試論人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張廣躍 張榮坤

摘要：我國煤礦資源豐富，在煤礦資源開采中應(yīng)用的礦山機(jī)械產(chǎn)品較多。各類礦山機(jī)械操作復(fù)雜程度較高，震動性、噪聲與沖擊力較大，屬于重型機(jī)械機(jī)器。相關(guān)操作人員長期處于此類惡劣環(huán)境中展開生產(chǎn)操作，將會在工作情緒方面產(chǎn)生疲憊以及煩躁心理，對機(jī)器靈活操作會產(chǎn)生諸多負(fù)面影響，將會對煤礦整體生產(chǎn)操作效率產(chǎn)生較大負(fù)面影響。在目前社會發(fā)展新時期，人們對現(xiàn)代化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)提出的要求在不斷提升，目前在工作實(shí)踐中要注重做好人機(jī)工程應(yīng)用，對煤礦機(jī)械高效化應(yīng)用提供保障。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程;煤礦機(jī)械設(shè)計(jì);應(yīng)用研究

引言

我國的礦產(chǎn)資源十分豐富，是世界上有名的煤炭大國，與之相應(yīng)的礦山機(jī)械產(chǎn)品也十分多樣。同時，煤礦機(jī)械作為一項(xiàng)操作復(fù)雜，具備較強(qiáng)震動、噪音和沖擊等多種因素影響的重型機(jī)械機(jī)器，如果工作人員長期在此種惡劣的環(huán)境下展開工作，必然會出現(xiàn)工作情緒上的疲憊和煩躁，這對于靈活操縱機(jī)器將產(chǎn)生十分不利的影響，進(jìn)而大大影響和制約著我國煤礦工作生產(chǎn)效率。在當(dāng)前社會不斷發(fā)展的背景中，人們對于現(xiàn)代煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的要求也在逐漸提升，所以在實(shí)際工作中加強(qiáng)對人機(jī)工程的應(yīng)用也將是一項(xiàng)十分必要的工作。

一、人機(jī)工程對煤礦生產(chǎn)的重要性

現(xiàn)階段煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用以及生產(chǎn)方式實(shí)踐中復(fù)雜程度較高，近年來隨著我國煤炭行業(yè)機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程加快，自動化趨勢逐步推進(jìn)，煤礦機(jī)械應(yīng)用覆蓋范圍較廣。近年來隨著煤礦機(jī)械應(yīng)用普及度擴(kuò)大，各類機(jī)械故障發(fā)生較多，礦井下設(shè)備應(yīng)用以及生產(chǎn)人員面對著噪聲、粉塵、潮濕的環(huán)境，對井下人員與設(shè)備安全具有較大威脅，導(dǎo)致井下人員整體精神狀態(tài)變差，這樣將會導(dǎo)致操作故障問題發(fā)生，對井下生產(chǎn)作業(yè)穩(wěn)定性具有較大威脅。隨著煤礦開采難度逐步提升，煤礦采掘機(jī)械化程度不斷提升，多類煤礦應(yīng)用設(shè)備質(zhì)量、體積、功率等方面不斷增大，設(shè)備造型、結(jié)構(gòu)、操作復(fù)雜性提升，對操作技術(shù)人員個人技術(shù)能力具有較高要求?，F(xiàn)階段要想全面實(shí)現(xiàn)煤礦安全穩(wěn)定生產(chǎn)，要注重做好機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)，全面強(qiáng)化煤礦機(jī)械設(shè)備人機(jī)工程應(yīng)用效率，促使更多大型機(jī)械設(shè)備應(yīng)用難度不斷優(yōu)化，降低事故發(fā)生概率。所以現(xiàn)階段將人機(jī)工程應(yīng)用到煤礦機(jī)械設(shè)備中，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中遵循以人為本基本原則，保障機(jī)械操作過程能有效適應(yīng)技術(shù)人員操作習(xí)慣與生理特征，提高操作成效、擴(kuò)大生產(chǎn)效益。

二、人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）人體數(shù)據(jù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

煤礦的工作環(huán)境十分困難和特殊，因此如何根據(jù)人們的生理和心理特點(diǎn)來設(shè)計(jì)這種機(jī)器是很有必要的。我們希望技術(shù)人員在操作過程中能有一個舒適、安全的工作環(huán)境，能夠提高生產(chǎn)效率，這就要求設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中掌握機(jī)械使用和人體尺寸范圍的各個部分，將人體測量數(shù)據(jù)輸入機(jī)器。在計(jì)數(shù)過程中，要控制設(shè)備的主要操作位置。機(jī)器的運(yùn)動和控制由人控制，以符合人的操作習(xí)慣，從而保證操作者在操作過程中感到舒適和有效。

