現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用意義

侯建偉

（中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000）

與傳統(tǒng)的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)相比，當(dāng)前的礦山機(jī)械中會(huì)靈活的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，將各個(gè)學(xué)科中的優(yōu)勢(shì)綜合應(yīng)用其中，從而使得礦山機(jī)械整體優(yōu)化。因?yàn)樵诘V山機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是以設(shè)計(jì)方法學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)等當(dāng)前社會(huì)中先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提升機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量，不僅可以有效的縮短設(shè)計(jì)周期，還能使礦山機(jī)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(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用意義，并分析現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，關(guān)注礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的注意事項(xiàng)[2]。

1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相對(duì)的概念，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中相關(guān)的設(shè)計(jì)人員更加關(guān)注自身的直覺(jué)與長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，則是相關(guān)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代理論、邏輯分析等大量的學(xué)科知識(shí)，并充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，從而有效的提升產(chǎn)品的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法也可以更好的滿足現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。就當(dāng)前的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法發(fā)展來(lái)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(lái)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使得設(shè)計(jì)技術(shù)與設(shè)計(jì)質(zhì)量有效提升。而且大多的現(xiàn)代設(shè)計(jì)工作者更加傾向于在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中實(shí)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(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)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(jìn)性、智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)。在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，不僅能夠有效的提升礦山機(jī)械設(shè)計(jì)水平，還能促使礦山機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量、水平提升，進(jìn)一步促進(jìn)礦山開采、礦山行業(yè)的迅速發(fā)展[4]。

2 礦山機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的重要意義

在礦產(chǎn)開采、生產(chǎn)過(guò)程中需要面對(duì)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(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)礦山開采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在礦山開采中的中堅(jiān)力量就是礦山機(jī)械設(shè)備?；诖?，就必須要重視礦山機(jī)械設(shè)計(jì)，這樣才能有效的提升整個(gè)礦山開采生產(chǎn)過(guò)程的安全、效率和產(chǎn)出礦石質(zhì)量。通過(guò)在礦山設(shè)計(jì)中運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法可以有效的增強(qiáng)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性。在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中，其可靠性、合理性會(huì)對(duì)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，也就是說(shuō)，在復(fù)雜、惡劣的礦山開采作業(yè)環(huán)境中，礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，可以使礦山機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，能夠有效的提升礦山機(jī)械的可靠性，還需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員采取有效的檢驗(yàn)措施，從而使礦山機(jī)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(jī)械檢驗(yàn)工作的完成，還需要統(tǒng)計(jì)、分析礦山機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行大量的檢驗(yàn)試驗(yàn)，將檢驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、缺陷以及薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)與完善，從而有效的提升礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量，礦山機(jī)械性能得到改善，保證礦山機(jī)械能夠進(jìn)行安全、可靠的順利運(yùn)行[6]。

3 綠色設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)方法探析

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，礦山開采對(duì)自然環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害，這引起了越來(lái)越多人們的重視，尤其是礦山開采所需要的機(jī)械設(shè)備。由于機(jī)械在工作運(yùn)行過(guò)程中需要柴油帶動(dòng)，這勢(shì)必會(huì)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(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，這都是與當(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)中必須要記入綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念，改善傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備對(duì)環(huán)境所造成的污染情況。

3.2 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)包括三方技術(shù)，即數(shù)據(jù)管理技術(shù)、評(píng)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(guò)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(duì)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)都具有重要作用。此外，綠色礦山開采設(shè)計(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[7]。

4 在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

4.1 在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)

在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中最廣泛的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法就是CAD技術(shù)。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)與開發(fā)礦山機(jī)械設(shè)備。在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)分析、工程分析、繪圖文檔以及制作文檔等多個(gè)環(huán)節(jié)中都應(yīng)用該技術(shù)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的一體化與模塊化。有部分設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)工藝，并在NC編程中應(yīng)用計(jì)算機(jī)內(nèi)的產(chǎn)品模型。有些設(shè)計(jì)人員會(huì)在NC機(jī)床加工中心直接輸入加工代碼。根據(jù)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際工作情況來(lái)看，在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合，提升礦山機(jī)械的制造效率。

