振動壓路機設計中實際應用研究

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1、振動壓路機設計中實際應用研究 振動壓路機設計中實際應用研究 【摘 要】 筆者在本文中介紹振動壓路機設計中應用人機工程學原理，為操作人員創(chuàng)造一個高效、安全、舒適的作業(yè)環(huán)境，使人機系統(tǒng)發(fā)揮出更高的效率。 【關鍵詞】 人機工程學；振動壓路機；應用 1 概述 人機工程學是一門綜合性的邊緣學科，有他自己的理論體系，又從許多學科中吸取了豐富的理論知識和研究手段，使其具有現(xiàn)代交叉學科的特點。人機工程學的根本目的是通過揭示人、機、環(huán)境三要素之間相互關系的規(guī)律，從而確保人機環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化【1】。從研究目的來看，就充分體現(xiàn)了本學科主

2、要是“人體科學”、“技術(shù)科學”和“環(huán)境科學”之間的有機融合。更確切地說，本學科實際上是人體科學、環(huán)境科學不斷向工程科學滲透和交叉的產(chǎn)物。 2 人機工程學在振動壓路機設計中的應用 振動壓路機作為一種工程機械，其宜人性一直不為人們所關注，以人為本的設計理念沒有很好的體現(xiàn)。隨著科技的進步、社會的發(fā)展及對操縱人員健康、生命關注的提高，應當從人機工程學的角度對振動壓路機進行設計。 2.1操縱和顯示裝置及人機界面優(yōu)化匹配 按人體操作部位不同，分為手控和腳控操縱裝置。操縱裝置設計的形狀、大小和布置，應使操作者能在一個作業(yè)班次內(nèi)，安全、準確、迅速、舒適、方便地持續(xù)操縱而不產(chǎn)

3、生早期疲勞，使其達到高度的宜人化。 操縱裝置的設計需符合一些基本原則：1）操縱器要適應于人的生理特點，便于大多數(shù)人使用操作，操縱器的操縱力、操縱速度等，都應按操作人員的中、下限能力進行設計，見表1、表2所示。2）操縱器的形狀同其功能之間最好有邏輯上的聯(lián)系，便于明確地辨認和記憶。3）操縱器的運動方向要同機器的運行狀態(tài)相協(xié)調(diào)。4）操縱器的造型設計，應尺寸適當，形狀美觀，結(jié)構(gòu)簡單，并且給操作者以舒適的感覺。5）盡量利用自然的操縱動作或借助操作者身體部位的重力進行操縱。對重復或連續(xù)的操縱動作，要使身體用力均勻而不要只集中于某一部位用力，以減緩疲勞。 人機系統(tǒng)中，顯示裝置按其顯示方式

4、分為模擬式、數(shù)字式和屏幕式三類，其功能是通過可視化的數(shù)值、文字、符號、標志、圖形、可聽的聲波以及其它人體可感知的刺激信號向“人”傳遞“機”的各種運行信息【2】。視覺顯示裝置的人機工程學問題，要根據(jù)人體相關測量參數(shù)，確定操作者與顯示裝置間的觀察距離，并且根據(jù)操作者所處的位置，確定顯示裝置相對于操作者的最優(yōu)布置區(qū)域，選擇有利于傳遞和顯示的信息、易于準確快速認讀的顯示器形式、字符表達形式及與其相關的匹配條件，如顏色、照明條件等。 機械系統(tǒng)的人機界面是操作人員和機器之間相互作用的區(qū)域，根據(jù)人機工程學的基本原理，人機界面的設計應能夠保證系統(tǒng)運行的安全性，提高系統(tǒng)的工效，改善操作人員的舒適性以

5、及保證操作人員的健康，最大程度地防止職業(yè)病的發(fā)生。 2.2操作人員的乘坐舒適性 操作人員的乘坐舒適性，主要反映于座椅和人體的人機界面能否為操作者提供舒適而穩(wěn)定的坐姿，操縱者―座椅―車輛系統(tǒng)能否有效地隔離或衰減來自路面不平度的激勵而產(chǎn)生的振動【3】，是操作者所承受的全身振動負荷低于規(guī)定的標準值，座椅的任何位置能否為操作者提供良好的視野，相對于各種操縱機構(gòu)與顯示裝置的舒適位置【4】。 振動壓路機在作業(yè)過程中，駕駛操作者多采取坐姿，這時座椅的設計相當重要，需考慮因素也是多方面的。通常將座椅上下、前后方向的位置設計成可調(diào)式。在確定調(diào)節(jié)范圍時，需要兩個設計界限值，即上限值和下

