現(xiàn)代機械設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的應(yīng)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(xiàn)礦石的開采，因此，礦山機械的質(zhì)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(nèi)的礦山開采業(yè)對于礦山機械的設(shè)計仍然存在設(shè)計思想單一、守舊的現(xiàn)象存在，尋求一種方法對礦山機械設(shè)計理念進行創(chuàng)新是行業(yè)的必然發(fā)展趨勢。相關(guān)設(shè)計人員要能夠?qū)F(xiàn)代機械化設(shè)計理念與技術(shù)帶入到礦山機械設(shè)計當中，實現(xiàn)礦山機械設(shè)計的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)提升礦山機械工作質(zhì)量與工作效率的目的。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代設(shè)計方法;礦山開采業(yè);礦山機械設(shè)計;應(yīng)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(fā)揮著重要作用，其設(shè)計質(zhì)量與礦山開采活動的順利開展息息相關(guān)。就我國目前的礦山機械設(shè)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(xiàn)代化發(fā)展下的礦產(chǎn)開采需求，礦山機械設(shè)計理念的創(chuàng)新成為必然。設(shè)計人員需要將先進方法與現(xiàn)代理念應(yīng)用于礦山機械設(shè)計中，提高礦山機械設(shè)計的水平，使其滿足礦山開采的需求。

1、現(xiàn)代設(shè)計方法分析

1.1以計算機技術(shù)為核心

當前，在社會的發(fā)展過程中，計算機技術(shù)得到了普遍的運用，使得生產(chǎn)能力得到了很大的提高，對于各個行業(yè)的發(fā)展起到了非常大的促進作用，在現(xiàn)代設(shè)計當中，機械設(shè)計是一個非常重要的內(nèi)容。通過將計算機技術(shù)融入到機械設(shè)計當中，能夠促使機械設(shè)計的現(xiàn)代化發(fā)展，利用計算機技術(shù)，使得設(shè)計手段得到了很大的轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的手動到現(xiàn)在的自動化轉(zhuǎn)變，并且使得產(chǎn)品設(shè)計由二維轉(zhuǎn)向三維。利用計算機技術(shù)，使得一些新的設(shè)計方法陸續(xù)出現(xiàn)，例如二次開發(fā)、有限元分析以及模態(tài)分析等等。此外，在設(shè)計方式上，由串行逐漸轉(zhuǎn)變到并行，使得產(chǎn)品的開發(fā)率大大的提升，使得設(shè)計方式也更加的靈活，促進了設(shè)計與制造一體化的發(fā)展，保證了產(chǎn)品設(shè)計模型與制造的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而使得每一個環(huán)節(jié)都能夠得到有機連接。并且，計算機技術(shù)的應(yīng)用，使得設(shè)計管理的水平得到了很大的提升，利用數(shù)據(jù)庫的建立，使得技術(shù)的延續(xù)性得到了很大的提高，對傳統(tǒng)的手工管理模式進行了轉(zhuǎn)變。

1.2設(shè)計理論作為指導(dǎo)

傳統(tǒng)的礦山機械設(shè)計都是根據(jù)設(shè)計人員的實踐和經(jīng)驗進行的，通過設(shè)計人員的經(jīng)驗積累完善機械設(shè)計的各個流程。但是隨著礦山機械的自動化發(fā)展，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)計而成的礦山機械不能滿足礦山開采活動的需求。因此，設(shè)計人員需要將設(shè)計理論作為指導(dǎo)，進行礦產(chǎn)機械設(shè)計的創(chuàng)新，在以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，實現(xiàn)礦山機械設(shè)計的現(xiàn)代化與智能化。

2、現(xiàn)代設(shè)計方法在礦山機械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1優(yōu)化設(shè)計方案

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

2.2虛擬設(shè)計

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，以及工業(yè)化與信息化的融合，虛擬設(shè)計在現(xiàn)代機械設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛。在機械設(shè)備工作過程中，受到不同環(huán)境的影響，適應(yīng)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(diào)試，嚴重影響工作效率。虛擬設(shè)計方法就可以有效解決上述難題。在運用虛擬設(shè)計方法時，可將礦山機械設(shè)備的各種數(shù)據(jù)輸入到虛擬系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境下進行試驗，快速發(fā)現(xiàn)操作過程中可能出現(xiàn)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(shè)備在現(xiàn)實環(huán)境中的工作效率，保證順利完成任務(wù)。

