殷春雷久益環(huán)球（佳木斯）采礦設備有限公司

現(xiàn)代設計理論和方法在煤礦機械設計中的應用

殷春雷
久益環(huán)球（佳木斯）采礦設備有限公司

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源需求也不斷增大，煤礦開采量的增加，煤礦機械使用要求自然也越來越高。為了提高煤礦機械利用率，提高能源的利用率，本文從現(xiàn)代機械設計理論著手，結(jié)合煤礦機械功能要求、操作要求以及適用面等方面要求對煤礦機械設計應用前景進行了一系列的分析研究。

煤礦機械；設計理論；生產(chǎn)效率

前言

煤礦機械的使用決定了井下作業(yè)工作效率，是代替人力作業(yè)的主要煤礦開采機械。因此，機械性能高低直接關系著煤礦工作效率，各種先進技術(shù)手段的應用更是提升了煤礦工作質(zhì)量，下面我們就從煤礦設計理論、先進技術(shù)應用等方面對煤礦機械設備應用加以闡述。

1.現(xiàn)代化煤礦機械設計理論

1.1煤礦機械設計理念

現(xiàn)代煤礦機械設計指的是現(xiàn)代主義設計，也就是常說的技術(shù)設計、功能主義設計及機器藝術(shù)等相關內(nèi)容，現(xiàn)代設計就是要更好將科學技術(shù)融入到機械設計當中，提升煤礦機械功能、促進機械功能全面化。

1.2計算機技術(shù)的在設計中的應用

計算機技術(shù)在現(xiàn)代社會當中的應用越加普遍，它不僅給你們的工作生活帶來了巨大的便利，同時在煤礦機械設備當中的應用也帶動了機械設計質(zhì)的變化。計算機技術(shù)的應用極大的提升了機械設備的可靠性、增加了工業(yè)設計的合理性、增添了綠色環(huán)保設計，計算機技術(shù)實現(xiàn)了計算機技術(shù)與現(xiàn)代機械設計的優(yōu)勢互補，促進了現(xiàn)代化社會的長期可持續(xù)發(fā)展。

2.現(xiàn)代設計理論及方法在煤礦機械設計中的具體應用

2.1三維技術(shù)

現(xiàn)代化技術(shù)的應用為機械設計創(chuàng)造了巨大的設計便利，縮短了設計周期，就以三維CAD技術(shù)的應用，它為煤礦機械設計提供了重要的設計工具，極大的提升了設計工作效率，實現(xiàn)了設備設計的科學及合理化設計。

過去的設計方式僅能夠?qū)崿F(xiàn)設備零構(gòu)件的單獨設計，各個部件設計完成后全部結(jié)合在一起，進行綜合設計，但是這樣的很難做到后期設備的精準裝配。三維技術(shù)在設計當中的應用利用技術(shù)能夠查找到環(huán)境中最便利的設計命令，通過各個步驟設計命令進行恰當?shù)男薷脑O計，增加了設計的簡單便捷。

現(xiàn)代技術(shù)在煤礦機械設計當中的應用，應當建立實心體模塊，充分建立起便于機械設備零構(gòu)件模型的結(jié)合，并實現(xiàn)設備設計的逐步抽殼處理，自動生成薄壁體，進行薄壁體的平移、拉伸及刪除等設計模型的完善，增加機械設計圖形的合理性。

2.2提升煤礦機械設計的可靠性

以計算機為輔助，增加機械設計的合理性，進行設計狀態(tài)分解。常規(guī)機械設計極限狀態(tài)需要具有確定量，可靠性設計極限狀態(tài)更多的則是變量，計算機能夠幫助人們完成復雜的變量計算。因此，計算機輔助設計十分必要，它是最佳的輔助計算工具。

計算機輔助應用增添了設計的合理性，常規(guī)設備設計就是通過各種尺寸的零部件的設計，來尋找相配套產(chǎn)品，而計算機應用則能夠通過各零部件設計尺寸比例設計作出優(yōu)化設備尺寸設計，節(jié)省了大量的物力和財力，有效降低了煤礦機械設備設計成本。

2.3煤礦機械設計的幾種技術(shù)應用方法

首先，有限元法。該方法指的是利用計算機輔助設計工具進行數(shù)值計算的設計方法，現(xiàn)代化技術(shù)手段將復雜、無限的質(zhì)點逐步簡化，從而形成以有限單元組成的設計集合體，對這些集合體展開分類分析求解，并一起替代原有的設計彈體模式。