6、限值。確定座椅的高低和前后調(diào)節(jié)范圍宜分別取坐姿眼高的95 % ～ 5 %尺寸數(shù)據(jù)和坐姿臀膝距的第95 % ～ 5 %尺寸數(shù)據(jù)作為上、下限值的依據(jù)【4】，如表3。 人體是一個彈性系統(tǒng)，有自己的振動特性（以4～8 Hz、10 ～12 Hz、20～25 Hz為第1、2、3階共振峰），人的各個器官也有自己的共振頻率，例如眼睛的共振頻率為20 ～ 25 Hz，頭為25 ～ 30 Hz，手為30 ～ 40 Hz，內(nèi)臟為5 ～ 8 Hz，神經(jīng)為245 ～ 250 Hz。振動會使人不舒適，降低人的視覺和操作效率，增多失誤，尤其發(fā)生共振時可能造成人體疾患。研制產(chǎn)品時，要通過測試檢查，并在設備結(jié)構(gòu)和元

7、件上采用隔振、吸振和緩沖減振等裝置，避免達到生理臨界范圍的機械振動并將沖擊傳至人體。 2.3噪聲控制 振動壓路機作為一種工程機械，其工作環(huán)境少不了噪聲的影響。工程機械噪聲控制的目的，是保證駕駛室內(nèi)操作者身旁噪聲滿足人的聽力保護系統(tǒng)允許標準，駕駛室外噪聲滿足動態(tài)環(huán)境噪聲允許標準。采取的措施包括改進工程機械及發(fā)動機相關部件的設計，以降低各噪聲源發(fā)出的噪聲；在噪聲傳播途徑上采取適當措施，以降低傳至工程機械操作者身旁的噪聲。對工程機械進行噪聲聲源分析，測定各種噪聲源的聲級和噪聲頻譜，對較強的噪聲源重點采取降噪技術(shù)措施，是噪聲控制的有效方法。 2.4駕駛室宜人化氣候環(huán)境

8、振動壓路機作業(yè)環(huán)境惡劣，環(huán)境中的施工塵埃、發(fā)動機廢氣、燃油蒸氣等各種有害物質(zhì)都會污染駕駛室內(nèi)的空氣質(zhì)量，干擾操作者的注意力和反應能力，影響操作者的舒適性，合理設計的全封閉駕駛室，應能調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)的空氣，使其空氣溫度、濕度和流速等項指標，保持在一定范圍內(nèi)。 駕駛室宜人化氣候環(huán)境是指室內(nèi)空氣溫度、相對濕度、氣流速度，滿足操作者熱舒適性評指標。工程機械駕駛室內(nèi)環(huán)境氣候參數(shù)應使操作者感到舒適。表4是有關資料推薦工程機駕駛室環(huán)境氣候參數(shù)的數(shù)值范圍【5】。 2.5外觀造型及色彩的設計 【6】振動壓路機本身體量大，外觀造型的設計要在滿足其本身的功能特性的基礎上，通過增加裝飾線條、企業(yè)

9、標識等圖案文樣來減少機身的單調(diào)和呆板。從視覺上使體形輕便，比例協(xié)調(diào)，機身線條簡潔流暢，要體現(xiàn)平衡穩(wěn)重和造型整體性強的特點。 由于振動壓路機幾乎都在室外環(huán)境作業(yè)，經(jīng)常與泥土、灰塵接觸，因此，在色彩設計上多采用較“耐臟”的、純度與明度都稍微偏低的灰白色、淡綠色、黃橙色等，配合輔助色，使整個造型統(tǒng)一中帶有活潑。主色調(diào)應占大部分面積，整體色彩安排要簡潔宜人，色彩越少則越醒目，整體感也越強，色彩過多則難以統(tǒng)一，產(chǎn)生雜亂感。 故障原因：（1）充液量太少；（2）液力偶合器漏油；（3）工作機消耗功率過高；（4）起動時間過長；（5）工作機制動時間過長；（6）液力偶合器起動頻繁；（7）易熔合金熔點

10、過低；（8）偶合器選型不當。處理方法：①按規(guī)定量充液；②按規(guī)定量充液，更換密封，擰緊螺栓；③核實功率是否超過規(guī)定值；④加速時電動機切成三角形接線；⑤排除工作機長時間制動故障；⑥排除不應有頻繁起動，適當選用大規(guī)格低油量偶合器，適當提高易熔合金熔化溫度；⑦并選用合適的易熔塞；⑧新選配規(guī)格大的偶合器。 3）故障現(xiàn)象：運行不平穩(wěn) 故障原因：（1）安裝不當，不同軸；（2）基礎剛性差，松動；（3）偶合器或電機或工作機軸承損壞；（4）彈性塊或彈性盤磨損處理方法：①重新找正；②檢查并擰緊基礎螺栓，增強剛性；③根據(jù)噪聲和振動判斷，若損壞則更換；④更換失效彈性塊或彈性盤。 參考文獻 【1】劉應誠.液力偶合器使用與維護500問[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009. 【2】劉應誠.液力偶合器實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.