周 航

（天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司，天津 300301）

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周 航

（天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司，天津 300301）

本文分別介紹仿生學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)、綠色設(shè)計(jì)技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、穩(wěn)健性設(shè)計(jì)技術(shù)等六種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以期為礦山機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供幫助。

設(shè)計(jì)方法 礦山 機(jī)械

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，社會對礦產(chǎn)資源的需求量越來越高，也對礦山開采技術(shù)提出了更高要求。傳統(tǒng)的礦山開采技術(shù)不僅工作效率低，而且開采過程安全系數(shù)低，嚴(yán)重阻礙了礦山開采行業(yè)的快速發(fā)展。近年來，我國科學(xué)技術(shù)水平有了顯著提高。為了有效提高開采效率和開采質(zhì)量，我國相關(guān)研究人員在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中融入了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，從而使礦山開采技術(shù)有了很大提升，促進(jìn)了我國礦山開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 仿生學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

1.1 形態(tài)仿生學(xué)的應(yīng)用

形態(tài)仿生學(xué)是一種重要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，主要是指設(shè)計(jì)師通過研究大自然中不同形態(tài)的生物來獲得靈感，進(jìn)而開展機(jī)械設(shè)計(jì)。因而，形態(tài)仿生學(xué)設(shè)計(jì)的主要源泉是大自然。適者生存是自然界所有生物都必須遵循的規(guī)律。自然界的生物為了能夠生存，擁有自身獨(dú)特的技能。而設(shè)計(jì)師正是發(fā)現(xiàn)了生物生存的特殊技能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，將生物生存的本領(lǐng)應(yīng)用到礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中，為礦山開采提供技術(shù)支持。如今，形態(tài)仿生設(shè)計(jì)理念已經(jīng)成為越來越多機(jī)械設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新和研究的重要依據(jù)。他們通過對大自然生物的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，進(jìn)而選擇有價(jià)值的生物形態(tài)，并將其運(yùn)用到礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中。

1.2 功能仿生學(xué)的應(yīng)用

與形態(tài)仿生學(xué)類似，功能仿生學(xué)的主要來源也是自然界的生物。不同之處在于，形態(tài)仿生學(xué)是利用生物的形態(tài)特點(diǎn)，而功能仿生學(xué)則是利用生物本身具有的能力。在大自然中，很多生物的本領(lǐng)人類難以想象，這主要取決于其自身構(gòu)造的獨(dú)特性。有些對于人類而言很困難的事情，對于某種生物來說非常簡單。因而，設(shè)計(jì)人員要善于發(fā)現(xiàn)生物獨(dú)有的能力，并將其合理應(yīng)用于礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中，使設(shè)計(jì)更加具有實(shí)用性。

2 綠色設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)方法探析

近年來，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的逐漸增強(qiáng)，礦山開采對自然環(huán)境造成的危害也受到越來越多人的重視，尤其是礦山開采所需要的機(jī)械設(shè)備。由于其工作需要柴油帶動(dòng)，這勢必會排放大量的顆粒物質(zhì)。同時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會產(chǎn)生較大噪聲，這都與當(dāng)前環(huán)境保護(hù)理念相違背。因此，現(xiàn)代礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中必須加入綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念，改善傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備工作對環(huán)境造成的污染。

對于現(xiàn)代礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，綠色設(shè)計(jì)理念是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心。無論是設(shè)備的結(jié)構(gòu)、所用的材料、包裝等，都要符合綠色設(shè)計(jì)理念。在此基礎(chǔ)上，還要加入適當(dāng)創(chuàng)新，進(jìn)而使礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，符合國家對環(huán)境綜合評價(jià)的指標(biāo)[1]。

所謂環(huán)境綜合評價(jià)體系，主要是指自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，即必須構(gòu)建一個(gè)自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境相互平衡、和諧統(tǒng)一的體系。對于礦山機(jī)械設(shè)計(jì)而言，要想建立完善的環(huán)境綜合評價(jià)體系，就要從設(shè)計(jì)過程中對廢氣物的處理、設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的氣體來考慮。既要保證機(jī)械設(shè)備的美觀和實(shí)用，又要保證設(shè)備在運(yùn)行過程中不會對環(huán)境造成影響，包括氣體污染、噪聲污染等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)和諧統(tǒng)一的工作環(huán)境。

2.2 綠色設(shè)計(jì)技術(shù)

