人机工程在煤矿机械设计的应用
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摘要：进入21世纪以来，我国的科学技术和社会发展一直在飞速的前进，大家对机械设计的要求也随之提高，以前的机械产品设计的较为单一，只是以产品质量为目标，现在人们会考虑如何建立优良的人机关系，在保证成本的条件下设计出最安全、舒适和高效的机械产品。但无论机械产品如何设计的完美和高超，也需要通过人来操作才可以达到要求。如何在机械设计中考虑到人的因素，又不影响机械产品本身的实用功能，这是每一个机械设计师都要重视的问题。本文作者将人机工程在机械设计中出现的问题进行分析，希望对人机工程在煤矿机械中如何平衡起到一些帮助。
关键词：人机工程；煤矿与机械；技术应用
引言
在如今快速发展的机械行业，很多机械产品已经被人们应用到煤矿开采过程中。人机工程是现如今发展最先进的领域，煤矿开采的危险系数又非常高，所以在应用人机设备过程时会大大降低事故发生的频率。所以本篇文章重点研究煤矿开采过程中人机工程的技术应用。
1.人机工程在煤矿机械当中应用的重要性
中国一直是一个煤炭大生产国，因为资源非常丰富，所以矿山机械产品非常多。煤矿机械在施工过程中属于大型机械的机械领域，涉及到很大的设备，而且操作过程复杂，施工中面临许多问题。例如，施工期间产生的噪音会对附近居民造成严重影响，对员工的健康构成一定的威胁，而施工期间产生的震动亦会影响工程进度。而且天气的复杂性也对设备的应用和正常运行有很大的影响，因此，操作人员长时间操作这么大的设备是非常复杂的。此外，在煤矿开采过程中，一直操作大型设备的操作者也会因疲劳而无法提高生产效率。目前相关人士对进行煤矿开采所需要的设备进行创新，逐渐设计出造型新颖、布局合理的机械设备。操作者在操作过程中能够缓解疲劳和减轻精神负担，逐渐减少安全事故的发生。人机工程学是近几年来非常新颖的一个学科，它所涉及到的功能性非常强，所涉及到的学科也非常多，知识复杂，例如它所涉及到的人体科学、安全科学和工程科学等等都是有非常复杂的理论知识存在的。研究的目的是希望人、机、环境结合到最佳的状态。如图1所示，这是操作者在根据新型设备的整体框架当中所做出的姿态。操作者在应用大型设备时非常的简便，过程也没有传统设备那样复杂，给操作者的工作量大大减少。
人性化煤矿机械设计主要以人机工程学原理为基本原则，同时在人性化煤矿机械设计中需遵循造型美学、工程技术以及人机界面学等原则。人是煤矿机械设计的主体，同时也是煤矿机械的操作者。因此在煤矿机械设计中应将人作为设计核心，并且构建出以“人机环境”为一体的综合系统，通过系统的最优选择和最优设计手段，从而实现其与机器设备相适应，同时要合理分配功能，让操作人员在舒适、合理的作业环境中开展工作。人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用主要有以下几个方面：
(1)人体数据在机械设计中的具体应用
煤矿的工作环境十分困难和特殊，因此如何根据人们的生理和心理特点来设计这种机器是很有必要的。我们希望技术人员在操作过程中能有一个舒适、安全的工作环境，能够提高生产效率，这就要求设计人员在产品设计中掌握机械使用和人体尺寸范围的各个部分，将人体测量数据输入机器。在计数过程中，要控制设备的主要操作位置。机器的运动和控制由人控制，以符合人的操作习惯，从而保证操作者在操作过程中感到舒适和有效。另外，在设计过程中，应结合操作人员的操作强度，将数据控制在方便操作的范围内。如果能够达到上述要求，那么人机环境的三体效果就能达到最佳阶段。
(2)人性化的设计理念
本文根据人机正常工作的情况，定义了操作的概念。人机界面是工人与机器之间交换数据和信息的媒介。它是煤矿开采过程中人与设备之间的通信渠道，需要大量的设备和仪器。整个工作过程都很混乱。如果初学者看到这些界面，他会眼花缭乱，操作会非常复杂，很容易给初学者造成一种非常不耐烦和粗糙的感觉，在这种大型设备运行的前提下，存在许多安全问题。我们想要的人机界面是简单，美观，安全和高效。设备必须易于操作，使初学者能够快速进入角色，并且在操作中有安全感，更应具有心理指导的功能，使操作者在工作中能够充满积极的态度，从而提高工作效率。整个操作面板是人机交流的主渠道。在面板上，人类可以执行煤矿的主要操作。操作位置和倾斜角度必须达到正常人体数据。当显示控制装置或操作界面的大小和位置时，应能适应枕头的整体舒适性，使操作者在操作过程中能够获得正确、高效、方便的工作环境。根据图2我们可以了解到图片当中都是一些大型的设备，并没有操作者在其中，所以新型的设备对于操作者来说是非常安全的，操作者不必去非常复杂的环境当中去监视整体的运行过程，操作者只需要在界面上简单了解这些设备的导出数据，来判断整体设备以及系统是否正常运行即可。
(3)降低煤矿机械作业过程中产生的噪声
煤矿机械作业是一个多噪声产业，这种噪声不是存在于一个环节，而是存在于各个生产环节，对人的危害很大。煤矿生产设备噪声源多，体积大。这种噪音会让人长时间失聪。这种噪声已经严重影响了技术人员的正常工作，也会导致人们的睡眠质量下降，严重时会引起各种疾病的发生；如果音量过大，技术人员不能集中精力工作，这就会导致一系列工作失误。对于高强度的重型工作，如果原因是噪音，后果是无法想象的。不仅如此，由于噪音会使仪器和设备不能正常工作，导致仪器读数不准确，甚至可能是金属材料因声音疲劳而损坏。因此，设计人员在设计煤矿机械设备时应考虑噪声因素，以减少噪声对设备的影响。例如对煤矿通风机和最大局部通风机的噪声急性控制，我们可以从风机的选型、空气动力学设计和机械设计中降低这些部件的噪声，以保证低噪声风机的工作或大小风机的设计原则，前提是不影响技术经济指标，才能达到降噪的效果。
(4)机械造型美在煤矿机械设计中的应用
我们都知道，煤矿井下颜色单一，长时间在这样的环境下工作势必还会产生单调感和压抑感，这会影响到工人的情绪，进而影响到生产效率。因此，在煤矿机械设计中运用色彩设计，改善井下煤矿的视觉环境。在煤矿机械设计中应选择比较明快颜色，如淡蓝、淡绿或黄黑相间等，根据井下工作环境的实际情况选择具有刺激、活跃的鲜明色彩，使工作人员容易辨认。
3.结论
现代机械工程总是以设计理念为基础将人机工程所涉及到的理念考虑进去，这样所设计出的设备就能够达到人性化的设计。选用阻尼性较好的材料来设计消声装置。根据材料的不同来确定消声装置的属性，并且从噪音的声波当中可以判断整体的机械装置振动的频率，根据机械振动的频率来确立消声装置的工作强度。所以科技的发展对煤矿企业来说也是非常重要的，让人和科学进行有机的结合，对煤矿企业的发展具有非常大的推动力，如今的人们已经达到了高科技的水平，从而人机工程学在机械设计当中能够完美的应用也不是一个难题。
参考文献
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作者:郭俊杰 单位:同煤集团燕子山矿
