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安全人机工程在挖掘机驾驶室中的应用

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  【摘要】人机工程学是一门新兴学科,近年来,它在工程机械设计中占有重要地位。它是研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律,以优化人-机-环境系统的一门学科。具有涉及范围广、人性化的特点。在工程机械之一,挖掘机的驾驶室的设计上尤为明显。它的应用主要是减轻挖掘机及其工作环境产生的噪声、振动给操作人员,甚至整个工程带来的损失。在挖掘机外形设计和色彩设计上也发挥重要作用。
中国论文网 http://www.egsf.org/6/view-6058062.htm
  【关键字】人机工程;挖掘机驾驶室;应用
  前言
  二十一世纪是一个高科技的世纪,我们的时代无一不是伴随着新的科学技术的问世和发展。近年来,人机工程学作为一个新兴的学科越来越受到理论和实务界的重视,它是一门综合的学科,是生物学与工程学的完美结合,它是研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律,以优化人-机-环境系统的一门学科。
  1、人机工程学在工程机械中的应用
  随着现代工程机械种类的增多,尤其是施工机械,其用途范围增大工作环境日趋复杂,施工效率提高,工程机械操作者的工作越来越繁重。因此改善工程机械操作者劳动条件,构建安全、健康、舒适和高效的操作环境的要求越来越迫切,使得在工程机械设计中人机工程学的重要性更为突出。
  工程机械种类很多,其功能、用途、使用条件各不相同,对其性能指标、结构参数、人机关系匹配等方面的具体要求,可能差别很大,但各种工程机械所面临的人机工程问题,在很大程度上却存有共同的内容。因此,本文对人机工程学理论在工程机械设计中、挖掘机驾驶室中的应用进行探讨。
  1.1人体外在形体与机械相似处
  根据人机工程学原理,要求设计人员在进行机械产品设计时就充分考虑机械的频率幅度和人体外在形体特征关系和相似性,比如人体身高、臂长、腿长等指标与机械操作指标的比较,通过比较得出机械设计的结论和设计方法。为了设计出符合人的生理和心理特点的工程机械产品,使操作者工作时处于舒适的状态和宜人的环境之中,以达到能量消耗最少、疲劳程度最低和工作效率最高的目标。我们在引进国外先进的工程机械技术,研制开发新产品时应考虑到机械设计与人体外形特征的关系,这样才能生产出更加科学的机械。
  1.2机械操作合理化
  工程机械适用的核心问题就是操作是否顺利、舒适。无论是手动还是脚动操作设备,其动作都必须由人施加适当的力和运动才能实现。工程机械操纵性的好坏,关键是操作设备设计。因此,操作设备的设计要符合人机工程学原理,即操纵装置的形状、大小、位置、运动状态和操纵力等,都要适合人体结构特征。操作应考虑符合人们的需要和实际需求设计在人操作最方便、反应最灵活的空间范围之内,这样能最大限度地提高机械的工作效率。
  还有工程机械设计中要充分考虑操作人员的安全,其结构必须符合安全设计原则。如设计防翻滚?;ぷ爸煤头缆湮锉;ぷ爸?,完善制动系统,设置各种安全报警和自动监控装置,使用安全玻璃,设置紧急逃生出口,设置安全标志和警示等。
  2、人机工程学在挖掘机驾驶室中的应用
  挖掘机,是常用的施工机械。是用铲斗挖掘高于或低于表面的物料,并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看,挖掘机的发展相对较快,挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。挖掘机最重要的三个参数:操作重量(质量),发动机功率和铲斗。挖掘机主要应用在房屋建设、道路改造、机场水利设施建设等,应用十分广泛,挖掘机是所有机械设备中和人机工程联系最紧密的,最能体现人机工程技术在实践中的应用。尤其是驾驶室的设计尤为如此。挖掘机的驾驶室采用全视野的前窗、大的后窗及侧窗,改善操作者的视野和操作条件,根据人机工程学研究资料,头部转动时,其转动中心在左右眼连线中垂线的后方98.6mm处。左右两眼有效瞳孔距为65mm,因此在设计时应该考虑人的眼睛和视野,作出适合人体最适宜视野的设施。同时,可以在驾驶室安装顶灯,这样在夜间照亮周围环境提高操作的安全性。近年来挖掘机驾驶室的设计在改善操作者的视野和操作条件上作了不懈的努力,取得了令人满意的效果。
  挖掘机和其他工程机械设备一样,都会或多或少地产生噪声和振动。操作者会受到不同强度的全身振动,还会近距离地感受噪声,长时间承受这种振动和噪声会使操作者引起心烦、焦躁和腰酸背痛等症状,这是一种典型的声音污染,可以既损害操作者的健康,又降低作业效率。因此驾驶室的座椅应当引起相关人员的重视,
  挖掘机的噪音解决办法是噪声转播途径上控制。采用吸声材料和吸声结构,或者利用隔声板、隔声罩和消声器等材料或装置隔离噪声传播的通路,在驾驶室设置合适的阻隔声音的配件?;挂璺ń档驮肷捶⒊龅脑肷?。主要应当降低进排气噪声,风扇噪声,发动机燃烧与振动所产生的噪声。
  总之,设计人员要选用合适的减振材料,采用隔振性能好的支撑系统,如设置弹性悬挂加减振器,组成隔振减震系统,尽量减少噪音对操作人员的损害。
  挖掘机驾驶室和其他工程机械一样,都处在恶劣的工作环境下,因此一些污浊的空气都会污染工程机械驾驶室内的空气质量,造成的后果是干扰操作者的注意力和反应能力,影响操作者的正常操作。因此,设计人员在进行设计时应该配装带冷暖空调的全密封“安全环保型”驾驶室。根据人的生理结构设计可全方位调节的宽大座椅,要求座椅能根据人的不同身材可调整不同的角度,设计防振装置减轻对人脊柱的冲击负荷,同时又能使上体自由运动,以保持操纵者有最适宜的操作姿势。设计原理可以参考电脑椅的设计,要最大限度地?;げ僮髡叩慕】?。
  最后,在挖掘机驾驶室的外形设计上也要符合人机工程学的要求,进行挖掘机外观设计,包括外形和色彩。在外形上,要使挖掘机简明大方,布置合理,不留繁琐,独树一帜,简便易行,便于识别。现代的挖掘机的外形向曲线形体发展,和人体形体学相近,这样能减少震动和压力,体现了方便快捷、安全舒适的特点,能起到意想不到效果。这样是为了充分体现挖掘机能的先进性和科学性,使挖掘机成为艺术与技术的完美结合,寓美于机械中。在未来一段时期,人机工程会应用在更广泛的地方,发挥更大的作用。

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