要想在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中融入綠色設(shè)計(jì)理念，就必須符合綠色設(shè)計(jì)技術(shù)。而綠色設(shè)計(jì)技術(shù)包括三方面技術(shù)，即數(shù)據(jù)管理技術(shù)、評價(jià)技術(shù)以及建模和仿真技術(shù)。在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，這三個(gè)技術(shù)缺一不可，相互協(xié)調(diào)，每個(gè)技術(shù)對礦山機(jī)械設(shè)計(jì)都具有重要作用。此外，綠色設(shè)計(jì)技術(shù)也要以相關(guān)的技術(shù)規(guī)范為依托，保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

伴隨科學(xué)技術(shù)水平的提高、信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，為人們的工作、學(xué)習(xí)和生活帶來了極大便利。為了滿足開采需求、改善礦山開采技術(shù)中的不足，礦山機(jī)械設(shè)計(jì)也要加入對計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。而計(jì)算機(jī)技術(shù)主要的應(yīng)用之處就是將問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，從而將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)字，通過對數(shù)字進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，最終得到一個(gè)最佳的且具有可行性研究意義的設(shè)計(jì)方案[2]。我們將利用計(jì)算機(jī)技術(shù)改善礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的手段，稱之為優(yōu)化設(shè)計(jì)。當(dāng)前，優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，不僅有利于計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而且大大提高了礦山機(jī)械設(shè)備的性能。

4 可靠性設(shè)計(jì)的應(yīng)用

對于礦山機(jī)械設(shè)備，可靠性是保證機(jī)械設(shè)備具有較長使用壽命的基礎(chǔ)。實(shí)際工作中，人們也將可靠性作為評定礦山機(jī)械設(shè)備性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。通常的評價(jià)方法，為檢測機(jī)械設(shè)備在一定時(shí)間內(nèi)的工作強(qiáng)度。工作強(qiáng)度越大，證明設(shè)備的可靠性能越強(qiáng)。因而，設(shè)計(jì)人員為了使礦山機(jī)械設(shè)備達(dá)到最優(yōu)性能，就會在設(shè)備材料、尺寸等方面下功夫，使用性能良好的設(shè)備材料，確定科學(xué)、合理的設(shè)備尺寸，進(jìn)而達(dá)到提高設(shè)備整體性能的目的，延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

5 穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的應(yīng)用

礦山開采的工作地點(diǎn)條件往往比較惡劣，因而對機(jī)械設(shè)備的要求也較高。因此，必須保證機(jī)械設(shè)備能夠在惡劣的環(huán)境條件下依然保持高效的工作狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的開采效果?，F(xiàn)代穩(wěn)健性設(shè)計(jì)理念的融入，大大增加了礦山機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證礦山機(jī)械設(shè)備在相對惡劣的環(huán)境下能夠正常且長久的工作。

6 智能設(shè)計(jì)的應(yīng)用

當(dāng)今時(shí)代，無論是電子產(chǎn)品還是生活用品，都逐步朝著智能化的方向發(fā)展，智能設(shè)計(jì)理念也日益深入礦山機(jī)械設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念中。通過智能設(shè)計(jì)使礦山機(jī)械設(shè)備性能得到進(jìn)一步提高，不僅提高了其工作效率，而且大大降低了運(yùn)行能耗，對于惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力也得到極大增強(qiáng)。這也是所有機(jī)械設(shè)備發(fā)展的必然趨勢[3]。

7 結(jié)語

礦山機(jī)械設(shè)計(jì)是對礦山開采活動(dòng)產(chǎn)生直接影響的機(jī)械設(shè)計(jì)活動(dòng)，其質(zhì)量和效率甚至?xí)拥缴鐣?jīng)濟(jì)活動(dòng)中。而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法和理念是提升礦山機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的重要途徑。只有將現(xiàn)代社會技術(shù)環(huán)境下產(chǎn)生的設(shè)計(jì)方法和理念融入礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，才能依此設(shè)計(jì)的礦山機(jī)械能夠適應(yīng)礦山開采實(shí)際、礦山企業(yè)發(fā)展需求實(shí)際和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，從而促進(jìn)礦山開采行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，推動(dòng)社會經(jīng)濟(jì)的迅速提升。

[1]宋昊妍.論現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù)，2015，（4）：158-160.

[2]張艷明.關(guān)于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].科技展望，2015，（28）：45.

[3]卜繁剛.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（28）：53-54.

Application of Modern Design Method in Mine Machinery Design

ZHOU Hang
(Tianjin Siren Machinery Equipment Co., Ltd., Tianjin 300301)

In this paper, the bionic design technology, green design technology, optimization design technology, robust design technology, six modern design methods in the mining machinery design applications, in order to provide assistance to mine mechanical design staff.

design method, mining, machinery