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摘要：進入21世紀以來，我國的科學(xué)技術(shù)和社會發(fā)展一直在飛速的前進，大家對機械設(shè)計的要求也隨之提高，以前的機械產(chǎn)品設(shè)計的較為單一，只是以產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)，現(xiàn)在人們會考慮如何建立優(yōu)良的人機關(guān)系，在保證成本的條件下設(shè)計出最安全、舒適和高效的機械產(chǎn)品。但無論機械產(chǎn)品如何設(shè)計的完美和高超，也需要通過人來操作才可以達到要求。如何在機械設(shè)計中考慮到人的因素，又不影響機械產(chǎn)品本身的實用功能，這是每一個機械設(shè)計師都要重視的問題。本文作者將人機工程在機械設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行分析，希望對人機工程在煤礦機械中如何平衡起到一些幫助。

關(guān)鍵詞：人機工程；煤礦與機械；技術(shù)應(yīng)用

引言

在如今快速發(fā)展的機械行業(yè)，很多機械產(chǎn)品已經(jīng)被人們應(yīng)用到煤礦開采過程中。人機工程是現(xiàn)如今發(fā)展最先進的領(lǐng)域，煤礦開采的危險系數(shù)又非常高，所以在應(yīng)用人機設(shè)備過程時會大大降低事故發(fā)生的頻率。所以本篇文章重點研究煤礦開采過程中人機工程的技術(shù)應(yīng)用。

1.人機工程在煤礦機械當(dāng)中應(yīng)用的重要性

中國一直是一個煤炭大生產(chǎn)國，因為資源非常豐富，所以礦山機械產(chǎn)品非常多。煤礦機械在施工過程中屬于大型機械的機械領(lǐng)域，涉及到很大的設(shè)備，而且操作過程復(fù)雜，施工中面臨許多問題。例如，施工期間產(chǎn)生的噪音會對附近居民造成嚴重影響，對員工的健康構(gòu)成一定的威脅，而施工期間產(chǎn)生的震動亦會影響工程進度。而且天氣的復(fù)雜性也對設(shè)備的應(yīng)用和正常運行有很大的影響，因此，操作人員長時間操作這么大的設(shè)備是非常復(fù)雜的。此外，在煤礦開采過程中，一直操作大型設(shè)備的操作者也會因疲勞而無法提高生產(chǎn)效率。目前相關(guān)人士對進行煤礦開采所需要的設(shè)備進行創(chuàng)新，逐漸設(shè)計出造型新穎、布局合理的機械設(shè)備。操作者在操作過程中能夠緩解疲勞和減輕精神負擔(dān)，逐漸減少安全事故的發(fā)生。人機工程學(xué)是近幾年來非常新穎的一個學(xué)科，它所涉及到的功能性非常強，所涉及到的學(xué)科也非常多，知識復(fù)雜，例如它所涉及到的人體科學(xué)、安全科學(xué)和工程科學(xué)等等都是有非常復(fù)雜的理論知識存在的。研究的目的是希望人、機、環(huán)境結(jié)合到最佳的狀態(tài)。如圖1所示，這是操作者在根據(jù)新型設(shè)備的整體框架當(dāng)中所做出的姿態(tài)。操作者在應(yīng)用大型設(shè)備時非常的簡便，過程也沒有傳統(tǒng)設(shè)備那樣復(fù)雜，給操作者的工作量大大減少。

2.人機工程學(xué)在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用

人性化煤礦機械設(shè)計主要以人機工程學(xué)原理為基本原則，同時在人性化煤礦機械設(shè)計中需遵循造型美學(xué)、工程技術(shù)以及人機界面學(xué)等原則。人是煤礦機械設(shè)計的主體，同時也是煤礦機械的操作者。因此在煤礦機械設(shè)計中應(yīng)將人作為設(shè)計核心，并且構(gòu)建出以“人機環(huán)境”為一體的綜合系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的最優(yōu)選擇和最優(yōu)設(shè)計手段，從而實現(xiàn)其與機器設(shè)備相適應(yīng)，同時要合理分配功能，讓操作人員在舒適、合理的作業(yè)環(huán)境中開展工作。人機工程學(xué)在人性化煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

