作者：劉興華 單位：沈陽職業技術學院

采煤機的工業設計思路

在對采煤機進行工業設計之前，必須要將它與別的工程機械的設計思路進行一定的區分，通常都是利用一種叫做“七何分析法”的工業設計方法，在此基礎上，可以結合采煤機自身的一些特征，再適當地借鑒頭腦風暴法，整理出采煤機的工業設計思路。第一，需要思考采煤機它的制造為什么是這樣，而不是別的形狀或是別的顏色，還有能不能采取其他的方法達到相同的功能以及采煤機是因為什么原因導致事故發生；第二，可以反問自己，采煤機它到底有什么功能，而這些功能對人們又有什么樣的價值，從而吸引人們來購買，還有它又是如何工作的，具體又有哪些工作呢？第三，可以探究采煤機的購買使用者的經濟水平是怎么樣的?這些消費者的具體情況又如何？還有哪些潛在的消費者被忽略了？而做出這種決策的又是誰？第四，必須集中考慮采煤機的有效使用期、維護期以及停機保護期；第五，分析考慮工作環境和地點，介于我國多采用井下采煤，因此，更多的是將設計思路著眼于才沒地點的傾斜角度和煤層的硬度；第六，研究怎樣達到目的，即如何搭配采煤機的外觀與色彩才能吸引人們購買，怎樣才能提高采煤機的便利性以及工作效率？最后，探究采煤機與工作人員的關系，人體在礦井中的舒適環境是怎么樣的，光線亮度是多少，濕度是多大？環境空間是多大，可承受的噪音范圍是多少等等。

煤礦中采煤機的幾種工業設計

（1）色彩設計在工業設計中，采煤機的色彩設計一般也是有講究的。因為采煤機的顏色會對人的心理活動產生一些影響，如果設計不得當，很可能對操作者的情緒帶來負面影響，根據研究表明，色彩對眼睛產生的光刺激會進一步影響人的情緒和心理，因此，對操作人員的工作環境進行設計也是非常有必要的。通常情況下，采煤人員都是在環境惡劣的礦井中作業的，里面光線很昏暗，空氣也不清新，單調的灰黑色彩不僅影響工作者的心情，長時間的作業還會使他們的視覺不靈敏以及注意力不集中，更嚴重的是他們會有疲勞和惡心的心理狀態。所以，如果將采煤機某些部位的顏色設計成像紅色這樣比較醒目的顏色，就會沖擊人們的視覺，一定程度上減少乏味感。一直以來，雖然人們都是在極差的環境中作業的，但現實情況是研究者并沒有重視采煤機的外觀色彩，只是一味地強調機械的功能、強度以及安全可靠性，殊不知這樣的失誤導致了多少無辜傷亡，例如：有關調查顯示，由于采煤機的色彩設計不合理，有許多采煤作業者在工作過程中出現視覺疲勞，最后操作失誤，引發礦井安全事故。另外，采煤機的色彩設計不當對產品的出口也造成了一定的影響，這種色彩設計的確實使得買著抓住把柄進行砍價，這是得不償失的，因此，采煤機的色彩設計還是不能輕視的。

（2）造型設計采煤機的造型設計一般都是將其功能與形式進行結合來考慮的，由于多年的發展和人們的設計習慣，采煤機的大致構造基本已經被它的功能和常用形式所固定，不過設計理念還是有一些進步的，主要體現在機械的操作部件沒有原來那么沉重冗雜，能夠將實用與美觀、藝術與技術相結合。其中雙滾筒采煤機（如圖1所示）的造型設計就很有代表性。由圖1可看出，雙滾筒采煤機左右兩邊的體量給人一種強烈的均衡感，這在一定程度上與它要實現的功能是有著緊密的聯系的。對稱一般給人帶來一種靜態美，顯得很有條理性以及突出了莊重之感，對稱的機械構造看上去讓人感覺很穩重。除此之外，這種對稱對于采煤機的一些重要部件的配置也產生了一定的啟發作用，例如：設計師可以抓住人們喜歡把視線投放到對稱線上的特點，盡量將像采煤機的控制面板、重要的按鈕或者操作手柄安裝在對稱線的周圍，這樣一來就大大符合人們的心理習慣，操作也會更輕松簡單。從采煤機的整個造型來看，它以直線為主，曲線為輔，既不失大方得體，又不顯得呆板木訥。

（3）結合人機工程學設計由滿足要求的模態參數可繼續開展以下工作：①物理參數修改：結合實驗模態結果對由FEM得到的質量陣、剛度陣求修改質量陣和修改剛度陣，得到修改后的質量陣、剛度陣；②物理參數識別：直接求解廣義逆特征值問題，求得K、C；③載荷識別：根據實驗模態參數和響應要求，估算系統的實際振動環境。在上述3項工作的基礎上，通過FEM計算系統響應，或者在修改截齒模型后實測系統響應，檢驗是否滿足響應準則。模態分析為截齒的性能評估和結構設計提供了一個強有力的工具。其可靠的分析結果可以作為產品性能評估的有效標準，圍繞其結果開展的各種動態設計方法更使模態分析成為結構設計的重要基礎。有限元法模態分析和實驗模態分析是結構動態設計的基本方法。應用這些方法，可以大大提高截齒的動態性能，縮短設計周期。如不滿足，需通過響應靈敏度分析，修改截齒結構和再分析，估算模態參數和響應，直到滿足要求為止。結合人機工程學對采煤機進行設計是非常重要的，必須考慮采煤機各部件位置的合理性，分析工作人員的習慣與操作程序的聯系以及研究操作距離的適當性等。首先，要根據實際情況合理地設置操作裝置和顯示裝置的高度，例如：如果是矮機身工作面，為了方便工作人員對機械的操作，可以選擇通過分離式設計得到的臥式采煤機。其次，對于那些在操作中起著重要作用的按鈕要盡量做到突出顯眼，以便于簡單識別，減少操作失誤，具體可以采用發光的材料制作這些按鈕。除此之外，在噴水滅塵的過程中要注重裝置的效果，不能弄巧成拙，使礦井濕度變得更加糟糕；還有要加強對設備對有害氣體的檢測以及降低采煤機的零件振動頻率。一流的采煤機工業設計都是會考慮機械操作者的情緒狀態和心理特征的，因為操作者只有出于一個相對安全舒適的采煤環境下，才能提高工作效率，實現最大經濟效益。

（4）工業設計在采煤機上的發展前景雖然我國的工業設計在采煤機械上的應用還沒有發展壯大，但在這個日新月異的時代，事物的蓬勃發展都是必然趨勢。工業設計作為一門重要的技術，在采煤機上的應用也逐漸邁向了一個新的高度，現今有一些大型企業也漸漸成立了專門的工業設計部門，而且還賦予他們一定的工作職能和提升其在企業中的地位，這種改革使得采煤機機械產品具有統一的風格，還便于整合管理，同時也將公司的形象打出去了。相信在未來的工業設計中，設計師將長期處于企業產品設計的引導地位，通過協調好企業與用戶的關系和需求，達到雙贏的效果，創造更多的經濟價值。