2.3智能化設(shè)計

隨著計算機技術(shù)水平的不斷發(fā)展，在當前的機械設(shè)計過程中，對計算機技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。計算機技術(shù)的有效應(yīng)用能夠提高現(xiàn)代機械設(shè)計的智能化水平，并且提升機械設(shè)備的工作性能。在進行智能化設(shè)計的過程中，需要對控制器、傳感器、執(zhí)行系統(tǒng)等進行充分考慮，以現(xiàn)代機械設(shè)計的相關(guān)方法作為基礎(chǔ)，建立智能機械設(shè)備系統(tǒng)。要確保機械設(shè)備能夠完成數(shù)據(jù)收集、問題查找等功能，這樣才能節(jié)省人力，提高礦山機械設(shè)備的運用性能，同時，可以提升機械礦山機械設(shè)備對環(huán)境的適應(yīng)性。從而保證礦山機械設(shè)備能夠在惡劣的開采環(huán)境中完成開采工作，提高礦山開采效率與質(zhì)量。目前，在礦山機械設(shè)計過程中，應(yīng)用的技術(shù)方法主要包括CAD技術(shù)、虛擬技術(shù)以及數(shù)值模擬技術(shù)等，對這些技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠在很大程度上促進礦山機械設(shè)備的智能化發(fā)展。

2.4環(huán)保設(shè)計法

在綠色礦業(yè)發(fā)展背景下，礦山機械設(shè)計要全面貫徹綠色節(jié)能理念，積極運用綠色開采技術(shù)，以促進礦業(yè)可持續(xù)化發(fā)展。在進行礦山機械設(shè)計的過程中，要朝向環(huán)保角度傾斜，運用礦山開采知識，結(jié)合運用信息技術(shù)與科學(xué)技術(shù)等，進行礦山機械設(shè)計。基于環(huán)保理念的指導(dǎo)，運用環(huán)保技術(shù)與設(shè)備，做好礦山機械設(shè)計與設(shè)備開發(fā)。需要注意的是，綠色環(huán)保機械設(shè)計要貫穿礦山機械設(shè)計全過程，從機械設(shè)備運行與維護，從礦山機械設(shè)計到生產(chǎn)運行等，力求實現(xiàn)整個生命周期的環(huán)保性與綠色性。

2.5有限元設(shè)計法

在礦山機械設(shè)計中，利用有限元設(shè)計法，能夠?qū)Ω黝愂芰ο螅◣缀涡螤钶^為復(fù)雜、邊界不規(guī)則等的物體，進行受力分析，解決各類機械設(shè)備的復(fù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜性角度分析，利用有限元設(shè)計法，發(fā)揮其針對性功能。譬如：在進行挖掘機動臂設(shè)計時，進行承受彎曲變形分析，不僅能夠進行危險節(jié)點分析，還能夠?qū)颖鄹魈幨芰︿摻Y(jié)構(gòu)，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(yīng)力分布實際情況，能夠有效地解決鋼結(jié)構(gòu)受力不均的問題。

2.6可靠性設(shè)計的應(yīng)用

對于礦山當中的機械設(shè)備來說，可靠性是保證機械設(shè)備具有較長使用壽命的重要基礎(chǔ)。在實際工作過程當中，也可以將可靠性來作為礦山機械設(shè)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(nèi)的工作強度。如果工作強度越大的話，就說明機械設(shè)備的可靠性能就越強。所以，相關(guān)的設(shè)計人員為了能夠使得機械設(shè)備的設(shè)計性能達到最佳狀態(tài)，應(yīng)當從設(shè)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(shè)備的使用壽命大大延長。

結(jié)束語

綜上所述，對現(xiàn)代機械設(shè)計方法進行有效應(yīng)用能夠在很大程度上促進礦山開采工程的發(fā)展以及進步。在當前礦山機械設(shè)計發(fā)展的過程中，設(shè)計人員要堅持學(xué)習先進的科學(xué)技術(shù)以及現(xiàn)代礦山機械設(shè)計理念、設(shè)計方法，促進礦山機械設(shè)計的智能化、精密化以及人性化發(fā)展。與此同時，礦山機械設(shè)計人員還要努力提升自身的專業(yè)素質(zhì)以及綜合素養(yǎng)，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(yè)的發(fā)展。

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（作者單位：山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦）