Использование компьютерной модели оператора очистного оборудования для эргономического проектирования рабочего места оператора механизированной крепи Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

СЕМИНАР 4

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98

А.Е. Кривенко, асс.,

МГГУ

Использование компьютерной модели оператора очистного оборудования для эргономического проектирования рабочего места оператора механизированной крепи

В настоящее время в мировой практике создания новой техники, наряду с чисто техническими вопросами большое внимание уделяется проблеме совместимости человека и машины. Решение этого вопроса необходимо при создании новых и модификации существующих образцов выемочной техники. Преимущества такого подхода подробно описаны в литературе по эргономике и инженерной психологии. (1, 4)

Из основных элементов очистного комплекса (комбайна, конвейера, крепи) наибольших затрат труда на управление требует механизированная крепь. При управлении крепью оператор многократно выполняет стандартный цикл операций, перемещаясь вдоль лавы. Его действия невозможно полностью автоматизировать, так как при перемещении отдельной секции он должен учитывать состояние кровли, ее свойства на данном участке, сопротивляемость почвы на вдавливание, положение комбайна в лаве и т.д., поэтому необходимо снизить нагрузку на оператора. Это возможно за счет более рационального расположения пульта управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи. В таком случае снижается время обращения к органам управления, на управляющие воздействия затрачивается меньше усилий, уменьшается статический элемент нагрузки на человека.

В области создания механизированных крепей известны требования к размерам и расположению проходов в секции, но нормы на расположение пульта управления в рабочем пространстве очень приблизительны.

В Московском Государственном горном университете был выполнен эргономический анализ положения пульта управления в рабочем пространстве механизированной крепи М138. В качестве инструмента была использована компьютерная модель оператора очистного оборудования, включающая в себя графический трехмерный антропоманекен человека в спецснаряжении, шарнирную модель скелета человека и ее математическое описание (2). Для визуализации результатов расчетов границ зон досягаемости при помощи математической модели были рассчитаны границы оптимальной и предельной зон досягаемости двух операторов максимального и минимального роста. На основании этих данных в состав графической модели были добавлены блоки моделирующие оптимальную и максимальную зоны досягаемости для работы сидя и стоя, а также зоны видимости оператора.

В качестве объекта анализа средствами графического редактора MicroStation была отрисована трехмерная графическая модель секции механизированной крепи М138 составленная по рабочим чертежам с учетом основных размеров определяющих геометрические параметры рабочего места.

Исследования проводились для пологого пласта мощностью 1,7 м. высота рабочего пространства при

этом составила 1,26 м., протяженность рабочего пространства была принята равной шагу установки секций крепи, по ширине пространство ограничено стойками и пультом управления. Была проведена проверка взаимного расположения оптимальной зоны досягаемости операторов 5-го, 50-го и 95-го перцентилей (3) и пульта управления секции механизированной крепи М138 для различных рабочих поз и положения оператора в рабочем пространстве. Исследование компоновки рабочего места проводилось методом многовариантного анализа. На рисунке 1 изображен элемент анализа рабочего пространства секции механизированной крепи для оператора 50-го перцентиля. Стойки забойного ряда не показаны для улучшения обзорности. Цифрами обозначены: 1 - оптми-альная зона досягаемости моторного поля оператора; 2 - пульт управления секцией механизированной крепи.

В результате проведенных исследований установлено, что расположение пульта не отвечает условиям оптимальной досягаемости

ни для одной рабочей позы. В зависимости от рабочей позы оптимальная зона досягаемости находится ниже пульта на 0,15-0,6 м. Оптимальные зоны досягаемости людей 5-го, 50-го и 95-го перцентилей при совмещении образуют сложную фигуру объем, которой недостаточен для размещения пульта управления. Таким образом невозможно жестко закрепить пульт управления в рабочем пространстве секции механизированной крепи, чтобы им было одина-

ково удобно пользоваться людям с различными антропометрическими параметрами. Для улучшения удобства работы необходимо разработать конструкцию крепления пульта управления к перекрытию, позволяющую регулировать его высоту в широких пределах в зависимости от мощности пласта, угла падения и рабочей позы оператора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аруин А.С., Зациорский В.М. Эргономическая биомеханика. М., Машиностроение, 1989.

2. Вьюшина М.Н., Жура В.П., Кривенко А.Е. Математическая модель человека в системе “оператор-горная машина”. //Горный информационно-аналитический бюллетень. № 4, 1996, с. 91-93.

3. Инженерная психология в применении к проектированию оборудования. П./р. Ломова Б.Ф., Петрова В.И. М., Машиностроение, 1971.

4. Справочник по инженерной психологии/Под ред. Б.Ф. Ломова.-М.: Машиностроение, 1982.

© А.Е. Кривенко