現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用

周 航

（天津賽瑞機器設備有限公司，天津 300301）

現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用

周 航

（天津賽瑞機器設備有限公司，天津 300301）

本文分別介紹仿生學設計技術(shù)、綠色設計技術(shù)、優(yōu)化設計技術(shù)、穩(wěn)健性設計技術(shù)等六種現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用，以期為礦山機械設計人員提供幫助。

設計方法 礦山 機械

引言

隨著國民經(jīng)濟的快速增長，社會對礦產(chǎn)資源的需求量越來越高，也對礦山開采技術(shù)提出了更高要求。傳統(tǒng)的礦山開采技術(shù)不僅工作效率低，而且開采過程安全系數(shù)低，嚴重阻礙了礦山開采行業(yè)的快速發(fā)展。近年來，我國科學技術(shù)水平有了顯著提高。為了有效提高開采效率和開采質(zhì)量，我國相關(guān)研究人員在礦山機械設計中融入了現(xiàn)代設計方法，從而使礦山開采技術(shù)有了很大提升，促進了我國礦山開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 仿生學設計技術(shù)的應用

1.1 形態(tài)仿生學的應用

形態(tài)仿生學是一種重要的現(xiàn)代設計方法，主要是指設計師通過研究大自然中不同形態(tài)的生物來獲得靈感，進而開展機械設計。因而，形態(tài)仿生學設計的主要源泉是大自然。適者生存是自然界所有生物都必須遵循的規(guī)律。自然界的生物為了能夠生存，擁有自身獨特的技能。而設計師正是發(fā)現(xiàn)了生物生存的特殊技能，并在此基礎上進行創(chuàng)新，將生物生存的本領應用到礦山機械設計中，為礦山開采提供技術(shù)支持。如今，形態(tài)仿生設計理念已經(jīng)成為越來越多機械設計人員創(chuàng)新和研究的重要依據(jù)。他們通過對大自然生物的相關(guān)數(shù)據(jù)進行提取，進而選擇有價值的生物形態(tài)，并將其運用到礦山機械設計中。

1.2 功能仿生學的應用

與形態(tài)仿生學類似，功能仿生學的主要來源也是自然界的生物。不同之處在于，形態(tài)仿生學是利用生物的形態(tài)特點，而功能仿生學則是利用生物本身具有的能力。在大自然中，很多生物的本領人類難以想象，這主要取決于其自身構(gòu)造的獨特性。有些對于人類而言很困難的事情，對于某種生物來說非常簡單。因而，設計人員要善于發(fā)現(xiàn)生物獨有的能力，并將其合理應用于礦山機械設計中，使設計更加具有實用性。

2 綠色設計理念的應用

2.1 設計方法探析

近年來，隨著人們環(huán)境保護意識的逐漸增強，礦山開采對自然環(huán)境造成的危害也受到越來越多人的重視，尤其是礦山開采所需要的機械設備。由于其工作需要柴油帶動，這勢必會排放大量的顆粒物質(zhì)。同時，柴油發(fā)動機工作時會產(chǎn)生較大噪聲，這都與當前環(huán)境保護理念相違背。因此，現(xiàn)代礦山機械設計中必須加入綠色環(huán)保設計理念，改善傳統(tǒng)機械設備工作對環(huán)境造成的污染。

對于現(xiàn)代礦山機械設計，綠色設計理念是整個設計的核心。無論是設備的結(jié)構(gòu)、所用的材料、包裝等，都要符合綠色設計理念。在此基礎上，還要加入適當創(chuàng)新，進而使礦山機械設計的整個過程，符合國家對環(huán)境綜合評價的指標[1]。

所謂環(huán)境綜合評價體系，主要是指自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，即必須構(gòu)建一個自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境相互平衡、和諧統(tǒng)一的體系。對于礦山機械設計而言，要想建立完善的環(huán)境綜合評價體系，就要從設計過程中對廢氣物的處理、設備運行所產(chǎn)生的氣體來考慮。既要保證機械設備的美觀和實用，又要保證設備在運行過程中不會對環(huán)境造成影響，包括氣體污染、噪聲污染等，進而實現(xiàn)一個和諧統(tǒng)一的工作環(huán)境。

2.2 綠色設計技術(shù)

