侯建偉

（中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000）

與傳統(tǒng)的礦山機械設(shè)計相比，當(dāng)前的礦山機械中會靈活的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，將各個學(xué)科中的優(yōu)勢綜合應(yīng)用其中，從而使得礦山機械整體優(yōu)化。因為在礦山機械設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法是以設(shè)計方法學(xué)為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用計算機技術(shù)等當(dāng)前社會中先進的技術(shù)來提升機械設(shè)計質(zhì)量，不僅可以有效的縮短設(shè)計周期，還能使礦山機械的有效性得到改善與優(yōu)化[1]。因此，就很有必要研究現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的運用意義，并分析現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的具體應(yīng)用，關(guān)注礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法的注意事項[2]。

1 現(xiàn)代設(shè)計方法概述

現(xiàn)代設(shè)計方法是與傳統(tǒng)設(shè)計方法相對的概念，傳統(tǒng)設(shè)計方法中相關(guān)的設(shè)計人員更加關(guān)注自身的直覺與長期的設(shè)計實踐經(jīng)驗，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，則是相關(guān)的設(shè)計人員通過應(yīng)用現(xiàn)代理論、邏輯分析等大量的學(xué)科知識，并充分應(yīng)用計算機等先進技術(shù)，從而有效的提升產(chǎn)品的質(zhì)量與經(jīng)濟性，通過應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法也可以更好的滿足現(xiàn)代社會和經(jīng)濟發(fā)展的需求。就當(dāng)前的現(xiàn)代設(shè)計方法發(fā)展來看，伴隨著科學(xué)技術(shù)、學(xué)科理論的迅速發(fā)展也逐漸改善、優(yōu)化[3]。尤其伴隨著近年來信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代設(shè)計中對信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，使得設(shè)計技術(shù)與設(shè)計質(zhì)量有效提升。而且大多的現(xiàn)代設(shè)計工作者更加傾向于在現(xiàn)代設(shè)計中實現(xiàn)多門學(xué)科理論的互相融合，這樣就使得現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、設(shè)計方法等都取得了較快的發(fā)展，并逐漸朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，具備了先進性、智能化、自動化的特點。在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，不僅能夠有效的提升礦山機械設(shè)計水平，還能促使礦山機械設(shè)備的質(zhì)量、水平提升，進一步促進礦山開采、礦山行業(yè)的迅速發(fā)展[4]。

2 礦山機械設(shè)計運用現(xiàn)代設(shè)計方法的重要意義

在礦產(chǎn)開采、生產(chǎn)過程中需要面對復(fù)雜的作業(yè)環(huán)節(jié)，要想保證礦山開采的質(zhì)量、效率，減少礦山開采的安全事故，就必須要保證礦山機械設(shè)計的合理性。根據(jù)礦山開采實踐經(jīng)驗來看，在礦山開采中的中堅力量就是礦山機械設(shè)備。基于此，就必須要重視礦山機械設(shè)計，這樣才能有效的提升整個礦山開采生產(chǎn)過程的安全、效率和產(chǎn)出礦石質(zhì)量。通過在礦山設(shè)計中運用現(xiàn)代設(shè)計方法可以有效的增強礦山機械設(shè)計的可靠性。在礦山機械設(shè)計中，其可靠性、合理性會對礦山機械設(shè)計的質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，也就是說，在復(fù)雜、惡劣的礦山開采作業(yè)環(huán)境中，礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，可以使礦山機械在復(fù)雜、惡劣的作業(yè)環(huán)境中完成礦山開采工作，并有效的提升礦山作業(yè)的安全性[5]。因此，在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，能夠有效的提升礦山機械的可靠性，還需要相關(guān)的設(shè)計人員采取有效的檢驗措施，從而使礦山機械能夠在不同的作業(yè)環(huán)境中根據(jù)礦山開采需要，完成礦山開采工作。要想保證礦山機械檢驗工作的完成，還需要統(tǒng)計、分析礦山機械設(shè)計數(shù)據(jù)，并進行大量的檢驗試驗，將檢驗試驗過程中出現(xiàn)的問題、缺陷以及薄弱環(huán)節(jié)進行改進與完善，從而有效的提升礦山機械設(shè)計的質(zhì)量，礦山機械性能得到改善，保證礦山機械能夠進行安全、可靠的順利運行[6]。

