現(xiàn)代設計方法在礦山機械中的應用

摘 要 做為礦產生產中重要設備的礦山機械，其性能和質量的好壞對礦山的生產及安全有著直接的影響。隨著科學技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，傳統(tǒng)的設計技術已遠遠不能滿足礦山機械設計的需要?，F(xiàn)代設計技術在礦山機械中的應用必須做到與時俱進，集創(chuàng)造性、系統(tǒng)性和綜合性等優(yōu)點于一體，很好地適應市場競爭的需求，既能降低礦產開發(fā)的成本，又能提高礦產產品的質量。本文首先簡要闡述了現(xiàn)代設計方法的內涵，然后就其在礦山機械中的應用，綜合筆者的觀念，作出了一些相關的

總結。

關鍵詞 現(xiàn)代設計方法；礦山機械；礦產生產

中圖分類號 TD402 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0150-01

1 現(xiàn)代設計方法的內涵

設計是人類為了征服自然、改造世界在一定的時空限制和物質條件下進行的創(chuàng)造性思維的實踐活動。而現(xiàn)代設計的概念則是建立在這一含義之上的，是由人類社會發(fā)展進入現(xiàn)代工業(yè)社會應運而生的，它的設計方法主要是通過考慮產品、市場、科學知識以及相關技術人員的決策管理等一系列因素后，制定出的一套的項目計 劃方案，從而孕育出能形成產品各方面競爭優(yōu)勢的設計方法?，F(xiàn)代設計方法的專業(yè)涵蓋面廣泛，涉及學科眾多，綜合性基礎性強，它突破了傳統(tǒng)設計方法的經驗法和類比法，對傳統(tǒng)設計方法進行了創(chuàng)新，將設計方法提升到更高的層次，使其具有邏輯性、理性和系統(tǒng)性，注重運用人類的認識能力與創(chuàng)新能力。

自21世紀以來，世界第三次以信息技術為指導的科技革命爆發(fā)，在世界范圍內科學技術的不斷發(fā)展，擴大了現(xiàn)代設計技術的范疇，也使得優(yōu)化設計、有限元法設計和可靠性設計等一些新興的設計方法和理論在現(xiàn)代設計中得到了越來越多運用?，F(xiàn)代設計技術的理論和方法正不斷取得優(yōu)越的發(fā)展并日趨完善；同時，現(xiàn)代設計方法由于其具備的與傳統(tǒng)設計方法不可比擬的優(yōu)越性，集先進性、動態(tài)性、智能性、程式性、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、優(yōu)化性和綜合性等特點，越來越滲透影響到了各行各業(yè)，特別是礦山機械設備的設計中，為了滿足礦業(yè)企業(yè)的生存發(fā)展能適應行業(yè)技術的進步和目標市場的競爭等需要，大部分礦產企業(yè)已開始大力推行現(xiàn)代設計方法。

目前，現(xiàn)代設計的許多方法已在礦山機械中得到廣泛應用并取得良好的績效，現(xiàn)代設計方法涉及的設計領域也得到了拓展，石灰石礦產生產的效益與安全也得到了有效保障。

2 現(xiàn)代設計方法在礦山機械中的應用

在我國，現(xiàn)代技術方法在礦山機械中的應用始于20世紀70年代，主要是模仿蘇聯(lián)的應用模式，具有著很大的缺陷性，直到80年代，中國國內經濟的大范圍復蘇，礦產開發(fā)行業(yè)的興起，它在礦山機械中的應用才真正的開始推動發(fā)展?，F(xiàn)代設計方法在礦產行業(yè)的引進，使得其在市場經濟中不斷取得顯著的成績。筆者綜合其現(xiàn)代設計運用的相關設計方法，對其在礦山機械產生的應用做出了如下總結。

2.1 可靠性設計方法

可靠性是衡量產品質量的重要指標之一，是指產品在規(guī)定的時間和物質條件下，完成特定功能的能力，產品的可靠性由每個設計階段的可靠性直接決定。石灰石采礦機械設備的可靠性設計就是通過零部件數據（載荷、幾何尺寸等）的收集，來定量計算、評價設備的可靠性，并根據使用要求來確定產品的可靠性定量指標，改進機械設備中可靠性較低的部分，以求保證產品整機的可靠性達標，這樣才有利于保障礦山產出的高效性，同時也保障了石灰石的生產安全和礦工的生命安全。如1994年之前，中華理工大學刁柏青等人開展了對礦井提升鋼絲繩安全系數可靠性的評估研究，建立了鋼絲繩可靠性設計的理論方法。