(1)人體數(shù)據(jù)在機械設(shè)計中的具體應(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來設(shè)計這種機器是很有必要的。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)計人員在產(chǎn)品設(shè)計中掌握機械使用和人體尺寸范圍的各個部分，將人體測量數(shù)據(jù)輸入機器。在計數(shù)過程中，要控制設(shè)備的主要操作位置。機器的運動和控制由人控制，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。另外，在設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合操作人員的操作強度，將數(shù)據(jù)控制在方便操作的范圍內(nèi)。如果能夠達到上述要求，那么人機環(huán)境的三體效果就能達到最佳階段。

(2)人性化的設(shè)計理念

本文根據(jù)人機正常工作的情況，定義了操作的概念。人機界面是工人與機器之間交換數(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)備運行的前提下，存在許多安全問題。我們想要的人機界面是簡單，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。根據(jù)圖2我們可以了解到圖片當(dāng)中都是一些大型的設(shè)備，并沒有操作者在其中，所以新型的設(shè)備對于操作者來說是非常安全的，操作者不必去非常復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中去監(jiān)視整體的運行過程，操作者只需要在界面上簡單了解這些設(shè)備的導(dǎo)出數(shù)據(jù)，來判斷整體設(shè)備以及系統(tǒng)是否正常運行即可。

(3)降低煤礦機械作業(yè)過程中產(chǎn)生的噪聲

煤礦機械作業(yè)是一個多噪聲產(chǎn)業(yè)，這種噪聲不是存在于一個環(huán)節(jié)，而是存在于各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對人的危害很大。煤礦生產(chǎn)設(shè)備噪聲源多，體積大。這種噪音會讓人長時間失聰。這種噪聲已經(jīng)嚴重影響了技術(shù)人員的正常工作，也會導(dǎo)致人們的睡眠質(zhì)量下降，嚴重時會引起各種疾病的發(fā)生；如果音量過大，技術(shù)人員不能集中精力工作，這就會導(dǎo)致一系列工作失誤。對于高強度的重型工作，如果原因是噪音，后果是無法想象的。不僅如此，由于噪音會使儀器和設(shè)備不能正常工作，導(dǎo)致儀器讀數(shù)不準確，甚至可能是金屬材料因聲音疲勞而損壞。因此，設(shè)計人員在設(shè)計煤礦機械設(shè)備時應(yīng)考慮噪聲因素，以減少噪聲對設(shè)備的影響。例如對煤礦通風(fēng)機和最大局部通風(fēng)機的噪聲急性控制，我們可以從風(fēng)機的選型、空氣動力學(xué)設(shè)計和機械設(shè)計中降低這些部件的噪聲，以保證低噪聲風(fēng)機的工作或大小風(fēng)機的設(shè)計原則，前提是不影響技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，才能達到降噪的效果。

(4)機械造型美在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用

我們都知道，煤礦井下顏色單一，長時間在這樣的環(huán)境下工作勢必還會產(chǎn)生單調(diào)感和壓抑感，這會影響到工人的情緒，進而影響到生產(chǎn)效率。因此，在煤礦機械設(shè)計中運用色彩設(shè)計，改善井下煤礦的視覺環(huán)境。在煤礦機械設(shè)計中應(yīng)選擇比較明快顏色，如淡藍、淡綠或黃黑相間等，根據(jù)井下工作環(huán)境的實際情況選擇具有刺激、活躍的鮮明色彩，使工作人員容易辨認。

3.結(jié)論

現(xiàn)代機械工程總是以設(shè)計理念為基礎(chǔ)將人機工程所涉及到的理念考慮進去，這樣所設(shè)計出的設(shè)備就能夠達到人性化的設(shè)計。選用阻尼性較好的材料來設(shè)計消聲裝置。根據(jù)材料的不同來確定消聲裝置的屬性，并且從噪音的聲波當(dāng)中可以判斷整體的機械裝置振動的頻率，根據(jù)機械振動的頻率來確立消聲裝置的工作強度。所以科技的發(fā)展對煤礦企業(yè)來說也是非常重要的，讓人和科學(xué)進行有機的結(jié)合，對煤礦企業(yè)的發(fā)展具有非常大的推動力，如今的人們已經(jīng)達到了高科技的水平，從而人機工程學(xué)在機械設(shè)計當(dāng)中能夠完美的應(yīng)用也不是一個難題。

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作者:郭俊杰 單位:同煤集團燕子山礦