人机工程在煤矿机械设计中的应用

人机工程在煤矿机械设计中的应用

梁鹤

华电郑州机械设计研究院有限公司 , 河南 郑州 450000

摘要：我国具有丰富的煤炭储量，在社会发展过程中对于煤炭资源的需求量较大。在当前煤矿开采作业过程中，使用的机械设备种类较多，多以重型设备为主，操作相对复杂，运行过程中噪声和振动较大，这不仅会影响到操作人员的情绪和健康，而且还不利于生产效率的提高。随着科学技术的发展，在当前煤矿机械设计过程中更重视人性化理念的应用，针对于设计过程中各个细节处都重视人机工程的应用，从而使操作人员获得良好的视觉享受和心理的舒适性，降低其操作的负担，有利于提高生产效率，降低生产事故发生的几率。

关键词：人机工程；煤矿机械设计；应用

导言：

我国的矿产资源十分丰富，是世界上有名的煤炭大国，与之相应的矿山机械产品也十分多样。同时，煤矿机械作为一项操作复杂，具备较强震动、噪音和冲击等多种因素影响的重型机械机器，如果工作人员长期在此种恶劣的环境下展开工作，必然会出现工作情绪上的疲惫和烦躁，这对于灵活操纵机器将产生十分不利的影响，进而大大影响和制约着我国煤矿工作生产效率。在当前社会不断发展的背景中，人们对于现代煤矿机械设计的要求也在逐渐提升，所以在实际工作中加强对人机工程的应用也将是一项十分必要的工作。

1 人机工程的相关概念

1.1 人机工程的工作原理

人机工程是一项十分复杂的技术项目，需要在设计中以人为本。尤其在煤矿机械设计当中，人的变量是所有设计最为重要的环节，需要通过人机互动的形式进行系统设计和优化。因此，人机工程的设计中就是需要将人的因素作为设计的中心环节。当前，人机工程主要是工程项目的设计工作、管理工作以及分析工作。而在煤矿机械的设计中，需要通过人机工程的相关理念进行设计完善。在人机工程的理念中包含了很多科学领域的知识，例如人机交互、环境学、技术工程学等众多知识。在设计过程中需要最大限度地实现操作者和设计机械之间的和谐性。保证人机之间能够达到技术的最佳水平。

1.2 人机工程对于煤矿机械设计的重要意义

在我国的资源领域当中，石油资源相对匮乏，而煤炭资源则更为丰富，在我国存在着很多的煤矿开采企业，因此对于煤矿开采机械的需求量也十分巨大。但是在实际的应用中，很多煤矿机械都存在着一定的弊端，例如噪音污染大、振动干扰高、油污情况严重等。这些问题对于煤矿开采工人会造成严重的后果，对工人的身心健康有着较高的伤害。因此需要通过人机工程的相关内容进行有效的改进。通过人体科学、环境因素以及其他条件，进行综合性考虑分析，有效的改进煤矿机械的设计成果，将人、机械以及环境进行有效的结合。

2 人机工程在煤矿机械设计中的应用分析

2.1 强化设计的人性化

在煤矿机械设计中，优化人机界面是最难实现的一个环节。人机界面其是实现人与机器之间的信息交流和传递，因此要具体设计要确保简洁明了，以此来降低对操作人员的技术要求，减少高强度劳动过程中出现误操作的可能性。相较于传统的手动操作方式，通过对人机界面进行优化，往往只需要几个简单的按健即可实现相应的操作，能够有效的提高操作的便捷性和机械的工作效率。在人性化设计过程中，结合人体工程学功能学部门的内容进行设计，实现人机数据的互动。在设计过程中，要求操纵结构运动方向要与人的一般行为规范相符，有效的提升操作的便捷性和舒适性，同时降低操作过程中的疲劳度，可以有效的降低安全事故发生的可能性。在煤矿机械设计过程中，由于一直以来煤矿机械设备都给人以形体大、生硬、复杂等印象，因此在设计时也易忽略煤矿机械的造型美观性，往往会侧重于机械设备的实用性。基于人机关系的视角进行分析，在煤矿特殊环境下，机械操作人员长期处于枯燥的劳动中，一直以不具备友好特征的设备打交道，不仅会对心情带来影响，还易引发安全生产事故。在针对机械设备设计时，重视机械造型的美观性和舒适性，在设计过程中体现出良好的人机关系，能够提升操作人员的幸福感，进一步促进工作效率的提升，使操作者获得良好的操作体验。

2.2 选择机械设备“安全色”

机械设备的“安全色”是人机工程学中心理学方面的内容，其主要是指在一个相对稳定的环境当中，安全色可以给人一种视觉语言，这种视觉语言既是一种警戒也是一种安全信号的传递。煤矿作为一个生产环节十分特殊的行业，其周边的环境大多数是灰褐色以及黑色的沉积岩，长期处于这样的环境中人类会受到影响变得压抑，而如果能够通过设备来改善井下的视觉环境，帮助工人保持一个较为长期的工作热情以及饱满的精神状态，从而可以为提升工作效率以及降低安全事故发生率奠定基础。

2.3 煤矿机械噪声控制设计

煤矿工作环境的特殊性，而且作为机械设备密集型产业，机械化程度较高，且在井下进行操作，这也使煤矿企业在实际生产作业过程中噪声存在于各个生产环节中，而且煤矿机械设备数量较多，这也导致噪声源较多，噪声能够达到较高的级别，无论是对于作业人员还是对机械设备的正常运转都会带来较大的影响。并且也不利于生产活动的有序开展。据相关数据统计，在煤矿井下作业的同时，采煤机和掘进机通常的噪音为90dB左右，而锚杆机甚至超过100dB，这种形式的噪音必然会对井下作业人员及机械操作人员产生了一定的影响，不仅危害人体健康，而且严重影响了操作人员对机械设备的操控能力。因此在运用人机工程对井下噪音进行控制时，需要对煤矿机械设备采用以空气动力学、声学等多种学科知识，降低设备运行时的噪音，或者将高噪音、高震动的机械设备进行升级和改造，以降低井下的噪音，从而提高井下设备操作的安全性和稳定性，降低机械设备操作故障。

2.4 人机数据关系处理

人机数据关系的处理是建立在人机测量之上，实现人机工程应用于煤炭设备设计的关键环节。其主要包括尺度测量、体积测量、肌肉疲劳程度测量以及力量测量和动态测量等等。包括装载机的油门踏板的位置以及驾驶座的前后可移动距离，这些部分的设计看似简单，但是对于不同的驾驶者与操作者其却具有决定性的影响，如果能够处理好这些关系，不但能够让使用者得心应手，更是在根本上杜绝了安全隐患，提升了人机工程学在设计中应用的价值。

3 结论

综上所述，在全新的时代发展下，我们需要相应新的设计方式和理念对世界进行感知，设计出符合人机工程的人性化设计才是当前最为重要的发展方向。所以在今后的实际工作中，我们更要加强对人机工程的研究和探索，确保其在煤矿机械设计工作中得到更充分的应用，进一步推动我国煤炭行业整体发展。

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