2.2 優(yōu)化設計方法

優(yōu)化設計方法已被廣泛應用于礦山機械設計過程之中，其主要將工程設計問題根據實際需要按照設計規(guī)范轉換成數學模型，運用優(yōu)化技術尋找最優(yōu)設計方案。優(yōu)化設計的對象和優(yōu)化設計內容的范圍都在不斷擴大。將優(yōu)化設計的方法運用到礦山機械產品的設計過程中，設計效率和設計質量得到了很大提高，產品的性能也得到了進一步提升，不僅產品的質量減輕了，體積也縮小了，同時還降低了產品成本。例如，BHPIronOre公司與LynxEngineering公司合作，根據需要逐年更換車體的計劃，采用優(yōu)化設計方法研發(fā)出一種新車型，該車型不僅提高了燃油效率，而且大大降低了車輛購置和維修成本。

2.3 有限元法設計

有限元法能夠較好地分析礦山機械受力的復雜性問題，它能夠通過各種受力不均衡不規(guī)則的相關礦山機械相關部件進行受力分析，最有效最優(yōu)化的估算各面積的復雜問題的解決方法，使得能最大程度的規(guī)避風險。有限元法設計是在礦山機械設計中現(xiàn)代設計方法運用最廣泛的設計之一。王營和郭燕華在對盤式制動器摩擦片溫度場的研究，以及多繩摩擦提升機的設計中，也都科學地運用了有限元法。

2.4 穩(wěn)健性設計

穩(wěn)健性設計主要是針對礦山機械設備產品在各種因素環(huán)境下的使用壽命而言的。提高機械設備的穩(wěn)健性設計，有利于產品質量的抗耐性，從而節(jié)約采礦成本，增加企業(yè)利潤。因此，在礦山機械的現(xiàn)代化設計中，通過將各個部件材料在各種環(huán)境下測試，并以最優(yōu)的組合方式進行組合具有著深刻長遠的意義。

2.5 創(chuàng)新設計

創(chuàng)新是現(xiàn)今這個時代永恒不變的話題，它有利于產品的更新與完善。而將創(chuàng)新設計運用到現(xiàn)代設計方法中作用于礦山機械，根據技術人員的相關理論知識和產品開發(fā)市場的需求，通過對機械設備的性能、結構、質量以及其自動化、智能化、集約化的更新完善，使得機械設備能夠更好的發(fā)揮作用，提高礦業(yè)企業(yè)的競爭力。中國礦業(yè)大學研制的低噪聲雙軸振動篩、雙速絞車、概率篩等都是創(chuàng)新設計在礦山機械設計中的典型實例。

2.6 綠色設計

隨著世界掀起的環(huán)境保護浪潮，我國經濟的發(fā)展也越來越強調建設經濟、環(huán)境相互協(xié)調性。礦產資源的開發(fā)也同樣如此。綠色設計在礦山機械設備的設計應用是適應時代的必然結果。它要求機械設備的開發(fā)、設計、使用、報廢整個過程中資源的可持續(xù)利用與對環(huán)境作用的環(huán)保綠色，使得工業(yè)化的礦產開發(fā)逐步演變?yōu)橐怨?jié)約資源能源、保護環(huán)境的產業(yè)模式和增長方式。

2.7 智能設計

智能化是由計算機、互聯(lián)網綜合應用引導的信息產業(yè)，在各行各業(yè)中應用廣泛。它在礦山機械設備的現(xiàn)代化設計中的應用時，它要求將傳感器設備，與控制器、執(zhí)行器聯(lián)系起來，對礦山機械設備的結構、功能、性能、安全系統(tǒng)進行自我診斷與損傷修復，確保設備、施工的安全，實現(xiàn)智能采礦的良好效益。例如，紅外技術、機器人、微型計算機和可編程序控制器等都可以應用于礦井的安全生產與救災。

2.8 其他相關設計

除了以上的設計應用方法，還包括并行設計、虛擬設計、動態(tài)模擬設計、人機工程、工業(yè)造型、摩擦學設計、相似性設計、設計的網絡化等礦山機械的應用。我們應積極的利用這些技術理論的應用，充分融合到礦山機械的現(xiàn)代化設計中，為企業(yè)創(chuàng)造更好的利潤。

3 總結

從當前采礦機械設備設計的實際情況來看，設計人員必須提高自身的技能素質，在對現(xiàn)代設計理論和方法熟練掌握的基礎上，能夠將這些設計理論和方法靈活地運用到實踐中去，緊跟時代前進的步伐，通過不斷的學習新知識從而創(chuàng)建新的設計理念，并將其與當前的信息科技技術有機結合起來，秉承著創(chuàng)新發(fā)展的理念，充分考慮經濟效益、技術效益與社會效益，設計開發(fā)出適應市場競爭需要的礦山機械產品。

參考文獻

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