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(shù)。而綠色設計技術(shù)包括三方面技術(shù)，即數(shù)據(jù)管理技術(shù)、評價技術(shù)以及建模和仿真技術(shù)。在礦山機械設計過程中，這三個技術(shù)缺一不可，相互協(xié)調(diào)，每個技術(shù)對礦山機械設計都具有重要作用。此外，綠色設計技術(shù)也要以相關(guān)的技術(shù)規(guī)范為依托，保證設計數(shù)據(jù)符合國家標準。

3 優(yōu)化設計的應用

伴隨科學技術(shù)水平的提高、信息時代的到來，計算機技術(shù)被廣泛應用于各個領域，為人們的工作、學習和生活帶來了極大便利。為了滿足開采需求、改善礦山開采技術(shù)中的不足，礦山機械設計也要加入對計算機技術(shù)的應用。而計算機技術(shù)主要的應用之處就是將問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學模型，從而將復雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)字，通過對數(shù)字進行準確計算，最終得到一個最佳的且具有可行性研究意義的設計方案[2]。我們將利用計算機技術(shù)改善礦山機械設計的手段，稱之為優(yōu)化設計。當前，優(yōu)化設計已經(jīng)被廣泛應用于礦山機械設計，不僅有利于計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，而且大大提高了礦山機械設備的性能。

4 可靠性設計的應用

對于礦山機械設備，可靠性是保證機械設備具有較長使用壽命的基礎。實際工作中，人們也將可靠性作為評定礦山機械設備性能好壞的標準之一。通常的評價方法，為檢測機械設備在一定時間內(nèi)的工作強度。工作強度越大，證明設備的可靠性能越強。因而，設計人員為了使礦山機械設備達到最優(yōu)性能，就會在設備材料、尺寸等方面下功夫，使用性能良好的設備材料，確定科學、合理的設備尺寸，進而達到提高設備整體性能的目的，延長機械設備的使用壽命。

5 穩(wěn)健性設計的應用

礦山開采的工作地點條件往往比較惡劣，因而對機械設備的要求也較高。因此，必須保證機械設備能夠在惡劣的環(huán)境條件下依然保持高效的工作狀態(tài)，進而實現(xiàn)良好的開采效果?，F(xiàn)代穩(wěn)健性設計理念的融入，大大增加了礦山機械設備的穩(wěn)定性，進而保證礦山機械設備在相對惡劣的環(huán)境下能夠正常且長久的工作。

6 智能設計的應用

當今時代，無論是電子產(chǎn)品還是生活用品，都逐步朝著智能化的方向發(fā)展，智能設計理念也日益深入礦山機械設計人員的設計理念中。通過智能設計使礦山機械設備性能得到進一步提高，不僅提高了其工作效率，而且大大降低了運行能耗，對于惡劣環(huán)境的適應能力也得到極大增強。這也是所有機械設備發(fā)展的必然趨勢[3]。

7 結(jié)語

礦山機械設計是對礦山開采活動產(chǎn)生直接影響的機械設計活動，其質(zhì)量和效率甚至會蔓延到社會經(jīng)濟活動中。而現(xiàn)代機械設計方法和理念是提升礦山機械設計質(zhì)量和效率的重要途徑。只有將現(xiàn)代社會技術(shù)環(huán)境下產(chǎn)生的設計方法和理念融入礦山機械設計，才能依此設計的礦山機械能夠適應礦山開采實際、礦山企業(yè)發(fā)展需求實際和社會經(jīng)濟發(fā)展實際，從而促進礦山開采行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，推動社會經(jīng)濟的迅速提升。

[1]宋昊妍.論現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用[J].機電技術(shù)，2015，（4）：158-160.

[2]張艷明.關(guān)于現(xiàn)代設計方法在礦山機械設計中的應用研究[J].科技展望，2015，（28）：45.

[3]卜繁剛.現(xiàn)代機械設計方法在礦山機械設計中的應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（28）：53-54.

Application of Modern Design Method in Mine Machinery Design

ZHOU Hang
(Tianjin Siren Machinery Equipment Co., Ltd., Tianjin 300301)

In this paper, the bionic design technology, green design technology, optimization design technology, robust design technology, six modern design methods in the mining machinery design applications, in order to provide assistance to mine mechanical design staff.

design method, mining, machinery