現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：文章從分析礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的重要意義出發(fā)，詳細(xì)探討了礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性和重要地位。深入分析了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)所在，并就礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)做了系統(tǒng)的論述分析。最后，結(jié)合自身多年工作研究經(jīng)驗(yàn)，作用對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題做了觀點(diǎn)性和理論性的論述分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；礦用機(jī)械；要點(diǎn)

1 礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的重要意義

眾所周知，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程和其他類(lèi)型礦產(chǎn)資源的開(kāi)采過(guò)程中環(huán)節(jié)是十分復(fù)雜的。而在這其中礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的作用就顯得尤為重要，更關(guān)系到礦業(yè)的安全生產(chǎn)運(yùn)行。礦用機(jī)械設(shè)備是礦業(yè)整個(gè)開(kāi)采過(guò)程的中堅(jiān)力量，因此我們必須重視對(duì)礦用機(jī)械的設(shè)計(jì)研究。特別值得一提的是礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)劣還關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全、效率和產(chǎn)出礦石質(zhì)量。現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科學(xué)水平也在不斷提高，如何將日新月異的科技應(yīng)用于礦用機(jī)械設(shè)計(jì)體系當(dāng)中，是今后機(jī)械設(shè)計(jì)人員所要面對(duì)的一大重要課題。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)所在

當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新可以說(shuō)是日新月異，而傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念中一些舊的、保守的設(shè)計(jì)思想占據(jù)了主流位置。相較于以往的生產(chǎn)需求層次，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代礦業(yè)的生產(chǎn)需求?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)理念秉承著生態(tài)、智能、綠色的原則，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法相比現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法有以下三個(gè)特點(diǎn)：高效、安全、智能性。

3 礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)分析

3.1 以人為本

任何一種機(jī)械設(shè)計(jì)理念中，必須要強(qiáng)調(diào)人的特殊作用。在整個(gè)以人為本的設(shè)計(jì)理念里還包括其他多方面內(nèi)容，比如礦用機(jī)械由于其體型和功能的要求一般都會(huì)存在噪音大的問(wèn)題。如何盡量削減噪音對(duì)人體構(gòu)成的傷害，依然是現(xiàn)階段人們研究的首要課題。相關(guān)專(zhuān)家研究表明，人長(zhǎng)期處于噪音當(dāng)中，整個(gè)身體機(jī)能都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，其最容易看到的外在表現(xiàn)就是經(jīng)常發(fā)生嘔吐和眩暈現(xiàn)象。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一旦外在環(huán)境的音量超過(guò)八十五分貝，人體的整個(gè)大腦皮層就會(huì)處于興奮和難以抑制的狀態(tài)。這時(shí)，礦用機(jī)械的操作者因?yàn)檫@種噪音環(huán)境的影響就很容易發(fā)生事故。因此，在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中要以操作者即以人為本，盡可能的進(jìn)行降噪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，盡量運(yùn)用科學(xué)技術(shù)來(lái)進(jìn)行合理降噪合理除噪。特別值得一提的是，現(xiàn)階段我國(guó)礦用機(jī)械設(shè)計(jì)上的自動(dòng)化程度還很不夠，現(xiàn)在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)要點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在方便舒適的操作系統(tǒng)上。盡量人性化設(shè)計(jì)好整個(gè)工作臺(tái)的構(gòu)造，再比如說(shuō)操作臺(tái)的位置，針對(duì)人體眼睛的最佳角度來(lái)設(shè)計(jì)操作臺(tái)的角度。人的眼睛最佳視角是左右在六十度、上下三十度左右，盡量滿(mǎn)足這個(gè)原則就可以有效的減輕操作者的疲勞感。

3.2 高效性、安全性、智能性

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的高效性、安全性、智能性的特點(diǎn)，要求我們礦用機(jī)械設(shè)計(jì)人員一定要把握好這些，綜合設(shè)計(jì)好人體的基本數(shù)據(jù)和生理指標(biāo)，然后綜合這些具體的數(shù)據(jù)和指標(biāo)再結(jié)合實(shí)際需要來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣，我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的方案才是完善的、符合人性化需求和現(xiàn)代生產(chǎn)需求的。

