現代機械設計方法在礦山機械設計中的應用探討

王進艷

【摘?要】在進行礦山開采活動時，主要運用礦山機械來實現礦石的開采，因此，礦山機械的質量以及工作效率直接能夠決定礦山開采工作是夠能夠順利進行。目前為止國內的礦山開采業對于礦山機械的設計仍然存在設計思想單一、守舊的現象存在，尋求一種方法對礦山機械設計理念進行創新是行業的必然發展趨勢。相關設計人員要能夠將現代機械化設計理念與技術帶入到礦山機械設計當中，實現礦山機械設計的創新，從而實現提升礦山機械工作質量與工作效率的目的。

【關鍵詞】現代設計方法;礦山開采業;礦山機械設計;應用

中圖分類號：TD402 文獻標識碼：A

引言

在礦山開采活動中，礦山機械發揮著重要作用，其設計質量與礦山開采活動的順利開展息息相關。就我國目前的礦山機械設計而言，存在較為嚴重的思想僵化以及思想單一等問題，根本不能適用于現代化發展下的礦產開采需求，礦山機械設計理念的創新成為必然。設計人員需要將先進方法與現代理念應用于礦山機械設計中，提高礦山機械設計的水平，使其滿足礦山開采的需求。

1、現代設計方法分析

1.1以計算機技術為核心

當前，在社會的發展過程中，計算機技術得到了普遍的運用，使得生產能力得到了很大的提高，對于各個行業的發展起到了非常大的促進作用，在現代設計當中，機械設計是一個非常重要的內容。通過將計算機技術融入到機械設計當中，能夠促使機械設計的現代化發展，利用計算機技術，使得設計手段得到了很大的轉變，由傳統的手動到現在的自動化轉變，并且使得產品設計由二維轉向三維。利用計算機技術，使得一些新的設計方法陸續出現，例如二次開發、有限元分析以及模態分析等等。此外，在設計方式上，由串行逐漸轉變到并行，使得產品的開發率大大的提升，使得設計方式也更加的靈活，促進了設計與制造一體化的發展，保證了產品設計模型與制造的統一協調，從而使得每一個環節都能夠得到有機連接。并且，計算機技術的應用，使得設計管理的水平得到了很大的提升，利用數據庫的建立，使得技術的延續性得到了很大的提高，對傳統的手工管理模式進行了轉變。

1.2設計理論作為指導

傳統的礦山機械設計都是根據設計人員的實踐和經驗進行的，通過設計人員的經驗積累完善機械設計的各個流程。但是隨著礦山機械的自動化發展，根據經驗設計而成的礦山機械不能滿足礦山開采活動的需求。因此，設計人員需要將設計理論作為指導，進行礦產機械設計的創新，在以往經驗的基礎上，結合現代技術，實現礦山機械設計的現代化與智能化。

2、現代設計方法在礦山機械設計中的應用

2.1優化設計方案

這種方法是當今應用最為廣泛的一種現代設計方法，這種方法度礦山機械設計的全方面進行考慮，實現礦山機械設備的全面優化，其優化范圍十分廣闊，小到設備的零部件，大到設備的重量。并且，這種方法能夠以不改變礦山機械設備的本來結構為前提，盡可能的將機械設備的運行效率提升到最高。通常情況下，優化設計方法都是利用軟件都建設備的數學模型，再經由計算機技術與數學優化方法的運算，從而使得機械設備得到全方面的優化，其中較為常用的建模軟件有3D開發引擎、VC+++等軟件。

2.2虛擬設計

隨著信息化技術的不斷發展，以及工業化與信息化的融合，虛擬設計在現代機械設計中的應用越來越廣泛。在機械設備工作過程中，受到不同環境的影響，適應情況不盡相同，很難保證在任何外在因素影響下都能正常工作，只能在工作過程中不斷調試，嚴重影響工作效率。虛擬設計方法就可以有效解決上述難題。在運用虛擬設計方法時，可將礦山機械設備的各種數據輸入到虛擬系統，在虛擬環境下進行試驗，快速發現操作過程中可能出現的問題，制定針對性措施，虛擬問題解決方案，從而提高礦山機械設備在現實環境中的工作效率，保證順利完成任務。

2.3智能化設計

隨著計算機技術水平的不斷發展，在當前的機械設計過程中，對計算機技術的應用也越來越廣泛。計算機技術的有效應用能夠提高現代機械設計的智能化水平，并且提升機械設備的工作性能。在進行智能化設計的過程中，需要對控制器、傳感器、執行系統等進行充分考慮，以現代機械設計的相關方法作為基礎，建立智能機械設備系統。要確保機械設備能夠完成數據收集、問題查找等功能，這樣才能節省人力，提高礦山機械設備的運用性能，同時，可以提升機械礦山機械設備對環境的適應性。從而保證礦山機械設備能夠在惡劣的開采環境中完成開采工作，提高礦山開采效率與質量。目前，在礦山機械設計過程中，應用的技術方法主要包括CAD技術、虛擬技術以及數值模擬技術等，對這些技術的有效應用，能夠在很大程度上促進礦山機械設備的智能化發展。

2.4環保設計法

在綠色礦業發展背景下，礦山機械設計要全面貫徹綠色節能理念，積極運用綠色開采技術，以促進礦業可持續化發展。在進行礦山機械設計的過程中，要朝向環保角度傾斜，運用礦山開采知識，結合運用信息技術與科學技術等，進行礦山機械設計。基于環保理念的指導，運用環保技術與設備，做好礦山機械設計與設備開發。需要注意的是，綠色環保機械設計要貫穿礦山機械設計全過程，從機械設備運行與維護，從礦山機械設計到生產運行等，力求實現整個生命周期的環保性與綠色性。

2.5有限元設計法

在礦山機械設計中，利用有限元設計法，能夠對各類受力對象，包括幾何形狀較為復雜、邊界不規則等的物體，進行受力分析，解決各類機械設備的復雜問題，包括材料非線性問題與幾何非線性問題等。從礦山機械結構復雜性角度分析，利用有限元設計法，發揮其針對性功能。譬如：在進行挖掘機動臂設計時，進行承受彎曲變形分析，不僅能夠進行危險節點分析，還能夠對動臂各處受力鋼結構，做全面的受力分析。采用有限元法，利用SAP5程序，計算動臂與斗桿的最大受力，獲得鋼板應力分布實際情況，能夠有效地解決鋼結構受力不均的問題。

2.6可靠性設計的應用

對于礦山當中的機械設備來說，可靠性是保證機械設備具有較長使用壽命的重要基礎。在實際工作過程當中，也可以將可靠性來作為礦山機械設備性能評判的一個重要標準。一般比較常用的評價方法為一定時間之內的工作強度。如果工作強度越大的話，就說明機械設備的可靠性能就越強。所以，相關的設計人員為了能夠使得機械設備的設計性能達到最佳狀態，應當從設計的尺寸、材料等方面加大努力，采用性能良好的機械材料，從而使得機械設備的使用壽命大大延長。

結束語

綜上所述，對現代機械設計方法進行有效應用能夠在很大程度上促進礦山開采工程的發展以及進步。在當前礦山機械設計發展的過程中，設計人員要堅持學習先進的科學技術以及現代礦山機械設計理念、設計方法，促進礦山機械設計的智能化、精密化以及人性化發展。與此同時，礦山機械設計人員還要努力提升自身的專業素質以及綜合素養，提高自身的社會責任感以及歷史使命感，才能夠促進我國礦山開采事業的發展。

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（作者單位：山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦）