人機工程在煤礦機械設計中的應用

摘 要：新世紀以來，我國科技與經濟水平高速提高，對于機械設計有了更高的要求，現在人對于更加優良的人機關系有所要求，人的因素應當得到足夠的重視。本文從人機工程在機械設計中人機工程的重要性入手，探討存在的一些問題，提出一些應用措施，希望對人機工程在煤礦機械平衡應用做出一些幫助。

關鍵詞：人機工程；煤礦機械設計；高效應用

中圖分類號：TD402 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0273-02

引 言

我國煤炭資源豐富，是目前各行各業的主要使用能源。煤礦機械具有復雜的內部結構，以及煤礦開采的需求的，第一野外開采，第二需要重型機械，第三操作環境比較惡劣。因此機械設計中要充分考慮人機工程，首先避免損壞機械本身，同時也避免可能的事故隱患。在對于煤礦設備與機械的設計中要不斷接受利用新的理念，運用人機工程的基本原理來提高機械設計的整體效果。

1 人機工程對于煤礦機械的重要性

我國石油資源相對匱乏，煤炭資源是更加豐富，因此煤炭礦山較多，相應的機械需求量也比較大，與此同時礦山開采的野外作業機械的操作存在許多問題，噪音大、油污嚴重、振動干擾等，因此施工人員長期操作會產生較大的損害，多班倒換則存在極大地人力資源浪費，對于生產效率的提高也造成極大的阻礙。操作人員的工作狀態對于生產效率的提高起著關鍵性作用，利用人機工程，將煤炭機械的造型設計的新穎美好，給操作人員舒適的審美享受，通過合理的布局和優美的曲線來緩解操作人員的疲勞與精神負擔，它通過考慮人體科學、安全性能、周邊工作環境、工程技術等各個方面的科學，科學改善工作環境，提高工作效率，在機械設計的過程中考慮工作人員的生理、心理需求與具體特征，把人、機器與環境三者結合起來，在保障設備生產質量后充分考慮人的工作心情，讓人、機、環境的結合達到一個最佳的平衡狀態。

2 煤礦機械現存的問題

我國煤炭開采事業可以說蓬勃發展，在高速發展的過程中，煤礦機械使用的許多問題都漸漸被人重視，主要有以下幾點：①野外作業環境復雜，天氣影響較大，在下雨、大風等突發天氣下，技術人員無法正常施工，設備也存在損壞的可能；②設備在生產過程中會產生較大的噪音，對于施工人員的健康有比較大的損傷，并且對于施工人員的精神狀態也有很大的影響，降低工人的工作效率；③工作強度較大，煤炭開采施工可以說是24h不間斷的，即使是三班輪換制，工作人員也得不到很好的休息；④操作復雜，具體施工過程中，設備的使用復雜且效率不高。由于以上的種種問題，需要更加重視煤礦機械設計的內容，通過更加優化的設緩解乃至于解決這些問題。

3 人機工程學在煤礦機械設計中的應用

煤礦機械在應用中存在許許多多的問題，對于這些問題要利用人機工程來進行解決，接下來就對具體的應用做一些討論。

3.1 利用人體數據

在實際的煤礦開采施工中，礦井的工作環境復雜且艱苦，長期在黑暗的工作環境下工作，對于工人的心理和生理都會造成很大的壓力，因此要充分考慮到這些特點設計出合理的機械非常有必要的，讓操作的技術人員能夠舒適、安全的工作，而且可以提高工作的效率，在設計具體設備是要考慮機械的使用以及人體各個部分的尺寸，把人體尺寸考慮進機械設計內。在設計時，要充分考慮工作人員的舒適度，在把技術人員放在主要地位，人的操作位置是人機工程機械的主要考慮點，對于機械的操作都要人來完成，設計要符合技術人員的一般習慣，要保證在操作過程的自由舒適，以及人的工作安全性，例如在設計的時候，對于操作位置要在控制成本的基礎上最大可能保證施工人員的活動范圍，狹小的工作環境總是讓人感覺局促不舒適，其次也要考慮技術人員的發力習慣，減緩人在長期工作中的疲憊，保證施工人員的工作穩定性，提高工作效率。這種人、機、環境三方何為一體的效果才能達到最理想的階段。

