人因工程學在起重機械設計的應用

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1人因工程學的簡要概述

人因工程學顧名思義，是一項力求通過對人類特性進行深入研究，以達到人與機器以及工作條件等實現(xiàn)和諧統(tǒng)一的科學。人因工程學徹底改變了以往將人和機器分離的觀點，指出應當從整體角度出發(fā)，將人與機器視作一個完整的整體，并對最符合人體條件的機械設計等進行了詳細說明。人因工程學涉及眾多學科知識，包括生理學、心理學、工程學等等，而通過深入研究人因工程學并積極將其運用在機械設計當中，對于實現(xiàn)人與機器的和諧統(tǒng)一，保障和提升人機系統(tǒng)的安全性高效性與經(jīng)濟性[1]。

2人因工程學在起重機械設計中的實際運用

2.1爬梯設計

在進行起重機械中爬梯的設計當中，需要充分利用人因工程學完成對包括爬梯角度、寬度、間距，兩側扶手直徑以及材料等方面實現(xiàn)優(yōu)化設計，從而使得爬梯能夠更加方便使用者進行靈活使用。在起重機械當中主要有直立梯以及斜梯這兩種爬梯。其中設置角度在75°以內的爬梯為斜梯，而角度超過這一數(shù)值的爬梯則為直立梯。而根據(jù)我國國人的平均人體尺寸我們可以得知，當爬梯的角度處于65°到75°之間，使用者的攀爬不便感最為強烈。在這一角度之間，使用者在攀爬過程當中其膝蓋以及小腿部位經(jīng)常容易與梯級發(fā)生碰撞，因此設計爬梯時應當注意避開這一角度設計范圍。另外，結合實際情況也可以對爬梯進行有針對性地調整設計，譬如說對于大型起重機械而言，鑒于其體積龐大往往會有充足的空間，因此在爬梯設計時可以適當調小角度并將其設計成類似于樓房樓梯的樣式，從而有效減輕使用者的攀爬疲勞感。而在梯級間距的設計過程當中，需要充分與人抬腿高度相結合，因此一般情況下梯級間距在270mm到300mm之間最符合人體情況。但對于小型起重機械等而言，因其空間比較狹小，因此可以在這一基礎之上適當縮小樓體間距，但應當保持在150mm以上，否則也將在一定程度上增加使用者攀爬的疲勞感[2]。

2.2司機室設計

在進行司機室的設計當中，對于使用者而言最為舒適的操作姿勢便是坐姿。因此在司機室當中通常會設計司機座椅、操控與安全裝置以及相關附屬設施等，但起重機械操作者在司機室當中的坐姿不同于普通情況下的人體坐姿，由于司機室的安裝位置比較高，方便司機能夠全方位地了解吊重情況，因此通常情況下司機前方鮮少會有裝置設置，操作者主要通過身體左右兩側的操控桿完成起重機械作業(yè)，因此在進行司機室設計過程當中不必對膝蓋、腳步的容納空間給予過多考慮，只需對司機座椅以及布置操控裝置進行著重考量即可。以設計布置操縱桿為例，在人因工程學的運用之下，需要在設計過程中對人體手伸范圍給予充分考慮。根據(jù)相關研究顯示，司機工作區(qū)域一般是以其肩部為圓心以手臂為半徑的扇形區(qū)域，因此在這一區(qū)域內司機在進行起重機械作業(yè)時必須施加一定的力，才能保障操作具有較高的精確度，因此建議在設置操縱桿時，保障半徑在394mm左右最為合適。

2.3便攜式操控裝置設計

以遙控器為例，在便攜式操控裝置的設計過程中，考慮到使用者一般習慣使用四指握持拇指的方式操控裝置，因此在設計便攜式操控裝置外形的過程當中，可將其大致設計成長方體的外形，并將遙控器設計成前端適當寬于后端的梯形外形，方便使用者，人手握持，而由于設計遙控器的前方略寬，因此可以將各種功能按鍵設置在遙控器前方處，而為進一步方便使用者使用，并有效降低其對人體的危害度，在尖角部分可以選擇使用圓弧的方式進行過渡。通過該種設計能夠在保障遙控器能夠擁有各項基本功能以及操作功能的同時，更加方便使用者持握遙控器同時使用圓弧設計完成尖角部分的過渡也能夠有效提升遙控器的視覺美感。而根據(jù)國人的平均人體尺寸數(shù)據(jù)，便攜式操控裝置在150mm到200mm之間其長度最符合人體尺寸，其寬度和厚度分別在500mm到600mm以及400mm到500mm之間最為適宜[2]。

2.4起重機械走臺設計

對于擁有走臺的起重機械而言，在這一方面的設計當中同樣需要充分運用人因工程學。一般情況下工作人員會使用站、蹲和跪姿進行起重機械的動態(tài)操作，因此在空間設計過程中需要重點對蹲和跪姿這兩種對于空間尺寸要求較高的姿勢進行充分考量。而通常情況下，人體在蹲坐時需要的空間明顯要多于跪姿所需空間，因此在空間設計時應當在保證不超過走臺寬度不得大于1000mm的限制條件下，盡可能擴大空間尺寸，方便操作人員身著較厚的御寒衣物以及攜帶工具儀器的情況下仍然可以靈活作業(yè)。

總而言之，在我國實現(xiàn)“制造強國”重要目標的過程當中，起重機械設計也需要積極同時展需要相結合。而其中最為關鍵的一步便是需要將人因工程學的知識內容運用在起重機械當中，使得人與機械能夠達到完美統(tǒng)一的境界。在對爬梯、司機室以及便攜式操控裝置和起重機械走臺等進行設計的過程當中，工作人員還需要積極與使用者的身體尺寸等進行充分結合，從而有效使得起重機械能夠更加方便好用，真正達到緩解使用者疲勞感使得工作效率能夠切實得到大幅提升。

作者:崔靖濤 單位:荊楚理工學院

參考文獻

[1]王松華.人因工程學在起重機械設計中的應用[D].天津：河北工業(yè)大學,2015.

[2]徐偉哲.基于人因工程學的起重機機械設計與仿真研究[D].西安：西安電子科技大學,2015.