人機工程在煤礦機械設計中的應用研究

張龍

摘 要：文章主要介紹人機工程在煤礦機械設計中的作用以及采用人機工程學進行煤礦機械設備的必要性，重點對人機工程在煤礦機械設備中的具體應用進行研究和分析，以供參考。

關鍵詞：人機工程 煤礦機械設計 應用

1 引言

近年來隨著我國經濟的發展，我國社會對各種能源的需求量不斷增加。而在目前我國的能源形式中，煤炭仍然占據主要地位，而且近年來的煤炭需求量和開采量也在不斷增加，推動了煤礦事業的發展。加之目前計算機技術等煤礦開采相關技術的快速發展以及在煤礦開采作業中的應用，使得煤礦機械化水平有了非常大的提高，推動煤礦機電設備向大型化、智能化和自動化等方向發展。但是在此形勢下，加之煤礦井下作業環境較為惡劣，所以對施工人員的操作提出了較高的要求，解決煤礦機械設備使用中的人為因素的不利影響，也成為目前進行煤礦機械設計的重點內容，這就需要從人機角度出現來進行煤礦機械設計的優化。

2 人機工程在煤礦機械設計中的作用

我國一直以來都是世界上的煤礦大國，不僅煤礦資源的儲量豐富，而且煤礦資源的開采量和使用量也居世界前列，這也極大地促進了我國礦山機械設備的發展。目前在煤礦開采作業中應用的煤礦機械設備種類繁多，其通常具有較大的體積和重量，屬于重型機械的一種，而且在煤礦井下較為狹窄且惡劣的環境中，其結構的復雜性以及容易受到惡劣環境影響的特點也增加了人為操作的難度。而且煤礦井下作業環境本身比較潮濕，并具有較多的振動、噪音等問題，作業環境及其惡劣，所以在施工人員對傳統的機械設備進行長時間操作的過程中，由于其操作難度大、工作比較枯燥、顯示裝置不夠人性化等問題，所以增加了操作人員的疲勞和精神負擔，導致事故概率較高。而從人機工程學的角度對煤礦機械設備進行設計，根據人的生理以及心理特征為設計依據，對人與機電設備、人與環境以及機電設備之間的關系進行研究，對操作流程進行簡化，并盡量提供安全舒適的作業環境，確保人-機-環境處于最佳的配合狀態，不僅提高煤礦井下作業效率，而且對施工人員的工作條件進行改善，提高設備的運行可靠性，使得施工人員的工作更加安全和舒適。

3 人機工程在煤礦機械設計中的應用

3.1對人體測量數據的應用。在進行煤礦機械設計時，在對煤礦機械設備以及施工人員的作業環境進行勘察和分析之后，從人機工程學的角度需要設計出符合人的生理和心理特定的機械設備，不僅要對施工人員的作業環境進行改善，而且要降低施工人員操作中的體能消耗，還能提高施工人員的操作效率以及機械設備的運行效率。這就需要設計人員在進行產品設計時需要對機械的使用范圍以及人體各部分的尺寸范圍進行充分測量和了解。以機械設備的高度、操作控制高度、儀表高度等的設計和安裝時，就需要以人體的高度為基本依據。此外，對于在對石門、巷道、硐室以及罐籠等進行設計時，應該以人體數據第95百分位數為依據，而對距離運轉機械部位的有效半徑以及緊急出口尺寸等進行設計時，應以人體數據第99百分位數為依據。并且操縱結構的運動方向應符合大多數施工人員的習慣，通常以右旋螺紋為主，而且操縱力的大小也應根據人們的生理特征和付出力度的大小進行綜合考慮和合理設計。3.2人機界面的人性化設計。人機界面的主要作用就是在人與機械設備之間進行信息的傳遞，而由于煤礦機械設備通常具有較大的體積和較為復雜的結構，如果沒有對其人機界面進行優化設計，不僅會增加操作的繁瑣性，而且會導致安全隱患的出現。為了確保人機界面的美觀大方、操作簡單和通俗移動，并且對操作人員起到有效的引導作用，讓操作員愉快操作來提高工作效率，首先需要對操作面板進行設計，不僅要確保控制面板的安裝位置和角度的合理性，還要對面板上顯示內容的位置以及控制裝置的位置和大小等進行合理設計來確保操作人員操作的舒適、準確和高效。3.3機械設備噪音的控制。在煤礦各個環節的生產中會產生大量不同類型的噪音，而且煤礦機械設備在生產作業中產生的噪音通常具有較高的等級，施工人員長期處于這樣的環境中會對其聽力造成損害，而且會對人員之間的談話交流造成干擾，并妨礙人員的睡眠且容易引發多種疾病。此外在噪音較大的環境中，操作人員的注意力也難以集中而導致操作失誤概率的增加，帶來較大的安全風險。不僅如此，噪音較大還會對機械設備本身的運行造成影響，導致讀數不準、運轉失靈，甚至會影響人們對異常聲響的判斷而造成安全事故。所以在煤礦機械設計過程中應對其產生的噪聲進行控制，主要是在對通風機進行選型時、以及進行空氣動力學設計和機械設計時，通過對其內部流到尺寸的改變來降低空氣動力噪聲，但是不會對其運行性能造成影響，實現對噪聲聲源的有效控制。3.4機械造型美學的應用。由于煤礦井下作業中本身光線較為暗淡，井下的作業環境中以黑色為主，容易讓人產生單調感和壓抑感，長時間的生產作業中會影響工人的情緒，并對生產效率和安全造成影響。所以在對機械設備進行設計時，可以運用色彩設計來對井下的視覺環境進行改善。通常對于運輸車輛可以采用淡綠、淡藍以及黃黑相間的明快顏色，巷道中的設備如采煤機、液壓支架和運輸機等設備則可以根據不同的作業環境來增加刺激、興奮以及活躍效果的鮮明顏色，并通常以亮紅、橙、黃、乳黃、乳白等顏色為主。支柱設備則應選擇低純度、高名都的色彩或白色以及乳白色，便于丟失后的尋找。在機械設計中對色彩進行搭配并對作業環境中的視覺環境進行改善之后，就可以換發工人的工作熱情，便于操作者進行辨認以及丟失后的尋找，而且提高共工作效率，減少事故的發生。

4 結語

在目前的煤礦生產中機械設備的應用數量不斷增多，在代替人工勞動減輕人工勞動工作強度和工作量的同時，也大大提高了煤礦生產的效率。但是在長時間惡劣的礦井環境中應用結構較為復雜的機械設備時，也暴露出較多的不合理之處和安全風險等，所以需要采用人機工程學對煤礦機械設備進行設計，對勞動主體與勞動工具之間的矛盾進行有效解決，確保人機系統的協調，確保設計出的機械設備具有操作簡便省力、安全可靠、性能優越、高效等特點，促進煤礦事業的健康快速發展。

參考文獻：

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