人机工程在煤矿机械设计中的应用

yotafonan

摘 要：新世纪以来，我国科技与经济水平高速提高，对于机械设计有了更高的要求，现在人对于更加优良的人机关系有所要求，人的因素应当得到足够的重视。本文从人机工程在机械设计中人机工程的重要性入手，探讨存在的一些问题，提出一些应用措施，希望对人机工程在煤矿机械平衡应用做出一些帮助。
关键词：人机工程；煤矿机械设计；高效应用
中图分类号：TD402 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0273-02
引 言
我国煤炭资源丰富，是目前各行各业的主要使用能源。煤矿机械具有复杂的内部结构，以及煤矿开采的需求的，第一野外开采，第二需要重型机械，第三操作环境比较恶劣。因此机械设计中要充分考虑人机工程，首先避免损坏机械本身，同时也避免可能的事故隐患。在对于煤矿设备与机械的设计中要不断接受利用新的理念，运用人机工程的基本原理来提高机械设计的整体效果。
1 人机工程对于煤矿机械的重要性
我国石油资源相对匮乏，煤炭资源是更加丰富，因此煤炭矿山较多，相应的机械需求量也比较大，与此同时矿山开采的野外作业机械的操作存在许多问题，噪音大、油污严重、振动干扰等，因此施工人员长期操作会产生较大的损害，多班倒换则存在极大地人力资源浪费，对于生产效率的提高也造成极大的阻碍。操作人员的工作状态对于生产效率的提高起着关键性作用，利用人机工程，将煤炭机械的造型设计的新颖美好，给操作人员舒适的审美享受，通过合理的布局和优美的曲线来缓解操作人员的疲劳与精神负担，它通过考虑人体科学、安全性能、周边工作环境、工程技术等各个方面的科学，科学改善工作环境，提高工作效率，在机械设计的过程中考虑工作人员的生理、心理需求与具体特征，把人、机器与环境三者结合起来，在保障设备生产质量后充分考虑人的工作心情，让人、机、环境的结合达到一个最佳的平衡状态。
2 煤矿机械现存的问题
我国煤炭开采事业可以说蓬勃发展，在高速发展的过程中，煤矿机械使用的许多问题都渐渐被人重视，主要有以下几点：①野外作业环境复杂，天气影响较大，在下雨、大风等突发天气下，技术人员无法正常施工，设备也存在损坏的可能；②设备在生产过程中会产生较大的噪音，对于施工人员的健康有比较大的损伤，并且对于施工人员的精神状态也有很大的影响，降低工人的工作效率；③工作强度较大，煤炭开采施工可以说是24h不间断的，即使是三班轮换制，工作人员也得不到很好的休息；④操作复杂，具体施工过程中，设备的使用复杂且效率不高。由于以上的种种问题，需要更加重视煤矿机械设计的内容，通过更加优化的设缓解乃至于解决这些问题。
3 人机工程学在煤矿机械设计中的应用
煤矿机械在应用中存在许许多多的问题，对于这些问题要利用人机工程来进行解决，接下来就对具体的应用做一些讨论。
3.1 利用人体数据
在实际的煤矿开采施工中，矿井的工作环境复杂且艰苦，长期在黑暗的工作环境下工作，对于工人的心理和生理都会造成很大的压力，因此要充分考虑到这些特点设计出合理的机械非常有必要的，让操作的技术人员能够舒适、安全的工作，而且可以提高工作的效率，在设计具体设备是要考虑机械的使用以及人体各个部分的尺寸，把人体尺寸考虑进机械设计内。在设计时，要充分考虑工作人员的舒适度，在把技术人员放在主要地位，人的操作位置是人机工程机械的主要考虑点，对于机械的操作都要人来完成，设计要符合技术人员的一般习惯，要保证在操作过程的自由舒适，以及人的工作安全性，例如在设计的时候，对于操作位置要在控制成本的基础上最大可能保证施工人员的活动范围，狭小的工作环境总是让人感觉局促不舒适，其次也要考虑技术人员的发力习惯，减缓人在长期工作中的疲惫，保证施工人员的工作稳定性，提高工作效率。这种人、机、环境三方何为一体的效果才能达到最理想的阶段。
3.2 人性化设计的人机交互界面
