朱艷敏

摘 要：近年來，我國礦山行業(yè)取得了較快的發(fā)展，在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，礦山機械設(shè)計具有十分重要的意義，其不僅直接與礦產(chǎn)開采的安全息息相關(guān)，同時還直接關(guān)乎礦山開采的效率。所以需要努力提高礦山機械設(shè)計的水平，為礦山開采設(shè)計出更好的機械設(shè)備，以便于能夠更好的推動礦山行業(yè)的發(fā)展進程。文章從現(xiàn)代設(shè)計方法入手，對現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的應(yīng)用進行了分析，并進一步對礦山機械設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個方面進行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計方法；礦山機械設(shè)計；CAD技術(shù)；有限元法

前言

隨著我國工業(yè)發(fā)展速度的加快，礦產(chǎn)資源的消耗量不斷增加，這就對礦山機械設(shè)備提出了更高的要求。在礦山開采過程中，機械設(shè)備具有極為重要的作用，不僅與礦產(chǎn)開采的安全息息相關(guān)，而且直接關(guān)系到礦山開采的效率，因此礦山機械的設(shè)計至關(guān)重要。在當前礦產(chǎn)資源消耗量不斷增加的情況下，更應(yīng)該充分的利用現(xiàn)代化的設(shè)計方法，在確保安全的基礎(chǔ)上，努力提高設(shè)計質(zhì)量，加快對老舊礦山機械的改造，遵循低碳環(huán)保的理念，降低設(shè)計成本，以最小的投入，確保設(shè)計出來的礦山機械設(shè)備性能的最優(yōu)化。

1 現(xiàn)代設(shè)計方法概述

從傳統(tǒng)設(shè)計方法與現(xiàn)代設(shè)計方法相比較來講，傳統(tǒng)設(shè)計方法更注重于直覺和大量實踐經(jīng)驗，而現(xiàn)代設(shè)計方法則是以現(xiàn)代理論和相應(yīng)的邏輯分析等學科知識為主，實現(xiàn)了充分的利用計算機等先進技術(shù)來進行具體的規(guī)劃和設(shè)計，確保所設(shè)計出來的產(chǎn)品具有較好的質(zhì)量和經(jīng)濟性，能夠更好的滿足社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求。目前設(shè)計方法在科學技術(shù)及學科理論、技術(shù)等不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上得以不斷優(yōu)化。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)計中充分的利用計算機技術(shù)，不僅設(shè)計效率得以大幅度的提升，而且設(shè)計技術(shù)和設(shè)計質(zhì)量也得以提升。同時在當前多門學科理論的融合下，無論是設(shè)計技術(shù)、設(shè)計方法等都取得了較快的發(fā)展，使設(shè)計方法更具有現(xiàn)代化的特點，其不僅具有先進性和智能性的特點，而且還開始向動態(tài)性、系統(tǒng)性和綜合性的方向發(fā)展，已開始逐漸取代傳統(tǒng)的設(shè)計方法，這些現(xiàn)代化設(shè)計方法的應(yīng)用，有效的提高了礦山機械設(shè)計的水平，確保了礦山機械設(shè)備水平的提升，對加快推動礦山行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了極為關(guān)鍵的作用。

2 現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 可靠性設(shè)計

在進行礦山機械設(shè)計時，衡量產(chǎn)品質(zhì)量的最重要一項指標是可靠性。要想做到可靠性設(shè)計，則需要通過試驗及統(tǒng)計分析對礦山機械的載荷、工況、長度及材料機械性能等數(shù)據(jù)進行計算，并作為可靠性的重要依據(jù)。根據(jù)具體的分析和計算，建立可靠性模型，確定設(shè)備的使用壽命，對其可靠性進行全面的掌握，對于一些可靠性較為薄弱的環(huán)節(jié)則可以加以進一步改進，以便于更好的提高礦山機械設(shè)備的質(zhì)量，提升設(shè)備的安全可靠性，以便于確保礦山機械設(shè)備在生產(chǎn)過程中的安全能夠得到較好的保障。

2.2 CAD技術(shù)

目前在設(shè)計人員進行礦山機械設(shè)計時，必不可少的會使用到CAD技術(shù)。這是充分的利用計算機軟、硬件來實現(xiàn)對產(chǎn)品進行設(shè)計的一種技術(shù)，利用CAD技術(shù)可以實現(xiàn)進行設(shè)計、工程分析、繪畫及文檔制作，為設(shè)計帶來了很大的便利。不僅可以確保模塊和一體化設(shè)計的實現(xiàn)，而且直接導入計算機內(nèi)的產(chǎn)品模型，在加工中心直接利用傳入的加工代碼進行機械的加工。應(yīng)用CAD技術(shù)，有效的將設(shè)計和制造兩個環(huán)節(jié)更好的銜接起來，對礦山機械產(chǎn)品的設(shè)計效率和加工效率都有較明顯的改善。

