林琳

摘 要：當(dāng)前我國在起重機機械設(shè)計方面的成熟度比較高，包括結(jié)構(gòu)與操作系統(tǒng)等方面的設(shè)計均取得了顯著的發(fā)展成果，但在起重機械的實際使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)其工作效率并未有效達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，尤其是由部分操作起重機械的工作人員表示在操作過程中會感覺到不舒服。而導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)的根本原因在于設(shè)計起重機械的過程當(dāng)中并未與人因工程學(xué)相結(jié)合，因此本文通過簡單介紹人因工程學(xué)的內(nèi)容，著重圍繞人因工程學(xué)在起重機械設(shè)計當(dāng)中的實際運用進(jìn)行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞：人因工程學(xué)；起重機機械設(shè)計；運用分析

引言

起重機械廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、航空航天、能源建設(shè)（火力、水力、風(fēng)電、核電）等國計民生各個部門，是進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)和物資流通不可或缺的關(guān)鍵工藝設(shè)備和重要裝備。起重機械屬國家明文規(guī)定的特種設(shè)備（具有高能量積聚和高危險性作業(yè)特點），其作業(yè)本身就具有突發(fā)性、集中性、嚴(yán)重性、全面性等特點，并逐漸呈現(xiàn)出大型化、集中化、群體化、惡性化等趨勢。因此，在進(jìn)行起重機械設(shè)計中應(yīng)該結(jié)合人因工程學(xué)，規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計中的缺陷，使得其中機械設(shè)計更合理化和科學(xué)化。

1人因工程學(xué)基本概念

人因工程學(xué)是一項考慮人類身體特性的研究，其宗旨是通過對人類身體特性的深入研究，使人與機器以及工作條件達(dá)到和諧與統(tǒng)一。人因工程學(xué)的應(yīng)用，在根本上改變了傳統(tǒng)的人與機器相分離的觀點，強調(diào)了整體的重要性，視人與機器為一個整體，將符合人體條件的機械設(shè)計進(jìn)行了融合，使人類的工作更舒適。在進(jìn)行人因工程學(xué)的全面運用時，要涉獵廣泛的學(xué)科，例如工程學(xué)、機械學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等。只有強大的理論知識作為后備基礎(chǔ)，才能在最大程度上發(fā)揮人因工程學(xué)的優(yōu)勢，使人與機器達(dá)到真正的和諧統(tǒng)一，不斷提高人機系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全高效性。

2人因工程學(xué)在起重機械設(shè)計中運用分析

2.1對駕駛操作室的設(shè)計

在駕駛操作員對機械設(shè)備進(jìn)行操作時，最為舒適的姿勢就是坐姿。在一般的駕駛室的設(shè)計中，通常會對司機座椅和安全裝置、操控裝置以及其他的相關(guān)附件進(jìn)行設(shè)計。但是在起重機械的操作中，其操作者的坐姿與普通操作員有所不同，為了方便駕駛員對起重機械周邊情況有全方位的了解，一般其駕駛室位置都設(shè)置的比較高，這就使得駕駛員的前方要盡量少配置裝置設(shè)施。在操作者進(jìn)行操作中，主要利用居于操作桿兩側(cè)的操作桿來進(jìn)行起重機械的操作，所以，在運用人因工程學(xué)來進(jìn)行駕駛操作室的設(shè)計時，不必過多考慮其膝蓋和腳步等的容納空間，只重點針對座椅以及操作裝置的布置進(jìn)行考慮即可。例如，以通用橋式起重機司機操作室為例，其操作控制器的頁面設(shè)置如圖1所示，在進(jìn)行操縱桿的布置時，結(jié)合人因工程學(xué)，要對人體的手臂伸長范圍進(jìn)行充分考慮。根據(jù)據(jù)相關(guān)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(nèi)司機在進(jìn)行起重機械作業(yè)時必須施加一定的力，才保障操作具有較高的精確度，因此建議在設(shè)置操縱桿時，保障半徑在394mm左右最為合適。