4 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

4.1 仿生學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

我們可以這么理解，一件工業(yè)產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)會(huì)同時(shí)作用于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)三個(gè)特定行業(yè)。因此，整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)的基本理念應(yīng)該滿(mǎn)足這三方面的需求。下面讓我們就這三方面的內(nèi)容具體談一下關(guān)于工業(yè)設(shè)計(jì)中仿生設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。

4.1.1 關(guān)于形態(tài)的仿生設(shè)計(jì)

在這方面作用想要探討的核心思想是形態(tài)仿生設(shè)計(jì)的來(lái)源都是大自然。大自然形形色色的生物為仿生設(shè)計(jì)提供了無(wú)窮無(wú)盡的素材。現(xiàn)代的優(yōu)秀設(shè)計(jì)師就是從大自然中提取靈感，以生物的形態(tài)來(lái)對(duì)礦用機(jī)械進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，用生物的自然形態(tài)來(lái)獲得更好的生產(chǎn)力來(lái)源。這點(diǎn)毋容置疑，物競(jìng)天擇的自然生態(tài)法則決定了在自然界中存在的生物都有其適合生態(tài)環(huán)境的特殊能力。現(xiàn)階段，形態(tài)仿生設(shè)計(jì)的理念越來(lái)越被現(xiàn)代礦用機(jī)械設(shè)計(jì)者所重視，通過(guò)系統(tǒng)化的分析和數(shù)據(jù)提取，更多的設(shè)計(jì)者完成了對(duì)礦用機(jī)械的生態(tài)外形改造，并應(yīng)用于具體的礦用機(jī)械制造當(dāng)中。

4.1.2 關(guān)于功能的仿生設(shè)計(jì)

所謂的功能仿生設(shè)計(jì)理念是通過(guò)對(duì)整個(gè)自然界的生物本身構(gòu)造和功能進(jìn)行系統(tǒng)的分析后提取數(shù)據(jù)，再根據(jù)礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的具體需求加以功能性融合。功能仿生設(shè)計(jì)源于自然生物的本身，自然生物本身所具有的功能是我們值得借鑒和模仿的，并且可以最大限度的應(yīng)用于當(dāng)前礦用機(jī)械設(shè)計(jì)的需求當(dāng)中。當(dāng)這些自然功能和實(shí)際功能能夠完美的融合之后就會(huì)衍生出現(xiàn)代礦用機(jī)械的新時(shí)期功能。這對(duì)于整個(gè)礦用機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)而言具有的優(yōu)勢(shì)是無(wú)法估計(jì)的，也是今后礦用機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的方向之一。

4.2 關(guān)于綠色設(shè)計(jì)理念在整個(gè)礦用機(jī)械設(shè)計(jì)體系中的具體應(yīng)用問(wèn)題

4.2.1 關(guān)于設(shè)計(jì)方法分析

礦用機(jī)械在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很多有害物質(zhì)，對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生直接的影響，比如礦用機(jī)械的配套動(dòng)力設(shè)備大多都是柴油機(jī)，因?yàn)椴裼蜋C(jī)在工作中會(huì)出現(xiàn)較大的噪聲以及排放較多的顆粒物，尤其是那種大缸徑的柴油機(jī)，其產(chǎn)生的噪聲以及顆粒物等都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響。所以對(duì)于礦用機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)就是基于環(huán)保技術(shù)的設(shè)計(jì)。

從整體系統(tǒng)的角度出發(fā)，綠色設(shè)計(jì)就是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，在礦用機(jī)械設(shè)計(jì)中就是針對(duì)其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，比如可拆卸的設(shè)計(jì)，以及對(duì)于選擇材料方面、環(huán)境設(shè)計(jì)方面、包裝設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是對(duì)于環(huán)境的影響評(píng)價(jià)，這一點(diǎn)是要貫穿在整個(gè)系統(tǒng)全過(guò)程中，主要用于企業(yè)礦用機(jī)械設(shè)備的戰(zhàn)略性開(kāi)發(fā)以及設(shè)計(jì)和制作過(guò)程。