2.3 有限元法

礦山作業(yè)時環(huán)境較為復(fù)雜，機械作業(yè)時受力情況也無法進行準確的計算和分析，在結(jié)構(gòu)和載荷上都具有復(fù)雜性。在傳統(tǒng)設(shè)計中通常都是通過幾個截面來進行簡化計算，這不僅無論確保計算結(jié)果的準確性，而且僅僅通過對幾個截面的設(shè)計校核，無法對每個部件的應(yīng)力分布情況進行準確的確定。所以在現(xiàn)代設(shè)計方法，往往利用有限元法，通過計算機來對每個部件的應(yīng)力情況及薄弱點進行分析，這樣能夠更好的對設(shè)計產(chǎn)品進行改進，確保設(shè)計出來的產(chǎn)品質(zhì)量能夠更好的滿足礦山開采的要求。

2.4 優(yōu)化設(shè)計

目前數(shù)學專業(yè)也隨著時代前進而向前發(fā)展，比如最優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型。礦山機械設(shè)計中的優(yōu)化設(shè)計就是將設(shè)計中遇到的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型，然后應(yīng)用數(shù)學優(yōu)化技術(shù)和計算機計算技術(shù)，從可行域中找出最優(yōu)解。在設(shè)計過程中，設(shè)計問題越復(fù)雜，越能體現(xiàn)出優(yōu)化設(shè)計對產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)勢，它大大減輕了設(shè)計工作者的負擔。優(yōu)化設(shè)計技術(shù)在推進計算機輔助設(shè)計、改進產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)品設(shè)計水平等方面都具有重要作用。

2.5 綠色設(shè)計

隨著當今世界對環(huán)境保護的重視，大家也開始呼喚設(shè)計界的綠色環(huán)保。綠色設(shè)計，不僅是指在設(shè)計過程中整個機械設(shè)備要經(jīng)濟環(huán)保，做到可回收、可維護、可拆卸、可重復(fù)利用等，而且在機械施工過程中，要做到減少噪聲污染，提高工作效率，最大限度地節(jié)約能源。在滿足使用性能和安全性能的同時，設(shè)計的產(chǎn)品也要具有良好的環(huán)境屬性，這是現(xiàn)代設(shè)計中必要的一個環(huán)節(jié)。

2.6 人機工程設(shè)計技術(shù)

礦山機械運行的環(huán)境比較惡劣，操作機器人員需要集中精神進行細心操作，一個簡單的失誤有可能造成安全事故。所以在設(shè)計中有了人機工程設(shè)計技術(shù)，它的目標就在考慮施工環(huán)境的前提下，怎么樣將機械產(chǎn)品最合乎人的操作習慣，盡量滿足人的舒適度，減少人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全。比如合理的檔位高度和位置設(shè)計可以減少操作人員的強度以及避免操作失誤，保證操作人員的安全。

3 礦山機械設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個方面

首先，要強調(diào)以人為本的設(shè)計理念。以人為本是現(xiàn)代機械設(shè)計理念中很重要的一個方面。以人為本涉及到很多方面，例如噪音的消除、機械形態(tài)的柔和型、操作控制系統(tǒng)的安全性和操作起來的簡便性和舒適度。消除噪音是一個非常重要的方面，工作人員在一個充滿噪聲的環(huán)境里，不可能保持一個良好的工作狀態(tài)。操作工人極易出現(xiàn)錯誤操作而導致事故發(fā)生。因此在機械設(shè)計過程中，必須找到最合適的工作頻率，降低噪聲對工作人員的影響。除此之外，我國機械設(shè)計自動化程度比較低，很多都需要人工操作，因此有一個方便舒適的的操作系統(tǒng)很重要。

其次，現(xiàn)代機械設(shè)計方法集先進性、智能性、系統(tǒng)性、動態(tài)性和綜合性等特點于一身。礦山機械的設(shè)計人員一定要清楚的掌握幾個數(shù)據(jù)，例如人體的一些生理指標，各個部位的尺寸等，還要了解礦山的一些基本知識等情況，設(shè)計出來的工作界面要簡潔大方，讓工作人員很好的操作，又能保持一種良好的情緒和工作狀態(tài)。

4 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計方法層出不窮，其種類越來越多，這就需要礦山機械設(shè)計中，設(shè)計人員需要根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，充分的應(yīng)用適宜的現(xiàn)代設(shè)計方法來進行礦山機械的設(shè)計，確保設(shè)計出來的產(chǎn)品性能上的最優(yōu)化，具有良好的經(jīng)濟性，這對于礦山企業(yè)生產(chǎn)效率提高及企業(yè)競爭力的提升都具有極為重要的意義，也必將對礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]鐘志華，周彥偉.現(xiàn)代設(shè)計方法[M].武漢：武漢理工大學出版社，2001.

[2]翟純紅.淺談煤礦機械的人性化設(shè)計[J].科技經(jīng)濟市場，2006（4）：167.

[3]王啟廣，葉平.現(xiàn)代設(shè)計理論[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2002.