试论人机工程在煤矿机械设计中的应用

张广跃 张荣坤

摘要：我国煤矿资源丰富，在煤矿资源开采中应用的矿山机械产品较多。各类矿山机械操作复杂程度较高，震动性、噪声与冲击力较大，属于重型机械机器。相关操作人员长期处于此类恶劣环境中展开生产操作，将会在工作情绪方面产生疲惫以及烦躁心理，对机器灵活操作会产生诸多负面影响，将会对煤矿整体生产操作效率产生较大负面影响。在目前社会发展新时期，人们对现代化煤矿机械设计提出的要求在不断提升，目前在工作实践中要注重做好人机工程应用，对煤矿机械高效化应用提供保障。

关键词：人机工程;煤矿机械设计;应用研究

引言

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。

一、人机工程对煤矿生产的重要性

现阶段煤矿生产系统应用以及生产方式实践中复杂程度较高，近年来随着我国煤炭行业机械化发展进程加快，自动化趋势逐步推进，煤矿机械应用覆盖范围较广。近年来随着煤矿机械应用普及度扩大，各类机械故障发生較多，矿井下设备应用以及生产人员面对着噪声、粉尘、潮湿的环境，对井下人员与设备安全具有较大威胁，导致井下人员整体精神状态变差，这样将会导致操作故障问题发生，对井下生产作业稳定性具有较大威胁。随着煤矿开采难度逐步提升，煤矿采掘机械化程度不断提升，多类煤矿应用设备质量、体积、功率等方面不断增大，设备造型、结构、操作复杂性提升，对操作技术人员个人技术能力具有较高要求。现阶段要想全面实现煤矿安全稳定生产，要注重做好机械设备优化设计，全面强化煤矿机械设备人机工程应用效率，促使更多大型机械设备应用难度不断优化，降低事故发生概率。所以现阶段将人机工程应用到煤矿机械设备中，在机械设备设计中遵循以人为本基本原则，保障机械操作过程能有效适应技术人员操作习惯与生理特征，提高操作成效、扩大生产效益。

二、人机工程在煤矿机械设计中的应用

（一）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。

（二）控制煤矿井下的噪声分贝

与社会上的其他领域行业相比，煤矿行业在生产、开采的过程中一直以来，都存在着噪音问题，这也是比较严重的问题。在煤矿井下，噪音主要来源于煤矿的机械设备，比如说压缩机、发电机、通风机等等。根据国内外煤矿学术领域的相关研究分析，在煤矿井下进行开采施工工作的过程中，开采煤矿的机器、液压泵等等这些设备发出的声音在90dB左右，有时候比90dB还要高，在煤矿开采施工的过程中，一些类似的机器有时候会发出100dB以上的噪音。众所周知，在矿井下这样的密闭空间内，噪音过大本身就会导致施工人员的耳膜受不了，长此以往也会有耳朵上的疾病出现，噪音分贝持续过高也会威胁工人的生命安全，所以说，必须要找到有效的方式来控制矿井下的噪音分贝。在煤矿机械设计中融入人机工程，一个重要的环节，就是针对矿井下的噪音，实际上设计者应当在设计的过程中遵循空气动力学的理论思想，强化对矿井下的噪音控制，通过这种方式有效减少甚至是消除矿井下的机械噪音。针对这部分的完善环节中，设计者必须要能够懂得借助一些，震动性能较低的煤矿机械设备，只有这样才能更好的实现动力平衡，有效的降低、消除矿井下的噪音，为工人提供一个良好的工作环境。

（三）人性化的设计理念

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。

（四）实时采集人机数据

煤矿机械设备在运行中的数据实时传递是人机工程设计和操作人员安全、稳定操作的重要因素，因此在机械设备运用人机工程学的同时，需要针对各类人机产品，在设计时应该全面考虑到产品数据的实时传递对操作人员的影响，另外人机工程在数据采集和传输的过程中也需要以人为本，考虑到操作人员的操作习惯和操作舒适度，从而提高操作效率。例如，在煤矿机械设备装载机或者铲煤机的人机工程设计中，设计人员需要确保各操作元件之间的距离，如采煤机或者铲煤机的刹车和油门的脚踏位置，不仅需要进行一定的间隔，而且还需要切实考虑到驾驶人员在驾驶室的活动不会影响刹车和油门的功能，以符合人们身体和生理习性的方法布置操控元件和仪表仪盘等等，从而使机械设备更具操作性，降低机械设备的故障率。

（五）外观造型美观实用

煤矿机械一般体积庞大，结构复杂，而且色彩比较单一、生硬，人在长时间使用过程中容易感到疲劳，降低了工作效率。为了改变这一现状，应从研究煤矿机械的使用对象和环境入手，根据人的心理、生理、安全、工效以及健康等因素保证设计的产品的适用性。从色彩心理学的原理上来说，煤矿机械应采用纯度较低的颜色，比如淡蓝色，银灰色，米色等，给人一种清新可靠、亲切之感，同时有助于松弛神经、放松眼睛。经常工作的地方，宜采用浅色系，以消除人的压抑感和沉闷感，显示操作部分则应用带有识别性和亲切感的醒目色。两种以上的颜色搭配的设计中，遵循上明下暗，上轻下重的处理原则，从而增加产品的安全感。细节处理上配以明快的色彩、表面质感及有效的肌理增添活力，在危险处用安全的色彩加以警示等。最后用中性色作为过渡色，达到色彩的和谐统一。

结束语

总而言之，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。

参考文献

[1]张驰.人机工程在煤矿机械设计中的应用探讨[J].2021（2018-11）：163-163.

[2]王旭.人机工程学在机械设计中的应用[J].机械管理开发，2019，34（3）：2.