3 綠色設(shè)計理念的應(yīng)用

3.1 設(shè)計方法探析

隨著人們環(huán)境保護意識的逐漸增強，礦山開采對自然環(huán)境造成了嚴重的危害，這引起了越來越多人們的重視，尤其是礦山開采所需要的機械設(shè)備。由于機械在工作運行過程中需要柴油帶動，這勢必會排放大量的顆粒物質(zhì)。同時，柴油發(fā)動機工作時會產(chǎn)生較大的噪聲，這都是與當(dāng)前環(huán)境保護理念相違背。因此，現(xiàn)代礦山機械設(shè)計中必須要記入綠色環(huán)保設(shè)計理念，改善傳統(tǒng)的機械設(shè)備對環(huán)境所造成的污染情況。

3.2 綠色設(shè)計技術(shù)

要想在礦山機械設(shè)計中融入綠色設(shè)計理念，就必須符合綠色設(shè)計技術(shù)。而綠色設(shè)計技術(shù)包括三方技術(shù)，即數(shù)據(jù)管理技術(shù)、評價技術(shù)以及建模和仿真技術(shù)。在礦山機械設(shè)計過程中，這三個技術(shù)缺一不可，相互協(xié)調(diào)，每個技術(shù)對礦山機械設(shè)計都具有重要作用。此外，綠色礦山開采設(shè)計也要以相關(guān)的技術(shù)規(guī)范為依托，保證設(shè)計數(shù)據(jù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)[7]。

4 在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法

4.1 在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)

在礦山機械設(shè)計中最廣泛的現(xiàn)代設(shè)計方法就是CAD技術(shù)。相關(guān)的設(shè)計人員通過應(yīng)用計算機技術(shù)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)來設(shè)計與開發(fā)礦山機械設(shè)備。在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)，相關(guān)的設(shè)計人員在設(shè)計分析、工程分析、繪圖文檔以及制作文檔等多個環(huán)節(jié)中都應(yīng)用該技術(shù)，這樣就可以實現(xiàn)設(shè)計的一體化與模塊化。有部分設(shè)計人員還在應(yīng)用CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上應(yīng)用CAPP系統(tǒng)，從而更加合理的規(guī)劃礦山機械設(shè)計工藝，并在NC編程中應(yīng)用計算機內(nèi)的產(chǎn)品模型。有些設(shè)計人員會在NC機床加工中心直接輸入加工代碼。根據(jù)礦山機械設(shè)計實際工作情況來看，在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)，可以有效的提升技術(shù)效益，并使得礦山機械設(shè)計與制造有機結(jié)合，提升礦山機械的制造效率。

4.2 在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用綠色設(shè)計理念

因為礦山機械在作業(yè)的過程中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，會對環(huán)境產(chǎn)生一定的直接影響，例如礦山開采中所使用的大缸徑的柴油機產(chǎn)生的噪音、顆粒物會嚴重影響環(huán)境。因此就必須要在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用綠色設(shè)計理念與綠色技術(shù)。根據(jù)礦山機械設(shè)計中對綠色設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用情況來看，有以下幾項核心技術(shù)。首先，就是要進一步加強對數(shù)據(jù)管理技術(shù)的應(yīng)用；其次，要加強對建模與仿真技術(shù)的應(yīng)用；最后，還要加強對評價方面技術(shù)的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)管理技術(shù)方面，通常會應(yīng)用Pdm，這也是在礦山機械設(shè)計應(yīng)用綠色設(shè)計技術(shù)中的關(guān)鍵此基礎(chǔ)上之一。通過應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)⒌V山機械設(shè)計整個過程中的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的包括綠色資源、工程規(guī)范、機械設(shè)計技術(shù)等大量數(shù)據(jù)信息進行有效的管理，相關(guān)的設(shè)計人員也可以將礦山機械設(shè)計中的數(shù)據(jù)信息傳遞到某一制定位置的工作人員，保證礦山機械設(shè)計的合理性。通過在礦山設(shè)計中應(yīng)用建模數(shù)字化仿真技術(shù)，也是實現(xiàn)礦山機械設(shè)計的綠色設(shè)計目標(biāo)的重要途徑。相關(guān)的設(shè)計人員可以在設(shè)計初期收集、整理大量的礦山機械設(shè)計、運行中所需要的數(shù)據(jù)與信息，從而構(gòu)建起礦山機械的生命周期模型。并在此基礎(chǔ)上使得各個部門之間互相合作，這樣也就可以通過應(yīng)用仿真技術(shù)來全方位的仿真處理好礦山機械的開發(fā)和設(shè)計、制作和測試以及后期回收與二次處理。關(guān)于礦山機械設(shè)計對綠色度技術(shù)的應(yīng)用，就是要對礦山機械設(shè)計的操作性的指標(biāo)、保養(yǎng)性指標(biāo)、經(jīng)濟性以及環(huán)保指標(biāo)進行評價，從而能夠?qū)C械設(shè)計的整個過程進行更加全面的評價，保證礦山機械設(shè)計的合理性，使其能夠更好的應(yīng)用于礦山開采，并減少開采中的問題與安全事故發(fā)生概率。