2.2對起重機械爬梯的設(shè)計

在進(jìn)行起重機械的爬梯設(shè)計中，更尤為體現(xiàn)出了人因工程學(xué)的優(yōu)越性。運用人因工程學(xué)對起重機械中爬梯的寬度、角度、梯階間距以及兩側(cè)扶手寬度和材料選擇等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使得人們能夠更加靈活方便的使用爬梯。一般起重機械的爬梯分為直立爬梯和斜梯兩種。斜梯的設(shè)置角度在75°以內(nèi)，一般超過斜梯設(shè)置角度的梯子我們稱之為直立梯。由人因工程學(xué)的研究可知，在我國的人均平均尺寸的分析在，爬梯的角度在65°到75°之間，攀爬者的攀爬不便感覺最為強烈，因為此角度使得攀爬者在攀爬過程中經(jīng)常小腿和膝蓋部位與梯階發(fā)生碰撞，所以在進(jìn)行爬梯設(shè)計時，應(yīng)避開此角度。此外，還應(yīng)該根據(jù)實際情況對爬梯進(jìn)行比較有針對性的改變與調(diào)整設(shè)計，例如，在進(jìn)行大型起重機的爬梯設(shè)計時，由于起重機的體積龐大，其空間往往比較充足，所以爬梯可以進(jìn)行適當(dāng)角度的調(diào)小，并將其結(jié)構(gòu)設(shè)計為樓房樓梯的類似結(jié)構(gòu)，這樣可以在很大程度上降低攀爬者的疲勞感。特別是在進(jìn)行梯階間距的設(shè)計時，要對人體的抬腿高度進(jìn)行充分的考慮，在人因工程學(xué)的研究下，一般采取270mm到300mm之間；在進(jìn)行小型的起重機械設(shè)計時，由于其空間范圍比較狹小，結(jié)合人因工程學(xué)一般采用適當(dāng)縮小樓體間距的方法，對爬梯的梯階距離設(shè)計為150mm以上。

2.3便攜式操控裝置設(shè)計

列舉遙控器在設(shè)計中人因工程學(xué)的應(yīng)用為實例，對其進(jìn)行分析。在便攜式的遙控裝置的設(shè)計中，由人因工程學(xué)的分析可以得知操作者一般使用四指相握并使用拇指操作的方式進(jìn)行操作，因此在設(shè)計中對便攜式操控裝置的外形可以采用長方體，并將其前端設(shè)置為寬于后端，以此來方便操作者的使用。人手握持，而由于設(shè)計遙控器的前方略寬，因此可以將各種功能按鍵設(shè)置在遙控器前方處，而為進(jìn)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(jìn)行過渡。通過該種設(shè)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(shè)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。

2.4起重機械走臺設(shè)計

對于擁有走臺的起重機械而言，在這一方面的設(shè)計當(dāng)中同樣需要充分運用人因工程學(xué)。一般情況下工作人員會使用站、蹲和跪姿進(jìn)行起重機械的動態(tài)操作，因此在空間設(shè)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(jìn)行充分考量。在一般情況下，人們的坐蹲姿勢所需要的空間大于跪姿所需要的空間，所以在進(jìn)行空間設(shè)計時，應(yīng)該采用在不超過走臺寬度，且不大于1000mm的條件下，對空間尺寸進(jìn)行盡可能的擴大。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)。

3結(jié)束語

總之，人因工程學(xué)使得機械與人體進(jìn)行了完美的結(jié)合，在起重機械設(shè)計中具有重要作用。在我國實現(xiàn)“制造強國”重要目標(biāo)的過程當(dāng)中，起重機械設(shè)計也需要積極同時代發(fā)展需要相結(jié)合。而其中最為關(guān)鍵的一步便是需要將人因工程學(xué)的知識內(nèi)容運用在起重機械當(dāng)中，使得人與機械能夠達(dá)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(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，工作人員還需要積極與使用者的身體尺寸等進(jìn)行充分結(jié)合，從而有效使得起重機械能夠更加方便好用，真正達(dá)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。

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