人機(jī)工程的煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用

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摘要：結(jié)合礦山作業(yè)的實(shí)際工作環(huán)境，分析了人機(jī)工程的原理以及對(duì)煤礦生產(chǎn)的重要性，探討了人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望用人機(jī)工程的方法實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的人機(jī)一體化，使得設(shè)備操作更加便捷，有助于提高煤礦機(jī)械的工作效率和生產(chǎn)的安全性。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械;人機(jī)工程;生產(chǎn)安全

引言

煤炭行業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐行業(yè)，對(duì)于煤礦開采與生產(chǎn)來說，現(xiàn)階段我國已經(jīng)形成初步的機(jī)械化操作模式，煤礦機(jī)械種類繁多，操作模式眾多，而煤礦機(jī)械設(shè)備一般操作原理與操作過程較為復(fù)雜，加之井下環(huán)境惡劣，噪音、震動(dòng)、油污、粉塵等不僅干擾井下操作人員而且對(duì)煤礦機(jī)械也有著一定的影響，特別是對(duì)操作人員來說，長(zhǎng)期處于這種嘈雜、惡劣的工作環(huán)境，難免因緊張、疲憊而形成操作失誤，而產(chǎn)生機(jī)械故障的現(xiàn)象。而隨著我國機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)人機(jī)工程的要求增加，使煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)過程中加強(qiáng)對(duì)人機(jī)工程學(xué)的運(yùn)用，從而提高人員操作效率，減少因人員操作而造成的機(jī)械故障現(xiàn)象。

1人機(jī)工程的原理

人機(jī)工程，即按照以人為本的原則對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，從而方便操作人員的操作。人是人機(jī)工程中最為重要的參照部分，通過以人為本的思路構(gòu)造和設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備，統(tǒng)籌各個(gè)環(huán)節(jié)的工程活動(dòng)，對(duì)于煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)來說，人機(jī)工程融合了環(huán)境學(xué)、人機(jī)界面互動(dòng)、工程技術(shù)學(xué)以及機(jī)械造型美學(xué)等學(xué)科，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中，考慮操作人員與機(jī)械設(shè)備的適應(yīng)性，同時(shí)也考慮到人與機(jī)械設(shè)備完美匹配的技術(shù)化處理等等。煤礦機(jī)械操作中的人機(jī)界面可以看出，煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)過程十分復(fù)雜，包含了不同環(huán)節(jié)的各類操作流程，在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)初期，需要按照機(jī)械設(shè)備的用途以及需要完成的作業(yè)流程為主，而在人機(jī)工程設(shè)計(jì)的過程中，需要兼顧人員你操作的便捷性、科學(xué)性與精準(zhǔn)性，優(yōu)化人員操作方式來提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，同時(shí)還需要避免設(shè)計(jì)漏洞和缺陷，因此可以說，煤礦機(jī)械設(shè)備中人機(jī)工程的應(yīng)用是在符合機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)需求的同時(shí)，對(duì)人員操作安全性和穩(wěn)定性的一種兼顧[1]。

2人機(jī)工程對(duì)煤礦生產(chǎn)的重要性

煤礦生產(chǎn)的系統(tǒng)和生產(chǎn)方式極為復(fù)雜，隨著我國煤炭行業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化趨勢(shì)的不斷推進(jìn)以來，煤礦機(jī)械的使用率普遍提高，而伴隨著煤礦機(jī)械的普及，機(jī)械事故的發(fā)生也層出不窮，井下人和設(shè)備由于工作環(huán)境復(fù)雜，噪音、粉塵、潮濕、有害氣體等方面不斷侵蝕和威脅著井下人員和設(shè)備，使井下人員精神狀態(tài)不佳，進(jìn)而引起操作故障導(dǎo)致機(jī)械事故的發(fā)生，嚴(yán)重威脅著井下作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。隨著近年來煤礦開采難度的不斷增加，煤礦采掘機(jī)械化程度也不斷提高，煤礦機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量、體積以及功率等方面也不斷加大，造型、結(jié)構(gòu)、操控也更加復(fù)雜化，對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求也不斷提高，因此為了保障煤礦安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，需要從機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，提高煤礦機(jī)械設(shè)備的人機(jī)工程應(yīng)用率，使大型的機(jī)械設(shè)備能夠以宜人化的特點(diǎn)降低人員操作難度，從而降低機(jī)械設(shè)備故障的發(fā)生頻率，提高煤礦井下生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。因此，煤礦機(jī)械設(shè)備中對(duì)人機(jī)工程的應(yīng)用，一方面可以在機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方面遵循以人為本的原則，使機(jī)械操作過程更負(fù)荷人員操作習(xí)慣和生理特征，另一方面，在煤礦機(jī)械設(shè)備中運(yùn)用人機(jī)工程，一定程度上可以降低操作故障的發(fā)生率，提高煤礦安全生產(chǎn)效益。

3人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著我國煤炭產(chǎn)業(yè)開采難度的不斷增加，煤礦機(jī)械設(shè)備和煤礦操作人員的人機(jī)系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，隨著煤礦機(jī)械化的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)對(duì)人機(jī)工程的要求也越來越高，而提高人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用就需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

