探析人因工程学在起重机械设计中的运用分析

林琳

摘 要：当前我国在起重机机械设计方面的成熟度比较高，包括结构与操作系统等方面的设计均取得了显著的发展成果，但在起重机械的实际使用过程中，人们发现其工作效率并未有效达到预期目标，尤其是由部分操作起重机械的工作人员表示在操作过程中会感觉到不舒服。而导致这一情况出现的根本原因在于设计起重机械的过程当中并未与人因工程学相结合，因此本文通过简单介绍人因工程学的内容，着重围绕人因工程学在起重机械设计当中的实际运用进行简要分析研究。

关键词：人因工程学；起重机机械设计；运用分析

引言

起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、航空航天、能源建设（火力、水力、風电、核电）等国计民生各个部门，是进行物质生产和物资流通不可或缺的关键工艺设备和重要装备。起重机械属国家明文规定的特种设备（具有高能量积聚和高危险性作业特点），其作业本身就具有突发性、集中性、严重性、全面性等特点，并逐渐呈现出大型化、集中化、群体化、恶性化等趋势。因此，在进行起重机械设计中应该结合人因工程学，规避传统设计中的缺陷，使得其中机械设计更合理化和科学化。

1人因工程学基本概念

人因工程学是一项考虑人类身体特性的研究，其宗旨是通过对人类身体特性的深入研究，使人与机器以及工作条件达到和谐与统一。人因工程学的应用，在根本上改变了传统的人与机器相分离的观点，强调了整体的重要性，视人与机器为一个整体，将符合人体条件的机械设计进行了融合，使人类的工作更舒适。在进行人因工程学的全面运用时，要涉猎广泛的学科，例如工程学、机械学、生理学和心理学等。只有强大的理论知识作为后备基础，才能在最大程度上发挥人因工程学的优势，使人与机器达到真正的和谐统一，不断提高人机系统的经济性和安全高效性。

2人因工程学在起重机械设计中运用分析

2.1对驾驶操作室的设计

在驾驶操作员对机械设备进行操作时，最为舒适的姿势就是坐姿。在一般的驾驶室的设计中，通常会对司机座椅和安全装置、操控装置以及其他的相关附件进行设计。但是在起重机械的操作中，其操作者的坐姿与普通操作员有所不同，为了方便驾驶员对起重机械周边情况有全方位的了解，一般其驾驶室位置都设置的比较高，这就使得驾驶员的前方要尽量少配置装置设施。在操作者进行操作中，主要利用居于操作杆两侧的操作杆来进行起重机械的操作，所以，在运用人因工程学来进行驾驶操作室的设计时，不必过多考虑其膝盖和脚步等的容纳空间，只重点针对座椅以及操作装置的布置进行考虑即可。例如，以通用桥式起重机司机操作室为例，其操作控制器的页面设置如图1所示，在进行操纵杆的布置时，结合人因工程学，要对人体的手臂伸长范围进行充分考虑。根据据相关研究显示，司机工作区域一般是以其肩部为圆心以手臂为半径的扇形区域，因此在这一区域内司机在进行起重机械作业时必须施加一定的力，才保障操作具有较高的精确度，因此建议在设置操纵杆时，保障半径在394mm左右最为合适。

2.2对起重机械爬梯的设计

在进行起重机械的爬梯设计中，更尤为体现出了人因工程学的优越性。运用人因工程学对起重机械中爬梯的宽度、角度、梯阶间距以及两侧扶手宽度和材料选择等方面进行优化设计，使得人们能够更加灵活方便的使用爬梯。一般起重机械的爬梯分为直立爬梯和斜梯两种。斜梯的设置角度在75°以内，一般超过斜梯设置角度的梯子我们称之为直立梯。由人因工程学的研究可知，在我国的人均平均尺寸的分析在，爬梯的角度在65°到75°之间，攀爬者的攀爬不便感觉最为强烈，因为此角度使得攀爬者在攀爬过程中经常小腿和膝盖部位与梯阶发生碰撞，所以在进行爬梯设计时，应避开此角度。此外，还应该根据实际情况对爬梯进行比较有针对性的改变与调整设计，例如，在进行大型起重机的爬梯设计时，由于起重机的体积庞大，其空间往往比较充足，所以爬梯可以进行适当角度的调小，并将其结构设计为楼房楼梯的类似结构，这样可以在很大程度上降低攀爬者的疲劳感。特别是在进行梯阶间距的设计时，要对人体的抬腿高度进行充分的考虑，在人因工程学的研究下，一般采取270mm到300mm之间；在进行小型的起重机械设计时，由于其空间范围比较狭小，结合人因工程学一般采用适当缩小楼体间距的方法，对爬梯的梯阶距离设计为150mm以上。

2.3便携式操控装置设计

列举遥控器在设计中人因工程学的应用为实例，对其进行分析。在便携式的遥控装置的设计中，由人因工程学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进行操作，因此在设计中对便携式操控装置的外形可以采用长方体，并将其前端设置为宽于后端，以此来方便操作者的使用。人手握持，而由于设计遥控器的前方略宽，因此可以将各种功能按键设置在遥控器前方处，而为进一步方便使用者使用，并有效降低其对人体的危害度，在尖角部分可以选择使用圆弧的方式进行过渡。通过该种设计能够在保障遥控器能够拥有各项基本功能以及操作功能的同时，更加方便使用者持握遥控器同时使用圆弧设计完成尖角部分的过渡也能够有效提升遥控器的视觉美感。而根据国人的平均人体尺寸数据，便携式操控装置在150mm到200mm之间其长度最符合人体尺寸，其宽度和厚度分别在500mm到600mm以及400mm到500mm之间最为适宜。

2.4起重机械走台设计

对于拥有走台的起重机械而言，在这一方面的设计当中同样需要充分运用人因工程学。一般情况下工作人员会使用站、蹲和跪姿进行起重机械的动态操作，因此在空间设计过程中需要重点对蹲和跪姿这两种对于空间尺寸要求较高的姿势进行充分考量。在一般情况下，人们的坐蹲姿势所需要的空间大于跪姿所需要的空间，所以在进行空间设计时，应该采用在不超过走台宽度，且不大于1000mm的条件下，对空间尺寸进行尽可能的扩大。方便操作人员身着较厚的御寒衣物以及携带工具仪器的情况下仍然可以灵活作业。

3结束语

总之，人因工程学使得机械与人体进行了完美的结合，在起重机械设计中具有重要作用。在我国实现“制造强国”重要目标的过程当中，起重机械设计也需要积极同时代发展需要相结合。而其中最为关键的一步便是需要将人因工程学的知识内容运用在起重机械当中，使得人与机械能够达到完美统一的境界。在对爬梯、司机室以及便携式操控装置和起重机械走台等进行设计的过程当中，工作人员还需要积极与使用者的身体尺寸等进行充分结合，从而有效使得起重机械能够更加方便好用，真正达到缓解使用者疲劳感，使得工作效率能够切实得到大幅提升。

参考文献：

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