4.2 在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念

因?yàn)榈V山機(jī)械在作業(yè)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)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(jī)產(chǎn)生的噪音、顆粒物會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境。因此就必須要在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念與綠色技術(shù)。根據(jù)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)綠色設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，有以下幾項(xiàng)核心技術(shù)。首先，就是要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的應(yīng)用；其次，要加強(qiáng)對(duì)建模與仿真技術(shù)的應(yīng)用；最后，還要加強(qiáng)對(duì)評(píng)價(jià)方面技術(shù)的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)管理技術(shù)方面，通常會(huì)應(yīng)用Pdm，這也是在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)技術(shù)中的關(guān)鍵此基礎(chǔ)上之一。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，能夠?qū)⒌V山機(jī)械設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的包括綠色資源、工程規(guī)范、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)等大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的管理，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員也可以將礦山機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。通過(guò)在礦山設(shè)計(jì)中應(yīng)用建模數(shù)字化仿真技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的綠色設(shè)計(jì)目標(biāo)的重要途徑。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)初期收集、整理大量的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)行中所需要的數(shù)據(jù)與信息，從而構(gòu)建起礦山機(jī)械的生命周期模型。并在此基礎(chǔ)上使得各個(gè)部門之間互相合作，這樣也就可以通過(guò)應(yīng)用仿真技術(shù)來(lái)全方位的仿真處理好礦山機(jī)械的開發(fā)和設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試以及后期回收與二次處理。關(guān)于礦山機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)綠色度技術(shù)的應(yīng)用，就是要對(duì)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的操作性的指標(biāo)、保養(yǎng)性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行更加全面的評(píng)價(jià)，保證礦山機(jī)械設(shè)計(jì)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(wèn)題與安全事故發(fā)生概率。

4.3 應(yīng)用有限元法

因?yàn)榈V山的作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，無(wú)法對(duì)礦山機(jī)械在作業(yè)的時(shí)候機(jī)械受力情況進(jìn)行收集與分析，因此礦山機(jī)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(jì)中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員通常會(huì)分析礦山機(jī)械運(yùn)行中幾個(gè)截面來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，這不僅不能保證該計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，還不能確定礦山機(jī)械的每個(gè)部件的應(yīng)力分布情況。因此，在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，通過(guò)應(yīng)用有限元法，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算礦山機(jī)械的各個(gè)部位的應(yīng)力情況與機(jī)械運(yùn)作時(shí)的薄弱點(diǎn)，從而采取具有針對(duì)性的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，這樣才能使得機(jī)械性能優(yōu)化，從而更好的滿足礦山機(jī)械質(zhì)量，更好的滿足礦山開采需求。

4.4 應(yīng)用人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)

因?yàn)樵诘V山開采中礦山機(jī)械運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較惡劣，需要機(jī)械操作技術(shù)人員集中注意力關(guān)注具體機(jī)械操作，一旦其中出現(xiàn)簡(jiǎn)單的機(jī)械操作失誤也很有可能會(huì)潛藏安全隱患，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。通過(guò)在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在關(guān)照礦山作業(yè)環(huán)境的基礎(chǔ)上來(lái)使礦山機(jī)械設(shè)計(jì)更加符合人體生理特點(diǎn)，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(dòng)強(qiáng)度減少，這樣使得礦山機(jī)械的生產(chǎn)安全提升。

5 礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的注意事項(xiàng)

在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法還需要注意以下問(wèn)題：

首先，需要堅(jiān)持以人為本的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)理念。在應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)堅(jiān)持以人為本是一個(gè)重要內(nèi)容，需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員關(guān)注礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的噪音、機(jī)械形態(tài)不夠柔和、控制系統(tǒng)安全問(wèn)題以及操作舒適度等多種問(wèn)題。尤其需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)消除噪音的設(shè)計(jì)問(wèn)題。如果礦山的工作人員在相對(duì)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(duì)工作人員的健康產(chǎn)生不良影響，甚至?xí)驗(yàn)樵胍魧?dǎo)致相關(guān)的工作人員在操作礦山機(jī)械的時(shí)候出現(xiàn)失誤發(fā)生安全事故?；诖耍托枰嚓P(guān)的設(shè)計(jì)人員在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的時(shí)候能夠關(guān)注工作人員的一般工作、操作礦山機(jī)械狀態(tài)，然后設(shè)計(jì)合理的礦山機(jī)械工作頻率，從而有效的降低礦山開采中機(jī)械產(chǎn)生的噪音，減少工作人員的影響。同時(shí)也需要根據(jù)我國(guó)當(dāng)前礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中機(jī)械自動(dòng)化水平不高的問(wèn)題，積極的應(yīng)用更加智能化、自動(dòng)化的礦山開采機(jī)械控制系統(tǒng)。

其次，還要進(jìn)一步加強(qiáng)礦山機(jī)械設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性、智能性技術(shù)的綜合應(yīng)用。相關(guān)的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)人員還需要準(zhǔn)確的掌握人體基本生理指標(biāo)、機(jī)械各個(gè)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(jì)的礦山機(jī)械簡(jiǎn)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(yǔ)

總而言之，在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法具有重要意義。在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，可以綜合應(yīng)用多個(gè)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)械優(yōu)化、完善。為了能進(jìn)一步提升礦山機(jī)械的使用性能，提升礦山開采的質(zhì)量與效率，在未來(lái)的礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中還要對(duì)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行持續(xù)研究，并針對(duì)當(dāng)前礦山機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中存在不足的部分采取針對(duì)性改進(jìn)措施，提升礦山機(jī)械設(shè)計(jì)水平。