3.1優(yōu)化人機(jī)互動(dòng)界面

人機(jī)界面是煤礦機(jī)械設(shè)備在井下運(yùn)行過程中操作人員對(duì)設(shè)備的控制與人際交流平臺(tái)，操作人員可以通過人機(jī)界面掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況和下一步的操作計(jì)劃等等，通常情況下，操作人員需要通過人機(jī)界面來操控機(jī)械設(shè)備，因此，優(yōu)化人機(jī)互動(dòng)界面可以提高操作人員的操作感受，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的有效操作[2]。例如，在優(yōu)化人機(jī)互動(dòng)界面的設(shè)計(jì)中，針對(duì)操作人員面對(duì)復(fù)雜的機(jī)械化和流程化的數(shù)據(jù)時(shí)，難免產(chǎn)生疲勞等精神狀態(tài)，因此在人機(jī)互動(dòng)界面的設(shè)計(jì)中，可以通過色彩的調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)字體的搭配等方法，提高操作人員的精神狀態(tài)，從而提高機(jī)械設(shè)備的操作效率，避免機(jī)械故障的發(fā)生。

3.2控制井下生產(chǎn)噪音

煤礦產(chǎn)業(yè)是一個(gè)機(jī)械化程度較高、機(jī)械設(shè)備相對(duì)密集的產(chǎn)業(yè)，而且由于煤礦生產(chǎn)一般是井下操作為主，因此相對(duì)于其他行業(yè)來說，煤礦開采和生產(chǎn)過程中的噪音對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的影響較大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在煤礦井下作業(yè)的同時(shí)，采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)通常的噪音為90dB左右，而錨桿機(jī)甚至超過100dB，這種形式的噪音已經(jīng)對(duì)井下操作人員產(chǎn)生了一定影響，對(duì)井下機(jī)械操作人員也形成一定的影響，不僅危害人體健康，而且嚴(yán)重影響了操作人員對(duì)機(jī)械設(shè)備的操控能力。因此在運(yùn)用人機(jī)工程對(duì)井下噪音進(jìn)行控制時(shí)，需要對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備采用以空氣動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)，降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的噪音，或者將高噪音、高震動(dòng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和改造，以降低井下的噪音，從而提高井下設(shè)備操作的安全性和穩(wěn)定性，降低機(jī)械設(shè)備操作故障。

3.3實(shí)時(shí)采集人機(jī)數(shù)據(jù)

煤礦機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞是人機(jī)工程設(shè)計(jì)和操作人員安全、穩(wěn)定操作的重要因素，因此在機(jī)械設(shè)備運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的同時(shí)，需要針對(duì)各類人機(jī)產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該全面考慮到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞對(duì)操作人員的影響，另外人機(jī)工程在數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)倪^程中也需要以人文本，考慮到操作人員的操作習(xí)慣和操作舒適度，從而提高操作效率。例如，在煤礦機(jī)械設(shè)備裝載機(jī)或者鏟煤機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要確保各操作元件之間的距離，如采煤機(jī)或者鏟煤機(jī)的剎車和油門的腳踏位置，不僅需要進(jìn)行一定的間隔，而且還需要切實(shí)考慮到駕駛?cè)藛T在駕駛室的活動(dòng)不會(huì)影響剎車和油門的功能，以符合人們身體和生理習(xí)性的方法布置操控元件和儀表儀盤等等，從而使機(jī)械設(shè)備更具操作性，降低機(jī)械設(shè)備的故障率[3]。

3.4機(jī)械設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

由于煤礦井下作業(yè)過程中機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用率較高，而機(jī)械設(shè)備需要人員的規(guī)范操作，因此機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是滿足生產(chǎn)作業(yè)需求的同時(shí)以安全、穩(wěn)定、高效為目標(biāo)，這也是人機(jī)工程在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的主要作用之一，實(shí)現(xiàn)了煤礦機(jī)械設(shè)備操作的便捷性和實(shí)用性，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于操作人員肢體所處的位置也需要消除倒刺、銳角等等，確保工作人員位置的安全性，另外，在人機(jī)工程的運(yùn)用中，一方面要考慮操作環(huán)境對(duì)操作人員的影響，另一方面還需要根據(jù)人體的生理構(gòu)成進(jìn)行相關(guān)零部件的裝置，以方便操作的方式降低操作難度，減少機(jī)械故障的發(fā)生，提高煤礦生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

4結(jié)語

隨著煤礦機(jī)械化進(jìn)度的不斷加快，煤礦井下操作的機(jī)械化程度不斷提高，由于受到井下多方面的綜合環(huán)境影響，煤礦機(jī)械磨損、失效等現(xiàn)象頗為常見，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。而在當(dāng)前機(jī)械化發(fā)展階段，人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)備中的運(yùn)用，不僅可以通過人機(jī)工程的思路來改善操作環(huán)境和操作空間，提高操作安全性和規(guī)范性，一定程度上促進(jìn)了煤礦機(jī)械故障的降低。但是在當(dāng)前人機(jī)工程的運(yùn)用中，依然存在一定的缺陷和不足，有待我們繼續(xù)研究和改善。

參考文獻(xiàn)

[1]李洪剛.人機(jī)工程學(xué)在煤礦機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013（4）：60-61.

[2]李紅濤，張麟.人機(jī)工程在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].礦山機(jī)械，2013（5）：53.

[3]鄭杰.人機(jī)工程在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2017（4）：150-151.

作者:張青花 單位:太原理工大學(xué) 大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備制造有限公司