人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的作用

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

1.人機(jī)工程在煤礦機(jī)械當(dāng)中應(yīng)用的重要性

圖1中國一直是一個(gè)煤炭大生產(chǎn)國，因?yàn)橘Y源非常豐富，所以礦山機(jī)械產(chǎn)品非常多。煤礦機(jī)械在施工過程中屬于大型機(jī)械的機(jī)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(huì)對(duì)附近居民造成嚴(yán)重影響，對(duì)員工的健康構(gòu)成一定的威脅，而施工期間產(chǎn)生的震動(dòng)亦會(huì)影響工程進(jìn)度。而且天氣的復(fù)雜性也對(duì)設(shè)備的應(yīng)用和正常運(yùn)行有很大的影響，因此，操作人員長時(shí)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(huì)因疲勞而無法提高生產(chǎn)效率。目前相關(guān)人士對(duì)進(jìn)行煤礦開采所需要的設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新，逐漸設(shè)計(jì)出造型新穎、布局合理的機(jī)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(fù)擔(dān)，逐漸減少安全事故的發(fā)生。人機(jī)工程學(xué)是近幾年來非常新穎的一個(gè)學(xué)科，它所涉及到的功能性非常強(qiáng)，所涉及到的學(xué)科也非常多，知識(shí)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(shí)存在的。研究的目的是希望人、機(jī)、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(shí)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(jī)工程學(xué)在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人性化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)主要以人機(jī)工程學(xué)原理為基本原則，同時(shí)在人性化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中需遵循造型美學(xué)、工程技術(shù)以及人機(jī)界面學(xué)等原則。人是煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的主體，時(shí)也是煤礦機(jī)械的操作者。因此在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)將人作為設(shè)計(jì)核心，并且構(gòu)建出以“人機(jī)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(jì)手段，從而實(shí)現(xiàn)其與機(jī)器設(shè)備相適應(yīng)，同時(shí)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(jī)工程學(xué)在人性化煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：(1)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(gè)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(gè)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(dòng)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(jì)過程中，應(yīng)結(jié)合操作人員的操作強(qiáng)度，將數(shù)據(jù)控制在方便操作的范圍內(nèi)。如果能夠達(dá)到上述要求，那么人機(jī)環(huán)境的三體效果就能達(dá)到最佳階段。(2)人性化的設(shè)計(jì)理念本文根據(jù)人機(jī)正常工作的情況，定義了操作的概念。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(gè)工作過程都很混亂。如果初學(xué)者看到這些界面，他會(huì)眼花繚亂，操作會(huì)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(gè)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(shí)，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。圖2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(duì)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(yùn)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(yùn)行即可。(3)降低煤礦機(jī)械作業(yè)過程中產(chǎn)生的噪聲煤礦機(jī)械作業(yè)是一個(gè)多噪聲產(chǎn)業(yè)，這種噪聲不是存在于一個(gè)環(huán)節(jié)，而是存在于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)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(huì)讓人長時(shí)間失聰。這種噪聲已經(jīng)嚴(yán)重影響了技術(shù)人員的正常工作，也會(huì)導(dǎo)致人們的睡眠質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(huì)導(dǎo)致一系列工作失誤。對(duì)于高強(qiáng)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(huì)使儀器和設(shè)備不能正常工作，導(dǎo)致儀器讀數(shù)不準(zhǔn)確，甚至可能是金屬材料因聲音疲勞而損壞。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮噪聲因素，以減少噪聲對(duì)設(shè)備的影響。圖3礦山機(jī)械噪聲源噪噪音傳播衰減趨勢圖例如對(duì)煤礦通風(fēng)機(jī)和最大局部通風(fēng)機(jī)的噪聲急性控制，我們可以從風(fēng)機(jī)的選型、空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)中降低這些部件的噪聲，以保證低噪聲風(fēng)機(jī)的工作或大小風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)原則，前提是不影響技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，才能達(dá)到降噪的效果。(4)機(jī)械造型美在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用我們都知道，煤礦井下顏色單一，長時(shí)間在這樣的環(huán)境下工作勢必還會(huì)產(chǎn)生單調(diào)感和壓抑感，這會(huì)影響到工人的情緒，進(jìn)而影響到生產(chǎn)效率。因此，在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用色彩設(shè)計(jì)，改善井下煤礦的視覺環(huán)境。在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇比較明快顏色，如淡藍(lán)、淡綠或黃黑相間等，根據(jù)井下工作環(huán)境的實(shí)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(rèn)。

3.結(jié)論

現(xiàn)代機(jī)械工程總是以設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)將人機(jī)工程所涉及到的理念考慮進(jìn)去，這樣所設(shè)計(jì)出的設(shè)備就能夠達(dá)到人性化的設(shè)計(jì)。選用阻尼性較好的材料來設(shè)計(jì)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(jī)械裝置振動(dòng)的頻率，根據(jù)機(jī)械振動(dòng)的頻率來確立消聲裝置的工作強(qiáng)度。所以科技的發(fā)展對(duì)煤礦企業(yè)來說也是非常重要的，讓人和科學(xué)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，對(duì)煤礦企業(yè)的發(fā)展具有非常大的推動(dòng)力，如今的人們已經(jīng)達(dá)到了高科技的水平，從而人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中能夠完美的應(yīng)用也不是一個(gè)難題。

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作者:郭俊杰 單位:同煤集團(tuán)燕子山礦