（二）控制煤礦井下的噪聲分貝

與社會上的其他領(lǐng)域行業(yè)相比，煤礦行業(yè)在生產(chǎn)、開采的過程中一直以來，都存在著噪音問題，這也是比較嚴(yán)重的問題。在煤礦井下，噪音主要來源于煤礦的機(jī)械設(shè)備，比如說壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)等等。根據(jù)國內(nèi)外煤礦學(xué)術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)研究分析，在煤礦井下進(jìn)行開采施工工作的過程中，開采煤礦的機(jī)器、液壓泵等等這些設(shè)備發(fā)出的聲音在90dB左右，有時候比90dB還要高，在煤礦開采施工的過程中，一些類似的機(jī)器有時候會發(fā)出100dB以上的噪音。眾所周知，在礦井下這樣的密閉空間內(nèi)，噪音過大本身就會導(dǎo)致施工人員的耳膜受不了，長此以往也會有耳朵上的疾病出現(xiàn)，噪音分貝持續(xù)過高也會威脅工人的生命安全，所以說，必須要找到有效的方式來控制礦井下的噪音分貝。在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中融入人機(jī)工程，一個重要的環(huán)節(jié)，就是針對礦井下的噪音，實(shí)際上設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)的過程中遵循空氣動力學(xué)的理論思想，強(qiáng)化對礦井下的噪音控制，通過這種方式有效減少甚至是消除礦井下的機(jī)械噪音。針對這部分的完善環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)者必須要能夠懂得借助一些，震動性能較低的煤礦機(jī)械設(shè)備，只有這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)動力平衡，有效的降低、消除礦井下的噪音，為工人提供一個良好的工作環(huán)境。

（三）人性化的設(shè)計(jì)理念

人機(jī)界面是工人與機(jī)器之間交換數(shù)據(jù)和信息的媒介。它是煤礦開采過程中人與設(shè)備之間的通信渠道，需要大量的設(shè)備和儀器。整個工作過程都很混亂。如果初學(xué)者看到這些界面，他會眼花繚亂，操作會非常復(fù)雜，很容易給初學(xué)者造成一種非常不耐煩和粗糙的感覺，在這種大型設(shè)備運(yùn)行的前提下，存在許多安全問題。我們想要的人機(jī)界面是簡單、美觀、安全和高效。設(shè)備必須易于操作，使初學(xué)者能夠快速進(jìn)入角色，并且在操作中有安全感，更應(yīng)具有心理指導(dǎo)的功能，使操作者在工作中能夠充滿積極的態(tài)度，從而提高工作效率。整個操作面板是人機(jī)交流的主渠道。在面板上，人類可以執(zhí)行煤礦的主要操作。操作位置和傾斜角度必須達(dá)到正常人體數(shù)據(jù)。當(dāng)顯示控制裝置或操作界面的大小和位置時，應(yīng)能適應(yīng)枕頭的整體舒適性，使操作者在操作過程中能夠獲得正確、高效、方便的工作環(huán)境。

（四）實(shí)時采集人機(jī)數(shù)據(jù)

煤礦機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中的數(shù)據(jù)實(shí)時傳遞是人機(jī)工程設(shè)計(jì)和操作人員安全、穩(wěn)定操作的重要因素，因此在機(jī)械設(shè)備運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的同時，需要針對各類人機(jī)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時應(yīng)該全面考慮到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實(shí)時傳遞對操作人員的影響，另外人機(jī)工程在數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)倪^程中也需要以人為本，考慮到操作人員的操作習(xí)慣和操作舒適度，從而提高操作效率。例如，在煤礦機(jī)械設(shè)備裝載機(jī)或者鏟煤機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要確保各操作元件之間的距離，如采煤機(jī)或者鏟煤機(jī)的剎車和油門的腳踏位置，不僅需要進(jìn)行一定的間隔，而且還需要切實(shí)考慮到駕駛?cè)藛T在駕駛室的活動不會影響剎車和油門的功能，以符合人們身體和生理習(xí)性的方法布置操控元件和儀表儀盤等等，從而使機(jī)械設(shè)備更具操作性，降低機(jī)械設(shè)備的故障率。

（五）外觀造型美觀實(shí)用

煤礦機(jī)械一般體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且色彩比較單一、生硬，人在長時間使用過程中容易感到疲勞，降低了工作效率。為了改變這一現(xiàn)狀，應(yīng)從研究煤礦機(jī)械的使用對象和環(huán)境入手，根據(jù)人的心理、生理、安全、工效以及健康等因素保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的適用性。從色彩心理學(xué)的原理上來說，煤礦機(jī)械應(yīng)采用純度較低的顏色，比如淡藍(lán)色，銀灰色，米色等，給人一種清新可靠、親切之感，同時有助于松弛神經(jīng)、放松眼睛。經(jīng)常工作的地方，宜采用淺色系，以消除人的壓抑感和沉悶感，顯示操作部分則應(yīng)用帶有識別性和親切感的醒目色。兩種以上的顏色搭配的設(shè)計(jì)中，遵循上明下暗，上輕下重的處理原則，從而增加產(chǎn)品的安全感。細(xì)節(jié)處理上配以明快的色彩、表面質(zhì)感及有效的肌理增添活力，在危險(xiǎn)處用安全的色彩加以警示等。最后用中性色作為過渡色，達(dá)到色彩的和諧統(tǒng)一。

結(jié)束語

總而言之，在全新的時代發(fā)展下，我們需要相應(yīng)新的設(shè)計(jì)方式和理念對世界進(jìn)行感知，設(shè)計(jì)出符合人機(jī)工程的人性化設(shè)計(jì)才是當(dāng)前最為重要的發(fā)展方向。所以在今后的實(shí)際工作中，我們更要加強(qiáng)對人機(jī)工程的研究和探索，確保其在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)工作中得到更充分的應(yīng)用，進(jìn)一步推動我國煤炭行業(yè)整體發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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