現代設計方法在礦山機械設計中的運用意義

侯建偉

（中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000）

與傳統的礦山機械設計相比，當前的礦山機械中會靈活的應用現代設計方法，將各個學科中的優勢綜合應用其中，從而使得礦山機械整體優化。因為在礦山機械設計應用現代設計方法是以設計方法學為基礎，通過應用計算機技術等當前社會中先進的技術來提升機械設計質量，不僅可以有效的縮短設計周期，還能使礦山機械的有效性得到改善與優化[1]。因此，就很有必要研究現代設計方法在礦山機械設計中的運用意義，并分析現代設計方法在礦山機械設計中的具體應用，關注礦山機械設計中應用現代設計方法的注意事項[2]。

1 現代設計方法概述

現代設計方法是與傳統設計方法相對的概念，傳統設計方法中相關的設計人員更加關注自身的直覺與長期的設計實踐經驗，應用現代設計方法，則是相關的設計人員通過應用現代理論、邏輯分析等大量的學科知識，并充分應用計算機等先進技術，從而有效的提升產品的質量與經濟性，通過應用現代設計方法也可以更好的滿足現代社會和經濟發展的需求。就當前的現代設計方法發展來看，伴隨著科學技術、學科理論的迅速發展也逐漸改善、優化[3]。尤其伴隨著近年來信息技術的迅速發展，在現代設計中對信息技術的應用越來越廣泛，使得設計技術與設計質量有效提升。而且大多的現代設計工作者更加傾向于在現代設計中實現多門學科理論的互相融合，這樣就使得現代設計技術、設計方法等都取得了較快的發展，并逐漸朝著現代化的方向發展，具備了先進性、智能化、自動化的特點。在礦山機械設計中應用現代設計方法，不僅能夠有效的提升礦山機械設計水平，還能促使礦山機械設備的質量、水平提升，進一步促進礦山開采、礦山行業的迅速發展[4]。

2 礦山機械設計運用現代設計方法的重要意義

在礦產開采、生產過程中需要面對復雜的作業環節，要想保證礦山開采的質量、效率，減少礦山開采的安全事故，就必須要保證礦山機械設計的合理性。根據礦山開采實踐經驗來看，在礦山開采中的中堅力量就是礦山機械設備。基于此，就必須要重視礦山機械設計，這樣才能有效的提升整個礦山開采生產過程的安全、效率和產出礦石質量。通過在礦山設計中運用現代設計方法可以有效的增強礦山機械設計的可靠性。在礦山機械設計中，其可靠性、合理性會對礦山機械設計的質量產生至關重要的影響，也就是說，在復雜、惡劣的礦山開采作業環境中，礦山機械設計中應用現代設計方法，可以使礦山機械在復雜、惡劣的作業環境中完成礦山開采工作，并有效的提升礦山作業的安全性[5]。因此，在礦山機械設計中應用現代設計方法，能夠有效的提升礦山機械的可靠性，還需要相關的設計人員采取有效的檢驗措施，從而使礦山機械能夠在不同的作業環境中根據礦山開采需要，完成礦山開采工作。要想保證礦山機械檢驗工作的完成，還需要統計、分析礦山機械設計數據，并進行大量的檢驗試驗，將檢驗試驗過程中出現的問題、缺陷以及薄弱環節進行改進與完善，從而有效的提升礦山機械設計的質量，礦山機械性能得到改善，保證礦山機械能夠進行安全、可靠的順利運行[6]。

3 綠色設計理念的應用

3.1 設計方法探析

隨著人們環境保護意識的逐漸增強，礦山開采對自然環境造成了嚴重的危害，這引起了越來越多人們的重視，尤其是礦山開采所需要的機械設備。由于機械在工作運行過程中需要柴油帶動，這勢必會排放大量的顆粒物質。同時，柴油發動機工作時會產生較大的噪聲，這都是與當前環境保護理念相違背。因此，現代礦山機械設計中必須要記入綠色環保設計理念，改善傳統的機械設備對環境所造成的污染情況。

3.2 綠色設計技術

要想在礦山機械設計中融入綠色設計理念，就必須符合綠色設計技術。而綠色設計技術包括三方技術，即數據管理技術、評價技術以及建模和仿真技術。在礦山機械設計過程中，這三個技術缺一不可，相互協調，每個技術對礦山機械設計都具有重要作用。此外，綠色礦山開采設計也要以相關的技術規范為依托，保證設計數據符合國家標準[7]。

4 在礦山機械設計中應用現代設計方法

4.1 在礦山機械設計中應用CAD技術

在礦山機械設計中最廣泛的現代設計方法就是CAD技術。相關的設計人員通過應用計算機技術的硬件系統、軟件系統來設計與開發礦山機械設備。在礦山機械設計中應用CAD技術，相關的設計人員在設計分析、工程分析、繪圖文檔以及制作文檔等多個環節中都應用該技術，這樣就可以實現設計的一體化與模塊化。有部分設計人員還在應用CAD技術的基礎上應用CAPP系統，從而更加合理的規劃礦山機械設計工藝，并在NC編程中應用計算機內的產品模型。有些設計人員會在NC機床加工中心直接輸入加工代碼。根據礦山機械設計實際工作情況來看，在礦山機械設計中應用CAD技術，可以有效的提升技術效益，并使得礦山機械設計與制造有機結合，提升礦山機械的制造效率。

