人因工程学在起重机械设计的应用

1人因工程学的简要概述

人因工程学顾名思义，是一项力求通过对人类特性进行深入研究，以达到人与机器以及工作条件等实现和谐统一的科学。人因工程学彻底改变了以往将人和机器分离的观点，指出应当从整体角度出发，将人与机器视作一个完整的整体，并对最符合人体条件的机械设计等进行了详细说明。人因工程学涉及众多学科知识，包括生理学、心理学、工程学等等，而通过深入研究人因工程学并积极将其运用在机械设计当中，对于实现人与机器的和谐统一，保障和提升人机系统的安全性高效性与经济性[1]。

2人因工程学在起重机械设计中的实际运用

2.1爬梯设计

在进行起重机械中爬梯的设计当中，需要充分利用人因工程学完成对包括爬梯角度、宽度、间距，两侧扶手直径以及材料等方面实现优化设计，从而使得爬梯能够更加方便使用者进行灵活使用。在起重机械当中主要有直立梯以及斜梯这两种爬梯。其中设置角度在75°以内的爬梯为斜梯，而角度超过这一数值的爬梯则为直立梯。而根据我国国人的平均人体尺寸我们可以得知，当爬梯的角度处于65°到75°之间，使用者的攀爬不便感最为强烈。在这一角度之间，使用者在攀爬过程当中其膝盖以及小腿部位经常容易与梯级发生碰撞，因此设计爬梯时应当注意避开这一角度设计范围。另外，结合实际情况也可以对爬梯进行有针对性地调整设计，譬如说对于大型起重机械而言，鉴于其体积庞大往往会有充足的空间，因此在爬梯设计时可以适当调小角度并将其设计成类似于楼房楼梯的样式，从而有效减轻使用者的攀爬疲劳感。而在梯级间距的设计过程当中，需要充分与人抬腿高度相结合，因此一般情况下梯级间距在270mm到300mm之间最符合人体情况。但对于小型起重机械等而言，因其空间比较狭小，因此可以在这一基础之上适当缩小楼体间距，但应当保持在150mm以上，否则也将在一定程度上增加使用者攀爬的疲劳感[2]。

2.2司机室设计

在进行司机室的设计当中，对于使用者而言最为舒适的操作姿势便是坐姿。因此在司机室当中通常会设计司机座椅、操控与安全装置以及相关附属设施等，但起重机械操作者在司机室当中的坐姿不同于普通情况下的人体坐姿，由于司机室的安装位置比较高，方便司机能够全方位地了解吊重情况，因此通常情况下司机前方鲜少会有装置设置，操作者主要通过身体左右两侧的操控杆完成起重机械作业，因此在进行司机室设计过程当中不必对膝盖、脚步的容纳空间给予过多考虑，只需对司机座椅以及布置操控装置进行着重考量即可。以设计布置操纵杆为例，在人因工程学的运用之下，需要在设计过程中对人体手伸范围给予充分考虑。根据相关研究显示，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，才能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。

2.3便携式操控装置设计

以遥控器为例，在便携式操控装置的设计过程中，考虑到使用者一般习惯使用四指握持拇指的方式操控装置，因此在设计便携式操控装置外形的过程当中，可将其大致设计成长方体的外形，并将遥控器设计成前端适当宽于后端的梯形外形，方便使用者，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]。

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。而通常情况下，人体在蹲坐时需要的空间明显要多于跪姿所需空间，因此在空间设计时应当在保证不超过走台宽度不得大于1000mm的限制条件下，尽可能扩大空间尺寸，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。

总而言之，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。

作者:崔靖涛 单位:荆楚理工学院

参考文献

[1]王松华.人因工程学在起重机械设计中的应用[D].天津：河北工业大学,2015.

[2]徐伟哲.基于人因工程学的起重机机械设计与仿真研究[D].西安：西安电子科技大学,2015.