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，主要可以從生態(tài)平衡以及廢棄處理等幾個(gè)方面。其中對(duì)于美觀以及使用的舒適度、礦用機(jī)械的零部件和廢棄部件的回收都是要貫穿在設(shè)計(jì)、制造以及使用和回收全過(guò)程中。因?yàn)閷?duì)于礦用機(jī)械的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)中，在各個(gè)階段其工作都是交叉進(jìn)行的，所以就必須要建立一個(gè)完善的環(huán)境來(lái)讓內(nèi)部可以交叉運(yùn)用。一方面，要把各類(lèi)信息進(jìn)行篩選后及時(shí)傳達(dá)給決策者，另一方面就是有利于反復(fù)使用。

4.2.2 關(guān)于礦用機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中的技術(shù)分析

經(jīng)過(guò)一段時(shí)期發(fā)展之后，在礦用機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)中，最為核心的技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：第一就是針對(duì)數(shù)據(jù)管理的技術(shù)，第二就是針對(duì)建模以及仿真技術(shù)，第三就是針對(duì)評(píng)價(jià)方面的技術(shù)。關(guān)于數(shù)據(jù)管理技術(shù)，這里我們會(huì)提到一個(gè)術(shù)語(yǔ)，那就是Pdm，也就是數(shù)據(jù)管理技術(shù)是在對(duì)礦用機(jī)械進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，也是在礦用機(jī)械整個(gè)生命周期中每個(gè)環(huán)節(jié)都需要的一種對(duì)于大量數(shù)據(jù)和信息，包括了綠色資源以及工程規(guī)范和技術(shù)文檔等進(jìn)行管理的技術(shù)，可以按照要求把數(shù)據(jù)或者信息傳遞給指定位置的指定工作人員。另一方面關(guān)于建模數(shù)字化仿真技術(shù)，為了可以達(dá)到在礦用機(jī)械中進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的目的，可以通過(guò)大量收集和整理設(shè)計(jì)、運(yùn)行中的數(shù)據(jù)和信息來(lái)建立礦用機(jī)械的生命周期模型。在建模的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)在不同部門(mén)之間的協(xié)同合作，利用這種仿真技術(shù)來(lái)對(duì)礦用機(jī)械的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試以及后期回收和二次處理等進(jìn)行全方位的仿真，這樣可以更好的發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題以便解決問(wèn)題。再者就是綠色度的評(píng)價(jià)，對(duì)于礦用機(jī)械的綠色度的評(píng)價(jià)，除了有操作性的指標(biāo)以及保養(yǎng)性指標(biāo)之外，還有經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)以及環(huán)保性的指標(biāo)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)機(jī)械對(duì)于環(huán)境的負(fù)面影響，其中對(duì)于操作性的指標(biāo)就是對(duì)傳統(tǒng)的對(duì)于功能合理性以及安全性指標(biāo)的綜合；保養(yǎng)性指標(biāo)就是對(duì)其可靠性的延伸；經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)中，包含了因?yàn)榭紤]礦用機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)而有可能會(huì)增加的成本，比如說(shuō)對(duì)于廢棄物的處理等；環(huán)保性的指標(biāo)就是在綠色設(shè)計(jì)中特有的評(píng)價(jià)體系，要對(duì)于礦用機(jī)械生命周期內(nèi)的所有過(guò)程都進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。

5 結(jié)束語(yǔ)

礦用機(jī)械設(shè)計(jì)在整個(gè)礦業(yè)開(kāi)采工程中起到的作用是十分巨大的。作為新時(shí)代的礦用機(jī)械設(shè)計(jì)者，我們一定要與時(shí)代同行，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代礦用機(jī)械設(shè)計(jì)理念，努力打造，智能化、精密化、人性化的新時(shí)代礦用機(jī)械。同時(shí)，我們礦用機(jī)械設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)努力提高自身素質(zhì)和修養(yǎng)，提升歷史使命感和社會(huì)責(zé)任感，為我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)增磚添瓦。

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作者簡(jiǎn)介：武建偉（1983，1-），男，河南省鄭州市人，碩士，工程師，研究方向：機(jī)械工程。