與其他機械設備相比，煤礦機械設備需要承受各種力的變化，煤礦機械設計復雜性可想而知。利用有限元法進行設備設計數(shù)據(jù)分析，能夠簡化機械設計、找出力分布的關鍵點，更好的發(fā)現(xiàn)煤礦機械設計中的薄弱環(huán)節(jié)，提升機械設計的針對性。

2.4機械產(chǎn)品存數(shù)優(yōu)化設計

煤礦機械的優(yōu)化設計就是要將常規(guī)設計方法、理論和周期等問題逐漸轉(zhuǎn)化為更多的數(shù)學模型，進而尋找最佳的設計方案。優(yōu)化參數(shù)化設計應遵循如下設計原則：優(yōu)化分解、先試探在離散及逐步優(yōu)化。

2.5綠色環(huán)保設計

煤礦作為一種重要的應用能源，其污染程度極高。在地球環(huán)境逐漸惡化的情況下，綠色環(huán)保設計極為重要。設計之初就要做好相關準備：建立煤礦機械綠色設計模型設計、合理選擇煤礦機械材料、增加機械產(chǎn)品拆卸的靈活性、提升機械產(chǎn)品的利用率、降低產(chǎn)品設計成本，實現(xiàn)機械產(chǎn)品安全設計保護。

傳統(tǒng)的煤礦機械設計方法就是先利用開發(fā)破壞在進行保護的過程，而綠色環(huán)保設計就是從資源利用的初始就采取環(huán)境保護措施，充分考慮到機械設備利用對環(huán)境影響，樹立以現(xiàn)代化設備設計為理念的現(xiàn)代機械設計方法。

2.6人機工程學設計

煤礦機械人機工程學設計理論就是結(jié)合計算機技術(shù)所采用的人性化產(chǎn)品技術(shù)設計，就當前科學技術(shù)整體發(fā)展趨勢來看，人機工程化及智能化是煤礦機械設計發(fā)展的必然方向。由于煤礦井下工作環(huán)境的特殊性，長期井下作業(yè)會讓人產(chǎn)生不穩(wěn)定情緒，而人機工程學設計則能夠改善環(huán)境影響，提升井下工作效率。

2.7虛擬樣機技術(shù)

從表面意義上就能夠看出，虛擬樣機技術(shù)就是要利用數(shù)字化設計方法進行機械設備操作模擬，進而推動機械設備設計技術(shù)的模擬和延伸。現(xiàn)代化機械設計當中充分融合了現(xiàn)代信息技術(shù)、設備管理技術(shù)、建模仿真技術(shù)，極大的縮短了產(chǎn)品設計周期。虛擬樣機技術(shù)充分應用在了強度分析環(huán)節(jié)、疲勞度分析環(huán)節(jié)、實體造型環(huán)節(jié)和動力學分析環(huán)節(jié)。以上環(huán)節(jié)是緊密相連，相互依托的。煤礦機械設計應當充分結(jié)合行業(yè)發(fā)展特點，采用特殊設備材料，評估機械設備結(jié)構(gòu)動力特性，進行機械設備綜合情況判定，全面考量機械設計應用情況。

現(xiàn)代化先進技術(shù)手段是實現(xiàn)現(xiàn)代設計理念與煤礦機械設計融合的最佳方法。隨著科學技術(shù)的日新月異，煤礦機械設計也有了更加廣闊的發(fā)展空間，我們必須要充分發(fā)揮計算機軟硬件優(yōu)勢，提高科技應用的普及率，開拓煤礦技術(shù)的應用領域。

結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代化設計理論與煤礦機械設計的結(jié)合能夠提升煤礦機械設計的合理性、提升設備的利用率及工作效率，有效降低煤礦開采成本。因此，我們必須要以客觀科學的角度進行機械設備設計理論分析，推動煤礦行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

[1]黃福盛.煤礦技術(shù)中機械裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計[J].煤炭技術(shù).2013年01期

[2]李剛.大型采煤機研發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2011年17期

[3]陳彬.變頻調(diào)速技術(shù)在礦山風機系統(tǒng)中的應用分析[J].機電信息.2012年09期