人机交互界面是指人与机器之间的交换信息的界面，主要是人输入指令，设备回馈信息给技术人员，这是非常关键的一部分，技术人员在实际施工过程中可以始终和这一界面打交道，煤矿设备牵扯的具体功能方方面面，整体体系庞大，结构复杂、零部件机构较多，因此对应的操作界面也会比较复杂。对于这样复杂的交互界面，如果杂乱无序：①会造成工作效率的降低；②对于技术人员而言会增加他们的心理压力；③由于以上的两点还会造成技术人员对于安全隐患的疏忽。利用人机工程帮助人际交互界面设计，要充分考虑技术人员的心理状态，长期工作中产生的疲倦等等，在外形上要保证舒适柔和，避免技术人员长期注视下的易出现的眼疲劳等问题，同时也通过舒缓美观的交互界面外形缓解技术人员的心理疲劳，此外要根据人的习惯设计有序的功能选项以及历史命令记录，通过井然有序的工作界面保证技术人员的高效工作，为了避免长期工作出现的枯燥还要对于工作界面的模式风格进行更新，保证技术人员的新鲜感。另外，人机交互界面的设计还包含对控制面板的设计，这一部分的设计还要依照前一部分人体数据，对于操作的位置、倾斜度等都要充分考虑技术人员的舒适程度，在操纵是要做到舒适便捷，根据一般人的舒适范围做一个调整范围，帮助技术人员做好长时间的高效工作准备。
3.3 减少煤矿机械操作中的噪音
前文已经提过的一个大问题就是噪音问题，煤炭工业的工作强度高，因此在煤炭开采的各个环节中都存在噪音过大的问题，损害施工人员的健康，拖慢开采的进度，这一危害要重视起来。在实际的煤矿生产中，设备的噪音产生原因很多而且普遍音量较大，不可避免的对于工作人员的作正常工作造成影响，对于人耳的听力损伤以及睡眠质量，而这些又会进一步降低工作效率，其次噪音对于技术人员精神状态的影响会导致一些安全隐患被忽视，造成大的施工事故。除此之外，还要注意到大的噪音会对于一些精密仪器造成影响，如一些仪器仪表的测量误差，还有对于一些材料由于噪音引起的振动在长时间作用下会出现疲劳损伤，使用对于噪音的解决方式不是简单的工作人员带上降噪耳机而是要在机械设计阶段就考虑到降噪问题。因此要在机械设计中充分利用人机工程概念，从源头降低机械噪音。例如在煤炭开采中，最大的噪音来源是煤矿通风机与局部通风机，通风问题是煤炭开采中最为重要的一个环节，通风机设备不可以缺少，需要对此进行一定的改造设计，在选型是就要考虑噪音问题，保证通风机工作时噪声较低，或是把通风机的尺寸变大或是缩小，设计的这些原理，前提是不能影响技术经济的指标下，方可达到减低噪声的效果。
4 总 结
随着我国现代化建设的不断推进，对于机械设计的要求也会不断的提高。在实际的机械设计中，要充分考虑人机工程学的原理，以人为本，力求达到人性化的设计，设计时要考虑方方面面的问题而不只是机械效率，要结合环境因素与人的生理心理因素的影响，在保证生产效率与质量的同时提高工作的舒适度，要调和技术人员与劳动工具的矛盾，实现人和机器的协调工作。同时随着科学进步的发展，人类对自身的理解又更近一步的了解，也對自身的工作生活有了更高的要求，对科技的发展也越来越重视，所以让人与科学的结合是非常有必要的，现在的人们体会到了高科技带来的便利，也不断的从经验与教训中认识到了人机系统协调关系的重要性，从而了人机工程学在机械操作设计中的重要性，在这条道路上我们还要不断的探究和深入。
参考文献
[1]郑 杰.人机工程在煤矿机械设计中的应用[J].能源与节能，2017（4）：150～151.
[2]乔 杉.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用探讨[J].科技与创新，2018（4）：14～15.
[3]周 凯.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用[J].内燃机与配件，2017（9）：124.
收稿日期：2018-8-1
作者简介：陈世海（1980-），男，贵州德江人，工程师，本科，主要从事煤矿机电设备安全检验工作。