淺談現代設計技術方法在礦山機械設計中應用

朱艷敏

摘 要：近年來，我國礦山行業取得了較快的發展，在礦產資源開發過程中，礦山機械設計具有十分重要的意義，其不僅直接與礦產開采的安全息息相關，同時還直接關乎礦山開采的效率。所以需要努力提高礦山機械設計的水平，為礦山開采設計出更好的機械設備，以便于能夠更好的推動礦山行業的發展進程。文章從現代設計方法入手，對現代設計方法在礦山機械設計中的應用進行了分析，并進一步對礦山機械設計過程中應注意的幾個方面進行了具體的闡述。

關鍵詞：現代設計方法；礦山機械設計；CAD技術；有限元法

前言

隨著我國工業發展速度的加快，礦產資源的消耗量不斷增加，這就對礦山機械設備提出了更高的要求。在礦山開采過程中，機械設備具有極為重要的作用，不僅與礦產開采的安全息息相關，而且直接關系到礦山開采的效率，因此礦山機械的設計至關重要。在當前礦產資源消耗量不斷增加的情況下，更應該充分的利用現代化的設計方法，在確保安全的基礎上，努力提高設計質量，加快對老舊礦山機械的改造，遵循低碳環保的理念，降低設計成本，以最小的投入，確保設計出來的礦山機械設備性能的最優化。

1 現代設計方法概述

從傳統設計方法與現代設計方法相比較來講，傳統設計方法更注重于直覺和大量實踐經驗，而現代設計方法則是以現代理論和相應的邏輯分析等學科知識為主，實現了充分的利用計算機等先進技術來進行具體的規劃和設計，確保所設計出來的產品具有較好的質量和經濟性，能夠更好的滿足社會和經濟發展的需求。目前設計方法在科學技術及學科理論、技術等不斷發展的基礎上得以不斷優化。隨著計算機技術的發展，在設計中充分的利用計算機技術，不僅設計效率得以大幅度的提升，而且設計技術和設計質量也得以提升。同時在當前多門學科理論的融合下，無論是設計技術、設計方法等都取得了較快的發展，使設計方法更具有現代化的特點，其不僅具有先進性和智能性的特點，而且還開始向動態性、系統性和綜合性的方向發展，已開始逐漸取代傳統的設計方法，這些現代化設計方法的應用，有效的提高了礦山機械設計的水平，確保了礦山機械設備水平的提升，對加快推動礦山行業的發展發揮了極為關鍵的作用。

2 現代設計方法在礦山機械設計中的應用

2.1 可靠性設計

在進行礦山機械設計時，衡量產品質量的最重要一項指標是可靠性。要想做到可靠性設計，則需要通過試驗及統計分析對礦山機械的載荷、工況、長度及材料機械性能等數據進行計算，并作為可靠性的重要依據。根據具體的分析和計算，建立可靠性模型，確定設備的使用壽命，對其可靠性進行全面的掌握，對于一些可靠性較為薄弱的環節則可以加以進一步改進，以便于更好的提高礦山機械設備的質量，提升設備的安全可靠性，以便于確保礦山機械設備在生產過程中的安全能夠得到較好的保障。

2.2 CAD技術

目前在設計人員進行礦山機械設計時，必不可少的會使用到CAD技術。這是充分的利用計算機軟、硬件來實現對產品進行設計的一種技術，利用CAD技術可以實現進行設計、工程分析、繪畫及文檔制作，為設計帶來了很大的便利。不僅可以確保模塊和一體化設計的實現，而且直接導入計算機內的產品模型，在加工中心直接利用傳入的加工代碼進行機械的加工。應用CAD技術，有效的將設計和制造兩個環節更好的銜接起來，對礦山機械產品的設計效率和加工效率都有較明顯的改善。

2.3 有限元法

礦山作業時環境較為復雜，機械作業時受力情況也無法進行準確的計算和分析，在結構和載荷上都具有復雜性。在傳統設計中通常都是通過幾個截面來進行簡化計算，這不僅無論確保計算結果的準確性，而且僅僅通過對幾個截面的設計校核，無法對每個部件的應力分布情況進行準確的確定。所以在現代設計方法，往往利用有限元法，通過計算機來對每個部件的應力情況及薄弱點進行分析，這樣能夠更好的對設計產品進行改進，確保設計出來的產品質量能夠更好的滿足礦山開采的要求。

2.4 優化設計

目前數學專業也隨著時代前進而向前發展，比如最優化設計數學模型。礦山機械設計中的優化設計就是將設計中遇到的問題轉化為數學模型，然后應用數學優化技術和計算機計算技術，從可行域中找出最優解。在設計過程中，設計問題越復雜，越能體現出優化設計對產品設計的優勢，它大大減輕了設計工作者的負擔。優化設計技術在推進計算機輔助設計、改進產品質量和提高產品設計水平等方面都具有重要作用。

2.5 綠色設計

隨著當今世界對環境保護的重視，大家也開始呼喚設計界的綠色環保。綠色設計，不僅是指在設計過程中整個機械設備要經濟環保，做到可回收、可維護、可拆卸、可重復利用等，而且在機械施工過程中，要做到減少噪聲污染，提高工作效率，最大限度地節約能源。在滿足使用性能和安全性能的同時，設計的產品也要具有良好的環境屬性，這是現代設計中必要的一個環節。

2.6 人機工程設計技術

礦山機械運行的環境比較惡劣，操作機器人員需要集中精神進行細心操作，一個簡單的失誤有可能造成安全事故。所以在設計中有了人機工程設計技術，它的目標就在考慮施工環境的前提下，怎么樣將機械產品最合乎人的操作習慣，盡量滿足人的舒適度，減少人的勞動強度，保證生產安全。比如合理的檔位高度和位置設計可以減少操作人員的強度以及避免操作失誤，保證操作人員的安全。

3 礦山機械設計過程中應注意的幾個方面

首先，要強調以人為本的設計理念。以人為本是現代機械設計理念中很重要的一個方面。以人為本涉及到很多方面，例如噪音的消除、機械形態的柔和型、操作控制系統的安全性和操作起來的簡便性和舒適度。消除噪音是一個非常重要的方面，工作人員在一個充滿噪聲的環境里，不可能保持一個良好的工作狀態。操作工人極易出現錯誤操作而導致事故發生。因此在機械設計過程中，必須找到最合適的工作頻率，降低噪聲對工作人員的影響。除此之外，我國機械設計自動化程度比較低，很多都需要人工操作，因此有一個方便舒適的的操作系統很重要。

其次，現代機械設計方法集先進性、智能性、系統性、動態性和綜合性等特點于一身。礦山機械的設計人員一定要清楚的掌握幾個數據，例如人體的一些生理指標，各個部位的尺寸等，還要了解礦山的一些基本知識等情況，設計出來的工作界面要簡潔大方，讓工作人員很好的操作，又能保持一種良好的情緒和工作狀態。

4 結束語

隨著科學技術的快速發展，現代設計方法層出不窮，其種類越來越多，這就需要礦山機械設計中，設計人員需要根據企業的實際生產情況，充分的應用適宜的現代設計方法來進行礦山機械的設計，確保設計出來的產品性能上的最優化，具有良好的經濟性，這對于礦山企業生產效率提高及企業競爭力的提升都具有極為重要的意義，也必將對礦山企業的可持續發展奠定良好的基礎。

參考文獻

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