3.2 人性化設計的人機交互界面

人機交互界面是指人與機器之間的交換信息的界面，主要是人輸入指令，設備回饋信息給技術人員，這是非常關鍵的一部分，技術人員在實際施工過程中可以始終和這一界面打交道，煤礦設備牽扯的具體功能方方面面，整體體系龐大，結構復雜、零部件機構較多，因此對應的操作界面也會比較復雜。對于這樣復雜的交互界面，如果雜亂無序：①會造成工作效率的降低；②對于技術人員而言會增加他們的心理壓力；③由于以上的兩點還會造成技術人員對于安全隱患的疏忽。利用人機工程幫助人際交互界面設計，要充分考慮技術人員的心理狀態，長期工作中產生的疲倦等等，在外形上要保證舒適柔和，避免技術人員長期注視下的易出現的眼疲勞等問題，同時也通過舒緩美觀的交互界面外形緩解技術人員的心理疲勞，此外要根據人的習慣設計有序的功能選項以及歷史命令記錄，通過井然有序的工作界面保證技術人員的高效工作，為了避免長期工作出現的枯燥還要對于工作界面的模式風格進行更新，保證技術人員的新鮮感。另外，人機交互界面的設計還包含對控制面板的設計，這一部分的設計還要依照前一部分人體數據，對于操作的位置、傾斜度等都要充分考慮技術人員的舒適程度，在操縱是要做到舒適便捷，根據一般人的舒適范圍做一個調整范圍，幫助技術人員做好長時間的高效工作準備。

3.3 減少煤礦機械操作中的噪音

前文已經提過的一個大問題就是噪音問題，煤炭工業的工作強度高，因此在煤炭開采的各個環節中都存在噪音過大的問題，損害施工人員的健康，拖慢開采的進度，這一危害要重視起來。在實際的煤礦生產中，設備的噪音產生原因很多而且普遍音量較大，不可避免的對于工作人員的作正常工作造成影響，對于人耳的聽力損傷以及睡眠質量，而這些又會進一步降低工作效率，其次噪音對于技術人員精神狀態的影響會導致一些安全隱患被忽視，造成大的施工事故。除此之外，還要注意到大的噪音會對于一些精密儀器造成影響，如一些儀器儀表的測量誤差，還有對于一些材料由于噪音引起的振動在長時間作用下會出現疲勞損傷，使用對于噪音的解決方式不是簡單的工作人員帶上降噪耳機而是要在機械設計階段就考慮到降噪問題。因此要在機械設計中充分利用人機工程概念，從源頭降低機械噪音。例如在煤炭開采中，最大的噪音來源是煤礦通風機與局部通風機，通風問題是煤炭開采中最為重要的一個環節，通風機設備不可以缺少，需要對此進行一定的改造設計，在選型是就要考慮噪音問題，保證通風機工作時噪聲較低，或是把通風機的尺寸變大或是縮小，設計的這些原理，前提是不能影響技術經濟的指標下，方可達到減低噪聲的效果。

4 總 結

隨著我國現代化建設的不斷推進，對于機械設計的要求也會不斷的提高。在實際的機械設計中，要充分考慮人機工程學的原理，以人為本，力求達到人性化的設計，設計時要考慮方方面面的問題而不只是機械效率，要結合環境因素與人的生理心理因素的影響，在保證生產效率與質量的同時提高工作的舒適度，要調和技術人員與勞動工具的矛盾，實現人和機器的協調工作。同時隨著科學進步的發展，人類對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，對科技的發展也越來越重視，所以讓人與科學的結合是非常有必要的，現在的人們體會到了高科技帶來的便利，也不斷的從經驗與教訓中認識到了人機系統協調關系的重要性，從而了人機工程學在機械操作設計中的重要性，在這條道路上我們還要不斷的探究和深入。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-1

作者簡介：陳世海（1980-），男，貴州德江人，工程師，本科，主要從事煤礦機電設備安全檢驗工作。