煤礦機械裝備結構優(yōu)化設計

吳英華

摘要：煤礦產(chǎn)業(yè)是我國對自然資源煤礦進行開采，從而用于各行各業(yè)的生產(chǎn)，滿足人們的需求的一種產(chǎn)業(yè)。近年來，中國的經(jīng)濟不斷發(fā)展，很多行業(yè)的發(fā)展依賴于煤礦業(yè)，煤礦業(yè)在中國的經(jīng)濟中所占的位置不可撼動。煤礦產(chǎn)業(yè)中，機械起到?jīng)Q定作用，機械質量的好壞直接關系到煤礦生產(chǎn)的順利進行。隨著社會制造業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)和材料業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)中，對煤礦機械設備的結構優(yōu)化設計要求更嚴格。要提高煤礦機械設備的性能和質量，必須做到：對機械設備的保護和維修；對煤礦機械設備結構進行優(yōu)化設計，不斷創(chuàng)新設計方法。煤礦技術中機械裝備結構優(yōu)化設計，已經(jīng)受到煤礦產(chǎn)業(yè)的重視，是煤礦產(chǎn)業(yè)中必須解決的問題。

關鍵詞：煤礦技術；機械裝備；結構優(yōu)化

1 煤礦技術中機械裝備的重要性

煤礦是我國很重要的自然資源，社會上各行各業(yè)的發(fā)展離不開煤礦，煤礦在我國消費市場中占有很大比重。在煤礦產(chǎn)業(yè)中，煤礦的生產(chǎn)主要靠機械裝備，機械裝備的好壞直接關系到煤礦的質量，關系到煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，每年所需的煤礦總量不斷增加，若煤礦機械設備比較落后，則關系到煤礦的產(chǎn)量和質量等，嚴重阻礙我國經(jīng)濟發(fā)展。煤礦生產(chǎn)的環(huán)境很惡劣，對機械設備的要求比較高。由于我國經(jīng)濟發(fā)展的需要以及各行各業(yè)的發(fā)展，對煤礦的需求量與日俱增，我國大型的煤礦開采基地不斷增加。同時，由于煤礦機械設備的問題，不斷有煤礦事故發(fā)生，造成的人員傷亡逐年增加，礦難所造成的經(jīng)濟損失不可估量。因此，煤礦機械設備問題，值得煤礦生產(chǎn)企業(yè)反思，要從每次礦難中總結經(jīng)驗和教訓，對煤礦技術中機械裝備結構優(yōu)化設計采取一些措施，只有這樣，才能保證煤礦產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，才能保證人們的生命安全。

2 煤礦機械裝備結構設計的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段與國外的大多發(fā)達國家相比，我國在煤礦機械裝備的制造以及管理上還存在很大的差距。國外的發(fā)達國家對煤礦機械裝備進行管理時通常都是采用計算機技術進行管理，其生產(chǎn)的模式以及管理的體制也都發(fā)展的較為成熟了，而在我國對于煤礦機械裝備的管理工作仍然處于一個經(jīng)驗管理的階段。同樣的在對煤礦機械裝備的結構設計過程中，國外的發(fā)達國家都是采用CAD 和 CAM 等計算機技術對其進行結構設計，而在我國卻很少有企業(yè)采用這種計算機技術進行設計。另外，在對煤礦機械裝備的制造環(huán)節(jié)上，國外的發(fā)達國家基本上都是應用微細加工技術以及超精密加工技術，超精密加工技術的精度能夠達到 1 nm，而微細加工技術的精度也能夠達到 1nm，甚至是達到 1 μm，這類精密的程度要遠遠的領先于我國。最后就是在自動化技術方面，國外的發(fā)到國家大都采用制造智能化和集成化以及柔性的自動化等技術，常見的如數(shù)控機床、集成制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)以及加工中心等自動化技術，而在我國柔性的制造系統(tǒng)卻還是很不常見的，我國的自動化技術還處在單機自動化以及剛性自動化階段。

3 煤礦產(chǎn)業(yè)中對機械設備的要求

隨著我國對煤礦的需求量不斷劇增，很多大型煤礦開采基地不斷增多。為了保證煤礦生產(chǎn)的順利進行和保證煤礦開采人員的生命安全，因此對煤礦機械設備要求高。在質量方面，機械設備要可靠，不能采購劣質的設備，不使用舊式，落后的機器，應使用新型的質量好的設備，才能使煤礦生產(chǎn)高效，才能避免礦難發(fā)生。在壽命方面，使用的機械設備壽命要長，要定時保養(yǎng)和維修，若機械壽命短，要經(jīng)常換，會影響生產(chǎn)的順利進行，也會增加成本的投資。在操作控制方面，采用計算機進行操作和監(jiān)控，集約化生產(chǎn)，使煤礦高效，有質量的生產(chǎn)。