4.3 應(yīng)用有限元法

因為礦山的作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，無法對礦山機械在作業(yè)的時候機械受力情況進行收集與分析，因此礦山機械的結(jié)構(gòu)、荷載有比較顯著的復(fù)雜性。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，相關(guān)的設(shè)計人員通常會分析礦山機械運行中幾個截面來進行簡單的計算，這不僅不能保證該計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，還不能確定礦山機械的每個部件的應(yīng)力分布情況。因此，在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，通過應(yīng)用有限元法，相關(guān)的設(shè)計人員能夠通過應(yīng)用計算機來計算礦山機械的各個部位的應(yīng)力情況與機械運作時的薄弱點，從而采取具有針對性的改進設(shè)計方法，這樣才能使得機械性能優(yōu)化，從而更好的滿足礦山機械質(zhì)量，更好的滿足礦山開采需求。

4.4 應(yīng)用人機工程設(shè)計技術(shù)

因為在礦山開采中礦山機械運行環(huán)境相對比較惡劣，需要機械操作技術(shù)人員集中注意力關(guān)注具體機械操作，一旦其中出現(xiàn)簡單的機械操作失誤也很有可能會潛藏安全隱患，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。通過在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用人機工程設(shè)計技術(shù)，相關(guān)的設(shè)計人員在關(guān)照礦山作業(yè)環(huán)境的基礎(chǔ)上來使礦山機械設(shè)計更加符合人體生理特點，更加符合操作人員的操作習(xí)慣，從而提升操作人員的舒適度，操作的勞動強度減少，這樣使得礦山機械的生產(chǎn)安全提升。

5 礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法的注意事項

在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法還需要注意以下問題：

首先，需要堅持以人為本的礦山機械設(shè)計理念。在應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法的礦山機械設(shè)計堅持以人為本是一個重要內(nèi)容，需要相關(guān)的設(shè)計人員關(guān)注礦山機械設(shè)計中存在的噪音、機械形態(tài)不夠柔和、控制系統(tǒng)安全問題以及操作舒適度等多種問題。尤其需要進一步加強對礦山機械設(shè)計消除噪音的設(shè)計問題。如果礦山的工作人員在相對比較嘈雜，充滿噪聲的環(huán)境中工作，很容易影響工作的狀態(tài)，也很容易對工作人員的健康產(chǎn)生不良影響，甚至?xí)驗樵胍魧?dǎo)致相關(guān)的工作人員在操作礦山機械的時候出現(xiàn)失誤發(fā)生安全事故?；诖耍托枰嚓P(guān)的設(shè)計人員在礦山機械設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法的時候能夠關(guān)注工作人員的一般工作、操作礦山機械狀態(tài)，然后設(shè)計合理的礦山機械工作頻率，從而有效的降低礦山開采中機械產(chǎn)生的噪音，減少工作人員的影響。同時也需要根據(jù)我國當(dāng)前礦山機械設(shè)計中機械自動化水平不高的問題，積極的應(yīng)用更加智能化、自動化的礦山開采機械控制系統(tǒng)。

其次，還要進一步加強礦山機械設(shè)計的先進性、系統(tǒng)性、動態(tài)性、智能性技術(shù)的綜合應(yīng)用。相關(guān)的礦山機械設(shè)計人員還需要準(zhǔn)確的掌握人體基本生理指標(biāo)、機械各個部位尺寸等多方面的數(shù)據(jù)信息，掌握礦山開采工作流程等信息，這樣才能保證設(shè)計的礦山機械簡單、便于操作，使得礦山開采工作人員能夠在較好的工作環(huán)境組織礦山開采。

6 結(jié)語

總而言之，在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代機械設(shè)計方法具有重要意義。在礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法，可以綜合應(yīng)用多個學(xué)科優(yōu)勢，實現(xiàn)礦山機械優(yōu)化、完善。為了能進一步提升礦山機械的使用性能，提升礦山開采的質(zhì)量與效率，在未來的礦山機械設(shè)計中還要對應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法進行持續(xù)研究，并針對當(dāng)前礦山機械設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法中存在不足的部分采取針對性改進措施，提升礦山機械設(shè)計水平。