遙控器同時(shí)使用圓弧設(shè)計(jì)完成尖角部分的過渡也能夠有效提升遙控器的視覺美感。而根據(jù)國人的平均人體尺寸數(shù)據(jù)，便攜式操控裝置在150mm到200mm之間其長度最符合人體尺寸，其寬度和厚度分別在500mm到600mm以及400mm到500mm之間最為適宜。

2.4起重機(jī)械走臺(tái)設(shè)計(jì)

對(duì)于擁有走臺(tái)的起重機(jī)械而言，在這一方面的設(shè)計(jì)當(dāng)中同樣需要充分運(yùn)用人因工程學(xué)。一般情況下工作人員會(huì)使用站、蹲和跪姿進(jìn)行起重機(jī)械的動(dòng)態(tài)操作，因此在空間設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)對(duì)蹲和跪姿這兩種對(duì)于空間尺寸要求較高的姿勢(shì)進(jìn)行充分考量。在一般情況下，人們的坐蹲姿勢(shì)所需要的空間大于跪姿所需要的空間，所以在進(jìn)行空間設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該采用在不超過走臺(tái)寬度，且不大于1000mm的條件下，對(duì)空間尺寸進(jìn)行盡可能的擴(kuò)大。方便操作人員身著較厚的御寒衣物以及攜帶工具儀器的情況下仍然可以靈活作業(yè)。

3結(jié)束語

總之，人因工程學(xué)使得機(jī)械與人體進(jìn)行了完美的結(jié)合，在起重機(jī)械設(shè)計(jì)中具有重要作用。在我國實(shí)現(xiàn)“制造強(qiáng)國”重要目標(biāo)的過程當(dāng)中，起重機(jī)械設(shè)計(jì)也需要積極同時(shí)代發(fā)展需要相結(jié)合。而其中最為關(guān)鍵的一步便是需要將人因工程學(xué)的知識(shí)內(nèi)容運(yùn)用在起重機(jī)械當(dāng)中，使得人與機(jī)械能夠達(dá)到完美統(tǒng)一的境界。在對(duì)爬梯、司機(jī)室以及便攜式操控裝置和起重機(jī)械走臺(tái)等進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，工作人員還需要積極與使用者的身體尺寸等進(jìn)行充分結(jié)合，從而有效使得起重機(jī)械能夠更加方便好用，真正達(dá)到緩解使用者疲勞感，使得工作效率能夠切實(shí)得到大幅提升。

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