4煤礦技術中機械結構優(yōu)化設計

4.1 煤礦技術中機械結構模塊化設計

結構化模塊設計指將一個產(chǎn)品分成一個或幾個模塊，將這幾個模塊進行組合，從而形成不同的產(chǎn)品，這些模塊既是零件的同時，又是系統(tǒng)。模塊之間應進行聯(lián)接和配合，具有互換性和相容性。

4.2 煤礦技術中機械結構智能化設計

智能化設計是指利用各種智能軟件，虛擬設計，互聯(lián)網(wǎng)，多媒體等進行設計，體現(xiàn)出機械設備的結構和構想。

4.3 煤礦技術中機械結構系統(tǒng)化設計

系統(tǒng)化設計指將多個設計組合成一個系統(tǒng)，將所有的設計聯(lián)合在一起后，可達到完成的目標，并且各個設計之間不存在干擾，但是又相互聯(lián)系，相互配合。

5 煤礦技術中機械結構優(yōu)化設計的應用

5.1 可靠和穩(wěn)健的機械設計

煤礦開采環(huán)境惡劣，可靠穩(wěn)健的機械設計可保證煤礦煤礦生產(chǎn)順利進行和生命安全。可靠性是指設備在規(guī)定條件下內完成設定目標的能力，可靠性成為衡量產(chǎn)品質量的一個重要參數(shù)。可靠的機械設計，所用的設計變量是經(jīng)過多次測試并進過檢驗后得到的統(tǒng)計量。進行可靠性設計，可以提高煤礦機械的性能和可靠性。對一些隨機變量，模糊變量，如載荷、幾何尺度等進行測試和統(tǒng)計分析，給出具體的參數(shù)，保證機械的可靠度，提高設備的壽命，保證煤礦安全生產(chǎn)。穩(wěn)健設計指利用系統(tǒng)的非線性，在可控因素下，機械設備對環(huán)境變化，機器老化等問題出于最不敏感狀態(tài)，使機械很穩(wěn)定。

5.2 機械設備的造型設計

造型設計是指用特定的物質材料，依據(jù)機械的功能而在形態(tài)、結構、色彩、外表加工等方面進行創(chuàng)新設計。煤礦機械設備不僅要考慮其使用功能，還要考慮其外觀，使其同時具有實用性和美觀性。煤礦開采環(huán)境惡劣，對機械設備的技術性能要求高，同時其設備的外觀和舒適性也重要。在對煤礦機械設備進行設計時，除了要滿足其性能要求，還要在外觀上，色彩上采用柔和、溫馨、親情，具有以人為本的造型設計，使工人在工作時保持心情愉悅，提高工作效率和安全性，保證煤礦生產(chǎn)的效益。

5.3 機械設備的摩擦學設計

由于煤礦量的需求不斷增加，在煤礦生產(chǎn)中，有些煤礦企業(yè)沒日沒夜的工作，由于長時間的工作，機械設備磨損很嚴重。摩擦學是研究機械在相對運動時，運動表面受到摩擦，磨損的學科。機械設備的磨損會影響其使用壽命，有些機械設備磨損很嚴重，但是沒有及時更換的情況下很容易出現(xiàn)事故，影響煤礦順利安全的生產(chǎn)。所以在機械設備設計時，要考慮到零件之間的摩擦，設備與設備直接的摩擦，設備與外界環(huán)境的摩擦，將摩擦力降低最低。

結束語

煤礦技術中機械裝備的結構設計尤為重要，它直接關系到煤礦生產(chǎn)的效益和安全性，關系到人們的生命財產(chǎn)安全，所以有必要運用一些創(chuàng)新方法對機械裝備結構優(yōu)化設計。隨著科技的發(fā)展，機械設備設計人員應該與時俱進，將創(chuàng)新理念與智能化，數(shù)字化，虛擬化技術結合起來，提高煤礦的生產(chǎn)效率和安全性。

參考文獻

[1]魏軍英，李士陽.現(xiàn)代設計理論和方法在煤礦機械設計中的應用[J].煤礦機械，2007（4）：32-36.

[2]鄭繼水.煤礦機械綠色設計與加工的途徑[J].山東煤炭科技，2011（2）：52-57.

（作者單位：哈爾濱博業(yè)科技開發(fā)有限責任公司）