4.2 在礦山機械設計中應用綠色設計理念

因為礦山機械在作業的過程中會產生大量的有害物質，會對環境產生一定的直接影響，例如礦山開采中所使用的大缸徑的柴油機產生的噪音、顆粒物會嚴重影響環境。因此就必須要在礦山機械設計中應用綠色設計理念與綠色技術。根據礦山機械設計中對綠色設計技術的應用情況來看，有以下幾項核心技術。首先，就是要進一步加強對數據管理技術的應用；其次，要加強對建模與仿真技術的應用；最后，還要加強對評價方面技術的應用。在數據管理技術方面，通常會應用Pdm，這也是在礦山機械設計應用綠色設計技術中的關鍵此基礎上之一。通過應用該技術，能夠將礦山機械設計整個過程中的各個環節產生的包括綠色資源、工程規范、機械設計技術等大量數據信息進行有效的管理，相關的設計人員也可以將礦山機械設計中的數據信息傳遞到某一制定位置的工作人員，保證礦山機械設計的合理性。通過在礦山設計中應用建模數字化仿真技術，也是實現礦山機械設計的綠色設計目標的重要途徑。相關的設計人員可以在設計初期收集、整理大量的礦山機械設計、運行中所需要的數據與信息，從而構建起礦山機械的生命周期模型。并在此基礎上使得各個部門之間互相合作，這樣也就可以通過應用仿真技術來全方位的仿真處理好礦山機械的開發和設計、制作和測試以及后期回收與二次處理。關于礦山機械設計對綠色度技術的應用，就是要對礦山機械設計的操作性的指標、保養性指標、經濟性以及環保指標進行評價，從而能夠對機械設計的整個過程進行更加全面的評價，保證礦山機械設計的合理性，使其能夠更好的應用于礦山開采，并減少開采中的問題與安全事故發生概率。

4.3 應用有限元法

因為礦山的作業環境比較復雜、惡劣，無法對礦山機械在作業的時候機械受力情況進行收集與分析，因此礦山機械的結構、荷載有比較顯著的復雜性。在傳統的設計中，相關的設計人員通常會分析礦山機械運行中幾個截面來進行簡單的計算，這不僅不能保證該計算結果的準確性，還不能確定礦山機械的每個部件的應力分布情況。因此，在礦山機械設計中應用現代設計方法，通過應用有限元法，相關的設計人員能夠通過應用計算機來計算礦山機械的各個部位的應力情況與機械運作時的薄弱點，從而采取具有針對性的改進設計方法，這樣才能使得機械性能優化，從而更好的滿足礦山機械質量，更好的滿足礦山開采需求。

4.4 應用人機工程設計技術

因為在礦山開采中礦山機械運行環境相對比較惡劣，需要機械操作技術人員集中注意力關注具體機械操作，一旦其中出現簡單的機械操作失誤也很有可能會潛藏安全隱患，導致安全事故發生。通過在礦山機械設計中應用人機工程設計技術，相關的設計人員在關照礦山作業環境的基礎上來使礦山機械設計更加符合人體生理特點，更加符合操作人員的操作習慣，從而提升操作人員的舒適度，操作的勞動強度減少，這樣使得礦山機械的生產安全提升。

5 礦山機械設計中應用現代設計方法的注意事項

在礦山機械設計中應用現代設計方法還需要注意以下問題：

首先，需要堅持以人為本的礦山機械設計理念。在應用現代設計方法的礦山機械設計堅持以人為本是一個重要內容，需要相關的設計人員關注礦山機械設計中存在的噪音、機械形態不夠柔和、控制系統安全問題以及操作舒適度等多種問題。尤其需要進一步加強對礦山機械設計消除噪音的設計問題。如果礦山的工作人員在相對比較嘈雜，充滿噪聲的環境中工作，很容易影響工作的狀態，也很容易對工作人員的健康產生不良影響，甚至會因為噪音導致相關的工作人員在操作礦山機械的時候出現失誤發生安全事故。基于此，就需要相關的設計人員在礦山機械設計應用現代設計方法的時候能夠關注工作人員的一般工作、操作礦山機械狀態，然后設計合理的礦山機械工作頻率，從而有效的降低礦山開采中機械產生的噪音，減少工作人員的影響。同時也需要根據我國當前礦山機械設計中機械自動化水平不高的問題，積極的應用更加智能化、自動化的礦山開采機械控制系統。

其次，還要進一步加強礦山機械設計的先進性、系統性、動態性、智能性技術的綜合應用。相關的礦山機械設計人員還需要準確的掌握人體基本生理指標、機械各個部位尺寸等多方面的數據信息，掌握礦山開采工作流程等信息，這樣才能保證設計的礦山機械簡單、便于操作，使得礦山開采工作人員能夠在較好的工作環境組織礦山開采。

6 結語

總而言之，在礦山機械設計中應用現代機械設計方法具有重要意義。在礦山機械設計中應用現代設計方法，可以綜合應用多個學科優勢，實現礦山機械優化、完善。為了能進一步提升礦山機械的使用性能，提升礦山開采的質量與效率，在未來的礦山機械設計中還要對應用現代設計方法進行持續研究，并針對當前礦山機械設計中應用現代設計方法中存在不足的部分采取針對性改進措施，提升礦山機械設計水平。