人機工程在煤礦機械設計的作用

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在如今快速發展的機械行業，很多機械產品已經被人們應用到煤礦開采過程中。人機工程是現如今發展最先進的領域，煤礦開采的危險系數又非常高，所以在應用人機設備過程時會大大降低事故發生的頻率。所以本篇文章重點研究煤礦開采過程中人機工程的技術應用。

1.人機工程在煤礦機械當中應用的重要性

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

2.人機工程學在煤礦機械設計中的應用

人性化煤礦機械設計主要以人機工程學原理為基本原則，同時在人性化煤礦機械設計中需遵循造型美學、工程技術以及人機界面學等原則。人是煤礦機械設計的主體，時也是煤礦機械的操作者。因此在煤礦機械設計中應將人作為設計核心，并且構建出以“人機環境”為一體的綜合系統，通過系統的最優選擇和最優設計手段，從而實現其與機器設備相適應，同時要合理分配功能，讓操作人員在舒適、合理的作業環境中開展工作。人機工程學在人性化煤礦機械設計中的應用主要有以下幾個方面：(1)人體數據在機械設計中的具體應用煤礦的工作環境十分困難和特殊，因此如何根據人們的生理和心理特點來設計這種機器是很有必要的。我們希望技術人員在操作過程中能有一個舒適、安全的工作環境，能夠提高生產效率，這就要求設計人員在產品設計中掌握機械使用和人體尺寸范圍的各個部分，將人體測量數據輸入機器。在計數過程中，要控制設備的主要操作位置。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，在設計過程中，應結合操作人員的操作強度，將數據控制在方便操作的范圍內。如果能夠達到上述要求，那么人機環境的三體效果就能達到最佳階段。(2)人性化的設計理念本文根據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據和信息的媒介。它是煤礦開采過程中人與設備之間的通信渠道，需要大量的設備和儀器。整個工作過程都很混亂。如果初學者看到這些界面，他會眼花繚亂，操作會非常復雜，很容易給初學者造成一種非常不耐煩和粗糙的感覺，在這種大型設備運行的前提下，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。設備必須易于操作，使初學者能夠快速進入角色，并且在操作中有安全感，更應具有心理指導的功能，使操作者在工作中能夠充滿積極的態度，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據。當顯示控制裝置或操作界面的大小和位置時，應能適應枕頭的整體舒適性，使操作者在操作過程中能夠獲得正確、高效、方便的工作環境。圖2根據圖2我們可以了解到圖片當中都是一些大型的設備，并沒有操作者在其中，所以新型的設備對于操作者來說是非常安全的，操作者不必去非常復雜的環境當中去監視整體的運行過程，操作者只需要在界面上簡單了解這些設備的導出數據，來判斷整體設備以及系統是否正常運行即可。(3)降低煤礦機械作業過程中產生的噪聲煤礦機械作業是一個多噪聲產業，這種噪聲不是存在于一個環節，而是存在于各個生產環節，對人的危害很大。煤礦生產設備噪聲源多，體積大。這種噪音會讓人長時間失聰。這種噪聲已經嚴重影響了技術人員的正常工作，也會導致人們的睡眠質量下降，嚴重時會引起各種疾病的發生；如果音量過大，技術人員不能集中精力工作，這就會導致一系列工作失誤。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備不能正常工作，導致儀器讀數不準確，甚至可能是金屬材料因聲音疲勞而損壞。因此，設計人員在設計煤礦機械設備時應考慮噪聲因素，以減少噪聲對設備的影響。圖3礦山機械噪聲源噪噪音傳播衰減趨勢圖例如對煤礦通風機和最大局部通風機的噪聲急性控制，我們可以從風機的選型、空氣動力學設計和機械設計中降低這些部件的噪聲，以保證低噪聲風機的工作或大小風機的設計原則，前提是不影響技術經濟指標，才能達到降噪的效果。(4)機械造型美在煤礦機械設計中的應用我們都知道，煤礦井下顏色單一，長時間在這樣的環境下工作勢必還會產生單調感和壓抑感，這會影響到工人的情緒，進而影響到生產效率。因此，在煤礦機械設計中運用色彩設計，改善井下煤礦的視覺環境。在煤礦機械設計中應選擇比較明快顏色，如淡藍、淡綠或黃黑相間等，根據井下工作環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.結論

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

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作者:郭俊杰 單位:同煤集團燕子山礦