殷春雷久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司

現(xiàn)代設(shè)計理論和方法在煤礦機械設(shè)計中的應(yīng)用

殷春雷
久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)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(shè)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(shè)計應(yīng)用前景進行了一系列的分析研究。

煤礦機械；設(shè)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(guān)系著煤礦工作效率，各種先進技術(shù)手段的應(yīng)用更是提升了煤礦工作質(zhì)量，下面我們就從煤礦設(shè)計理論、先進技術(shù)應(yīng)用等方面對煤礦機械設(shè)備應(yīng)用加以闡述。

1.現(xiàn)代化煤礦機械設(shè)計理論

1.1煤礦機械設(shè)計理念

現(xiàn)代煤礦機械設(shè)計指的是現(xiàn)代主義設(shè)計，也就是常說的技術(shù)設(shè)計、功能主義設(shè)計及機器藝術(shù)等相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)代設(shè)計就是要更好將科學(xué)技術(shù)融入到機械設(shè)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(shè)計中的應(yīng)用

計算機技術(shù)在現(xiàn)代社會當中的應(yīng)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(shè)備當中的應(yīng)用也帶動了機械設(shè)計質(zhì)的變化。計算機技術(shù)的應(yīng)用極大的提升了機械設(shè)備的可靠性、增加了工業(yè)設(shè)計的合理性、增添了綠色環(huán)保設(shè)計，計算機技術(shù)實現(xiàn)了計算機技術(shù)與現(xiàn)代機械設(shè)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(shè)計理論及方法在煤礦機械設(shè)計中的具體應(yīng)用

2.1三維技術(shù)

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

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

現(xiàn)代技術(shù)在煤礦機械設(shè)計當中的應(yīng)用，應(yīng)當建立實心體模塊，充分建立起便于機械設(shè)備零構(gòu)件模型的結(jié)合，并實現(xiàn)設(shè)備設(shè)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(shè)計模型的完善，增加機械設(shè)計圖形的合理性。

2.2提升煤礦機械設(shè)計的可靠性

以計算機為輔助，增加機械設(shè)計的合理性，進行設(shè)計狀態(tài)分解。常規(guī)機械設(shè)計極限狀態(tài)需要具有確定量，可靠性設(shè)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(fù)雜的變量計算。因此，計算機輔助設(shè)計十分必要，它是最佳的輔助計算工具。

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

2.3煤礦機械設(shè)計的幾種技術(shù)應(yīng)用方法

首先，有限元法。該方法指的是利用計算機輔助設(shè)計工具進行數(shù)值計算的設(shè)計方法，現(xiàn)代化技術(shù)手段將復(fù)雜、無限的質(zhì)點逐步簡化，從而形成以有限單元組成的設(shè)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(shè)計彈體模式。

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

2.4機械產(chǎn)品存數(shù)優(yōu)化設(shè)計

煤礦機械的優(yōu)化設(shè)計就是要將常規(guī)設(shè)計方法、理論和周期等問題逐漸轉(zhuǎn)化為更多的數(shù)學(xué)模型，進而尋找最佳的設(shè)計方案。優(yōu)化參數(shù)化設(shè)計應(yīng)遵循如下設(shè)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(shè)計

煤礦作為一種重要的應(yīng)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(shè)計極為重要。設(shè)計之初就要做好相關(guān)準備：建立煤礦機械綠色設(shè)計模型設(shè)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(shè)計成本，實現(xiàn)機械產(chǎn)品安全設(shè)計保護。

傳統(tǒng)的煤礦機械設(shè)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(shè)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(shè)備利用對環(huán)境影響，樹立以現(xiàn)代化設(shè)備設(shè)計為理念的現(xiàn)代機械設(shè)計方法。

2.6人機工程學(xué)設(shè)計

煤礦機械人機工程學(xué)設(shè)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(shè)計，就當前科學(xué)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(shè)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(xué)設(shè)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(shè)計方法進行機械設(shè)備操作模擬，進而推動機械設(shè)備設(shè)計技術(shù)的模擬和延伸。現(xiàn)代化機械設(shè)計當中充分融合了現(xiàn)代信息技術(shù)、設(shè)備管理技術(shù)、建模仿真技術(shù)，極大的縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期。虛擬樣機技術(shù)充分應(yīng)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(xué)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(shè)計應(yīng)當充分結(jié)合行業(yè)發(fā)展特點，采用特殊設(shè)備材料，評估機械設(shè)備結(jié)構(gòu)動力特性，進行機械設(shè)備綜合情況判定，全面考量機械設(shè)計應(yīng)用情況。

現(xiàn)代化先進技術(shù)手段是實現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計理念與煤礦機械設(shè)計融合的最佳方法。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，煤礦機械設(shè)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(yīng)用的普及率，開拓煤礦技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代化設(shè)計理論與煤礦機械設(shè)計的結(jié)合能夠提升煤礦機械設(shè)計的合理性、提升設(shè)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(xué)的角度進行機械設(shè)備設(shè)計理論分析，推動煤礦行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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